DE69011973T2 - Automatische Gangwechsel-Steuereinrichtung für Kraftfahrzeuge und Verfahren zur Steuerung. - Google Patents

Description

Allgemeiner Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Gangwechsel- Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung dieser Vorrichtung, und genauer betrifft die Erfindung eine automatische Gangwechsel-Steuervorrichtung, welche den Stoß (Schlag) aufgrund eines Gangwechsels verringert und ein Verfahren zur Steuerung dieser Vorrichtung.
• Aus der japanischen ungeprüften Patenveröffentlichung mit der Nummer 56-39925 (entspricht dem U.S. Patent US-A-4.403.527) ist zum Beispiel die Steuerung der Leistung eines Motors wahrend einem Gangwechsel eines Getriebes zur Verringerung des Stosses bekannt, der zur Zeit des Gangwechsels, wie etwa beim Hochschalten bzw. Herunterschalten des Getriebes, auftritt. Diese Verfahren zur Steuerung der Motorleistung steuern meist das Öffnen und Schließen eines Drosselventils oder die Ventilöffnungszeit eines Kraftstoffeinspritzventils oder einer Zündzeitpunktverstellung.
• In der japanischen ungeprüften Patenveröffentlichung mit der Nummer 55-69738 (entspricht dem U.S. Patent mit der Nummer 4.266.447) wird eine automatische Gangwechsel-Steuervorrichtung offenbart, in welcher eine Steuer-Anfangsgeschwindigkeit (nlnA) des Schlags (Stoß beim Gangwechsel) und eine Endgeschwindigkeit (nlnE) aus der Drehzahl des Motors berechnet werden, die beim Anfang des Gangwechsels erzielt wird, und das Leistungsdrehmoment wird während einer Periode geregelt, in der sich die Drehzahl des Motors tatsächlich von der Geschwindigkeit nlnA zu der Geschwindigkeit nlnE ändert.
• In den obengenannten herkömmlichen automatischen Gangwechsel- Steuervorrichtungen ist es zwar möglich, die Motorleistung insbesondere beim Hochschalten des Getriebes zu verringern, jedoch ist es nicht möglich, die bis dahin gespeicherte Rotationsenergie abrupt zu eliminieren. Tatsächlich ist es schwierig, die Drehzahl des Motors in kurzer Zeit des Gangwechsels auf einen erforderlichen Pegel zu verringern, und zwar insbesondere zur Zeit des Hochschaltens bei der Beschleunigung. Obwohl die Verringerung des Unterschiedes zwischen den Drehzahlen entgegengesetzter Seiten einer Kupplung notwendig ist, um einen Stoß beim Gangwechsel bei einem Automatik-Getriebe zu verringern, wird dem Stand der Technik entsprechend keine Bremskraft positiv auf den Motor ausgeübt, und es ist schwierig die Motordrehzahl in kurzer Zeit auf die Zielgeschwindigkeit zu verringern. Demgemäß weist der obengenannte Stand der Technik das Problem auf, daß es nicht möglich ist, den Stoß beim Gangwechsel ausreichend zu unterdrücken.
• Die obengenannten Schwierigkeiten werden durch das Patent EP-A- 034487232 teilweise überwunden, das zwar ein früheres Prioritätsdatum im Vergleich zu dem Prioritätsdatum der gegenständlichen Anmeldung aufweist, wobei das Bekanntmachungsdatum von EP-A-034487232 jedoch später datiert ist als das Prioritätsdatum der gegenständlichen Anmeldung. In der europäischen Patentanmeldung wird eine Getriebevorrichtung offenbart, die bei einem erforderlichen Hochschalten die Kraftstoffeinspritzmenge verringert, das Getriebe auskuppelt und eine Bremse betätigt, um die Getriebeeingangsleistung so zu verringern, daß diese geringer ist als die Getriebeausgangsleistung. Die Vorrichtung erhöht dann die Motordrehzahl, um die Getriebeeingangsdrehzahlen und Ausgangsdrehzahlen wieder auf die gleiche Höhe zu bringen, und die Vorrichtung kuppelt das Getriebe folgend wieder ein.
• In GB-A-1368580 wird ferner ein halbautomatisches Getriebe offenbart, welches bei der Betätigung eines Ein- und Ausrückhebels ein Stellglied erregt, so daß eine Kupplung ausgerückt wird, welche den Motor in Eingriff mit dem Getriebe bringt. Meßwandler, welche die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Getriebes messen, sorgen für Fehlersignale, welche den Unterschied der Größe und des Vorzeichens zwischen den Eingangs- -und Ausgangsdrehzahlen darstellen, und es wird bewirkt, daß der Motor seine Drehzahl gemäß dem Vorzeichen des Fehlersignals verringert bzw. erhöht. Gleichzeitig wird der Gang gewechselt. Die Kupplung wird wieder eingerückt und es erfolgt eine weitere Beschleunigung bzw. Verzögerung des Motors, und falls dies erforderlich ist, wird an der Antriebswelle des Getriebes eine Bremse betätigt, um das Fehlersignal zwischen den Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Getriebes zu verringern.
• Bei den letzten beiden obengenannten Vorrichtungen werden überlassene Bremsenanordnungen und eine Schaltungsanordnung verwendet, die zur Komplexität neigt.
Zusammenfassung der Erfindung
• In Anbetracht der obengenannten Probleme des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Gangwechsel-Steuervorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung dieser Vorrichtung vorzusehen, wodurch die Drehzahl des Motors in kurzer Zeit schnell auf einen erforderlichen Pegel verringert werden kann, wodurch ein Stoß beim Gangwechsel ausreichend unterdrückt werden kann, wobei die Lastvorrichtung eine Hilfsfunktion hat.
• Vorgesehen ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Gangwechsels eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug folgendes umfaßt: einen Verbrennungsmotor; ein Automatik-Getriebe, das mit einer Hauptdrehwelle des Motors verbunden ist, um die Drehleistung des Motors über ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis aus einer Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges zu übertragen; eine Lastvorrichtung, die über die selektiv verbindende Einrichtung selektiv mit der Hauptdrehwelle verbunden werden kann; und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gangwechsel-Steuersignals zur Auswahl eines der Übersetzungsverhaltnisse des Automatik-Getriebes, und zwar gemäß den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeuges und/oder des Motors; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
• Steuerung der selektiv verbindenden Einrichtung, wenn die Gangwechsel-Signalerzeugungseinrichtung ein Steuersignal zum Hochschalten des Ganges in dem Automatik-Getriebe erzeugt, so daß die selektiv verbindende Einrichtung die Lastvorrichtung mit der Hauptdrehwelle des Motors verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastvorrichtung eine Einheit mit einer Hilfsfunktion darstellt.
• Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine automatische Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug folgendes umfaßt einen Verbrennungsmotor; ein Automatik-Getriebe, das mit einer Hauptdrehwelle des Motors verbunden ist, um die Drehleistung des Motors über ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis aus einer Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs zu übertragen;
• eine Lastvorrichtung, zum selektiven Anlegen einer Last an die Hauptdrehwelle;
• und eine Einrichtung zur Verbindung der Lastvorrichtung mit der Hauptdrehwelle des Motors und zur Erzeugung eines Gangwechsel-Steuersignals zur Auswahl eines der Übersetzungsverhältnisse des Automatik-Getriebes, und zwar gemäß den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs und/oder des Motors, wodurch die Lastvorrichtung an die Hauptdrehwelle eine Last anlegt, wenn das Steuersignal zum Hochschalten des Ganges in dem Automatik-Getriebe erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastvorrichtung eine Einheit mit einer Hilfsfunktion darstellt.
• Bei dem obengenannten Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wird die Drehleistung des Verbrennungsmotors über das Automatik-Getriebe auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges übertragen, und ferner ist die Drehleistung des Verbrennungsmotors mit der Lastvorrichtung verbunden. Wenn ein Hochschalten des Automatik-Getriebes bewirkt werden soll, so wird die Last der Lastvorrichtung erhöht, oder die Lastvorrichtung wird über die selektiv verbindende Einrichtung mit der Hauptdrehwelle verbunden. Somit wird die Drehzahl der Hauptdrehwelle des Motors durch die energieabsorbierende Tätigkeit der Lastvorrichtung schnell gesenkt bzw. verringert, so daß die Drehzahlen der entgegengesetzten Seiten der Kupplung, die mit den Gängen des Automatik-Getriebes verbunden sind, auf die gleiche Höhe gebracht werden, wodurch ein Gangwechsel ohne Stoß erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Figur 2 zeigt ein Blockdiagraimn des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm des dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung; und
• Figur 4 zeigt ein Zeitdiagramm, welches die Funktionsweise jeder der obengenannten erfindungsgemäßen Steuervorrichtungen erläutert.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
• Die Erfindung wird nun in bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
• Die Figur 1 zeigt eine automatische Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Motor 1 des Kraftfahrzeugs umfaßt eine Hauptdrehwelle 101. Die auf die Hauptdrehwelle 101 des Motors 1 ausgeübte Drehleistung wird in ein Automatik-Getriebe 2 eingegeben und ist ferner über eine Lastangriffskupplung 3 mit einer Lastvorrichtung 4 verbunden. Die Leistung des Automatik- Getriebes 2 ist über dessen Hauptwelle 10 und eine Differentialvorrichtung 5 zum Antrieb des Kraftfahrzeuges ferner mit den Antriebsrädern 6 verbunden.
• Eine herkömmliche Ausführung des Automatik-Getriebes 2 umfaßt Umlaufrädergetriebe und hydraulische Kupplungen, welche als eine Mehrzahl von Übersetzungen 7 bis 9 mit entsprechenden Untersetzungsverhältnissen von 1/n1 bis 1/nm und Kupplungen 11 bis nm zur Verbindung dieser Übersetzungen mit der Hauptwelle 10 schematisch dargestellt sind.
• Eine Getriebe-Steuervorrichtung 14 sendet ein Wechsel- Steuersignal SP an das Automatik-Getriebe 2, um so den Gangwechsel des Automatik-Getriebes 2 zu steuern. Allgemein werden der Getriebe-Steuervorrichtung 14 eine Fahrgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) V des Kraftfahrzeuges, ein Drosselöffnungsgrad L, welcher die Motorlast darstellt, usw. eingegeben. Neben dem obengenannten Wechsel-Steuersignal SP gibt die Getriebe-Steuervorrichtung 14 ein Lastangriffssignal LD zur Steuerung der Funktionsweise (Einrücken und Ausrücken) der Lastangriffskupplung 3 aus, um die Last auszuüben, und ein Motorsteuersignal PD zum Steuern der Leistung des Motors 1.
• Bei der obengenannten automatischen Gangwechsel-Steuervorrichtung wird nun bezug auf das Hochschalten des Ganges während dem Fahren des Kraftfahrzeugs genommen, wobei die Kupplung 11 eingerückt ist. In der Annahme, daß die Drehzahl des Motors 1 im eingekuppelten Zustand der Kupplung 11 N1 ist, beträgt die Drehzahl der Kupplung 11 N1/n1. Die Ausgangsseite einer anderen Kupplung 12 befindet sich bei der gleichen Drehzahl im Leerlauf. Wenn die Kupplung 11 hier zum Hochschalten ausgerückt wird, nimmt die an die Antriebsräder 6 zu übertragende Leistung (Drehmoment) ab. Da die Trägheit der Fahrzeugkarosserie jedoch groß ist, verringert sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht, wenn dieser Zeitraum kurz ist, und somit bleibt die Drehzahl N1/n1 an den Ausgangsseiten der Kupplungen 11 und 12 erhalten.
• Als nächstes rückt die Kupplung 12 ein. Wenn die Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt bei N1 bleibt, beträgt ein Unterschied zwischen den Drehzahlen der entgegengesetzten Seiten der Kupplung 12 (1/n2 - 1/n1) N, da die Drehzahl der Eingangsseite der Kupplung 12 N1/n2 ist. Wenn die Kupplung 12 in diesem Zustand einrückt, so tritt ein Gangwechsel-Stoß (Schlag) auf. Wenn die Motordrehzahl N somit auf N2 verringert wird, was gleich (n2/n1) N1 ist, so beträgt die Drehzahl der Eingangsseite der Kupplung 12 N2/n2, was gleich N1/n1 ist. Somit wird die Drehzahl der Eingangsseite der Kupplung 12 gleich der Drehzahl ihrer Ausgangsseite, wodurch ein Gangwechsel-Stoß bzw. Schlag vermieden wird. Da dieser sequentielle Ablauf in einer kurzen Hochschaltzeit von etwa 0,5 Sekunden ausgeführt wird, muß auch die Drehzahl N des Motors 1 in dieser kurzen Zeit von etwa 0,5 Sekunden schnell von N1 zu N2 wechseln.
• Im Gegensatz zu einem Elektromotor, kann der Motor 1 die in dem Trägheitsmoment des Motors, einem als Energiequelle dienenden Kraftstoffsystem, gespeicherte Rotationsenergie nicht wiedergewinnen. Obwohl die Motorleistung durch ein Sperren der Kraftstoffzufuhr oder die Einstellung einer Zündverstellung (insbesondere den Wechsel der Zündverstellung zur Verzögerungsseite) gesenkt werden kann, ist es somit nur so möglich, die Motordrehzahl ohne Verschwendung bis dahin gespeicherter Rotationsenergie schnell zu senken.
• Die vorliegende Erfindung zielt demgemäß darauf ab, die in dem Motor gespeicherte Energie positiv zu absorbieren, und zwar durch eine andere Lasteinrichtung, so daß die Motordrehzahl während der kurzen Dauer des Hochschaltens positiv verringert wird, wodurch ein während dem Hochschalten des Getriebes auftretender Stoß verringert wird. Die Getriebe-Steuervorrichtung 14 gibt genauer ausgedrückt ein Wechsel-Steuersignal SP aus, welches das Hochschalten des Getriebes von einer ersten an eine zweite Position darstellt, so daß die Kupplung 11 ausrückt, und wobei die Vorrichtung gleichzeitig das Lastangriffssignal LD und das Motorsteuersignal PD ausgibt, wie dies oben beschrieben ist. Durch das Lastangriffssignal LD wechselt die Lastangriffskupplung 3 von einem ausgerückten Zustand in einen eingerückten Zustand und verbindet die Lastvorrichtung 4 mit der Hauptdrehwelle 101 des Motors 1. Vorzugsweise ist die Lastvorrichtung 4 von der Art, die ohne Probleme absatzweise betrieben werden kann und die eine zu der Motordrehzahl proportionale Last einsetzen kann. Beispiele dieser Art sind ein Kompressor für ein Klimagerät und ein Luftkompressor zur Steuerung einer Aufhängung. Zum Beispiel nimmt der Druck bei einem solchen Klimagerät-Kompressor proportional zu der Motordrehzahl zu und somit ist das Lastdrehmoment im wesentlichen proportional zu der Motordrehzahl und es können verlangte Ergebnisse erzielt werden.
• Dies wird nun in näheren Einzelheiten beschrieben. Die Winkelgeschwindigkeit der Rotation des Motors 1 ist ω1, und in diesem Zustand, in dem die Kupplung 11 zum Hochschalten des Getriebes ausgerückt ist, wird die in dem Motor 1 gespeicherte Rotationsenergie Er durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
• Er = 1/2 Iω1² .....(1)
• wobei I das Trägheitsmoment des Motors 1 darstellt.
• Als nächstes muß die Winkelgeschwindigkeit während einer Periode t auf ω2 reduziert werden, wobei das Einrücken der Kupplung 12 am Ende dieser Periode beendet ist. Das hierfür notwendige Lastdrehmoment T wird wie folgt berechnet:
• 1/2 I (ω1² - ω2²) = (ω1 - ω2)Tt .....(2)
• T = 1/2t I (ω1 + ω2) .....(3)
• Wenn ein Hochschalten in einem verhältnismäßig hohen Drehzahlbereich des Motors bewirkt wird, so ist ein hohes Lastdrehmoment erforderlich. Zu diesem Zweck ist ein Kompressor für ein Klimagerät geeignet.
• Als nächstes wird in bezug auf Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Lastvorrichtung ein Generator zum Laden einer Batterie verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Hauptdrehwelle 101 eines Motors 1 an einem Ende direkt mit einer Antriebswelle eines Automatik-Getriebes 2A verbunden, wobei keine Lastangriffskupplung zur Verbindung und zum Auslösen der Hauptdrehwelle 101 des Motors relativ zu der Lastvorrichtung vorgesehen ist. Stattdessen ist an dem anderen Ende der Hauptdrehwelle 101 des Motors 1 eine Riemenscheibe 102 angebracht und ein Riemen 103 erstreckt sich um die Riemenscheibe 102 und eine Riemenscheibe 104. Die Hauptdrehwelle 101 ist so adaptiert, daß sie normalerweise einen Rotor des Generators 15 über die Riemenscheiben 102 und 104 sowie den Riemen 103 antreibt bzw. dreht, wobei der Generator 15 zum Laden der Batterie 16 dient. Eine Reguliereinrichtung 17 regelt die durch den Generator 15 erzeugte Leistung. Die Reguliereinrichtung 17 empfängt ein Lastangriffssignal LD von einer Getriebe-Steuervorrichtung 14a, welche der Vorrichtung des vorherigen Ausführungsbeispiels aus Figur 1 gleicht. Die Reguliereinrichtung gibt ein Erzeugungs- Steuersignal GCS an den Generator 15 ab, um die Erzeugung der elektrischen Leistung zu regeln.
• Wenn bei der obigen automatischen Gangwechsel-Steuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels der Gang des Automatik-Getriebes 2a hochgeschaltet werden soll, so gibt die Getriebe- Steuervorrichtung 14a ein Wechsel-Steuersignal SP zum Ausrücken der Kupplung 11 aus, und ferner gibt die Vorrichtung das Lastangriffssignal LD an die Reguliereinrichtung 17 ab. Die Reguliereinrichtung 17 regelt den Generator 15 (zum Beispiel Feldwicklungsstrom oder dergleichen des Generators) so, daß die Batterie 16 mit konstanter Spannung geladen wird. Bei Empfang des Lastangriffssignals LD gibt die Reguliereinrichtung 17 jedoch das Erzeugungs-Steuersignal GCS ab, so daß die Menge der durch den Generator 15 erzeugten elektrischen Leistung erhöht wird. Dieser erhöhte Teil elektrischer Leistung ist so vorbestimmt, daß er der Motordrehzahl N entspricht, die am Anfang des Hochschaltens erzielt wird, und dieser erhöhte Teil elektrischer Leistung bewirkt, daß die Drehzahlen der entgegengesetzten Seiten der Kupplung (zum Beispiel der Kupplung 12 in Figur 1) während der Gangwechseldauer von etwa 0,5 Sekunden gleich werden. Genauer ausgedrückt, wird die Drehzahl der Hauptdrehwelle 101 des Motors 1 gesenkt, so daß sie der Drehzahl der Ausgangsseite der Kupplung entspricht. Als Folge daraus wird die Menge der durch den Generator 15 erzeugten elektrischen Leistung erhöht und somit fließt ein höherer Ladungsstrom in die Batterie 16. Jedoch ist dieser Zeitraum mit einer Dauer von etwa 0,5 Sekunden, wie dies oben beschrieben ist, sehr kurz und somit besteht kein Problem. Wenn die entgegengesetzten Seiten der Kupplung dann während der oben bestimmten Gangwechselzeit auf diese Weise synchronisiert sind, erteilt die Getriebe-Steuervorrichtung 14a einen Befehl, wie etwa zum Einrücken der Kupplung 12 (Figur 1) in den zweiten Gang, wodurch der Vorgang des Hochschaltens von der Position des ersten Gangs an die Position des zweiten Gangs abgeschlossen wird.
• Wie dies in Figur 2 dargestellt ist, ist die Getriebe- Steuervorrichtung 14a ferner mit einem Motorrotationssensor 50 zur Erfassung der Motordrehzahl N versehen, sowie mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 51 zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Gemäß der obengenannten Formel (3) kann die Getriebe-Steuervorrichtung 14a aus diesen erfaßten Werten, die zum Zeitpunkt des Anfangs des Gangwechsels erzielt werden, das optimale Lastdrehmoment errechnen. Da die Batteriespannung VB und die Drehfrequenz NG des Generators in die Reguliereinrichtung 17 eingegeben werden, ist es ferner möglich einen Generator-Erregungsstrom zu berechnen, der zur Erzeugung des optimalen Lastdrehmoments notwendig ist. Somit kann das optimale Lastdrehmoment bei dem System dieses Ausführungsbeispiels abhängig von dem Gang erzeugt werden, in welchen das Getriebe wechselt, und somit kann der Gangwechsel, bei dem nur ein geringer Stoß auftritt, selbst dann bewirkt werden, wenn der Punkt des Gangwechsels abhängig von den Umständen des Laufzustandes des Kraftfahrzeugs verändert wird.
• Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Generator-Motor 18 verwendet, der ursprünglich zur Aufnahme von Vibrationen vorgesehen ist, wenn sich der Motor 1 im Leerlauf befindet. In diesem Ausführungsbeispiel wird darauf abgezielt, unter Verwendung des Generator-Motors 18 den Gangwechsel-Stoß abzuschwächen bzw. zu verringern. Genauer ausgedrückt, funktioniert der Generator-Motor 18 nach dem Empfang eines Dämpfungssignals einer Dämpfersteuereinheit 19 als Generator, um die Rotationsleistungsenergie des Motors 1 in elektrische Leistung umzuwandeln, um diese zu absorbieren. Im Gegensatz dazu funktioniert der Generator-Motor 18 auch als Elektromotor, so daß dem Motor 1 über die Riemenscheiben 102 und 104 und den Riemen 103 Rotationsenergie zugeführt wird. Wenn der Motor 1 genauer gesagt während dem Leerlauf von der Hauptwelle 10 gelöst wird und auf einem Tragelement aus Gummi oder einer ungespannten Feder getragen wird, so vermeidet die Dämpfersteuereinheit 19 mechanische Vibrationen des Motors 1 aufgrund einer Drehzahlsenkung oder einer Unregelmäßigkeit des Verbrennungszykluses. Aus diesem Grund weist die Dämpfersteuereinheit 19 eine bidirektionale Halbleiter- Stromrichterschaltung auf. Wenn dem Motor 1 Rotationsenergie zugeführt wird, so bewirkt diese bidirektionale Halbleiter- Stromrichterschaltung, daß der Generator-Motor 18 als Elektromotor funktioniert, und abhängig davon, ob es sich bei dem Elektromotor um einen Gleichstrommotor oder einen Wechselstrommotor handelt, funktioniert die Stromrichterschaltung zu diesem Zeitpunkt als Gleichstromsteller oder als Inverter zur Umrichtung der Batteriespannung. Wenn die obengenannte Stromrichterschaltung andererseits die Rotationsleistungsenergie des Motors 1 absorbiert, so bewirkt dies, daß der Generator-Motor 18 als Generator funktioniert, und zu diesem Zeitpunkt funktioniert die Stromrichterschaltung als Aufwärts- Gleichstromrichter oder als Stromrichter zur Wiedergewinnung der elektrischen Leistung in der Batterie 16. Wenn die Stromrichterschaltung die erzeugte elektrische Leistung in der Batterie 16 nicht vollständig wiedergewinnen kann, so bewirkt die Stromrichterschaltung, daß ein Lastwiderstand 20 die Energie verbraucht.
• In diesem Ausführungsbeispiel kann die Dämpfersteuereinheit 19 die Energie über den Generator-Motor 18 frei abgeben und absorbieren, und die entgegengesetzten Enden der Kupplung können somit schnell und genau synchronisiert werden, wodurch ein Gangwechsel-Stoß sicher vermieden werden kann. Für gewöhnlich wird die Dämpfersteuereinheit 19 nur dann verwendet, wenn sich der Motor 1 im Leerlauf befindet und eine Anwendung der Einheit beim Fahren des Kraftfahrzeugs ist nicht notwendig. Wie dies jedoch auch in diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist, wird die Effizienz der Verwendung der Dämpfersteuereinheit 19 dadurch vorteilhaft verbessert, daß die Dämpfersteuereinheit 19 als Last zur Verringerung der Motordrehzahl zum Zeitpunkt des Hochschaltens des Getriebes verwendet wird.
• Nun wird die Funktionsweise der automatischen Gangwechsel- Steuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Als erstes gibt eine Getriebe-Steuervorrichtung 14b ein Wechsel- Steuersignal SP zum Ausrücken der Kupplung (nicht abgebildet) in einem Automatik-Getriebe 2b ab. Gleichzeitig gibt die Getriebe- Steuervorrichtung 14b ein Lastangriffssignal LD an die Dämpfersteuereinheit 19 ab. Bei dem Lastangriffssignal LD handelt es sich nicht nur um ein EIN-/AUS-Signal, sondern es stellt auch den Wert des Lastdrehmoments T dar, das aus der Motordrehzahl N berechnet wird, welche unmittelbar vor dem Gangwechsel erzielt wurde, gemäß der obengenannten Formel (3). Ferner stellt das Signal auch eine Periode t dar, an deren Ende das Einrücken der nächsten Kupplung beendet ist. Nach dem Empfang des Lastangriffssignals LD steuert die Dämpfersteuereinheit 19 den Strom des Generator-Motors 18 so, daß dem Motor 1 das Drehmoment T für die Dauer t zugeführt wird. Bei der obigen Steuerung kann anstelle der Steuerung des Generator-Motors 18 über die gegebene Periode t ein Zielwert (der durch die Winkelgeschwindigkeit ω2 dargestellt ist) der Drehfrequenz des Motors gegeben sein, so daß die Steuerung solange bewirkt wird, bis die Motordrehfrequenz diesen Zielwert tatsächlich erreicht. Die obengenannte Zeitdauer t sollte jedoch nicht länger sein als 0,5 Sekunden, so daß der Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht das Gefühl eines Leerlaufes hat.
• Als nächstes werden in bezug auf die Figuren 4(a) bis 4(d) die von der Getriebe-Steuervorrichtung 14, 14a, 14b erteilten Befehle sowie die als Reaktion auf diese Befehle in den obigen Ausführungsbeispielen eins bis drei bewirkten sequentiellen Funktionen beschrieben. Das Kraftfahrzeug läuft nun durch den n- ten Gang und wenn in diesem Zustand ein Hochschalten erfolgen soll, so geht der Befehl für die mit dem n-ten Gang verbundene Kupplung auf Null (0) (Figur 4(a)) und gleichzeitig wird das Lastangriffssignal LD zugeführt. Als Reaktion darauf wird bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 4 und 5 die Last angewandt und bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 wird die Last erhöht. Als Folge darauf verringert sich die Motordrehzahl N schnell, wie dies in Figur 4(c) durch eine durchgezogene Linie angezeigt wird, und nach der Zeitdauer t1 wird die Motordrehzahl N auf die Geschwindigkeit ω2 verringert, die von gleicher Größe ist wie das Übersetzungsverhältnis des (n + 1)ten Ganges. Somit kann die (n + 1)te Kupplung einrücken, ohne daß beim Gangwechsel ein Stoß verursacht wird. Andererseits ist es bei dem herkömmlichen Gangwechselverfahren möglich, zum Zeitpunkt des Gangwechsels die Rotationsenergie des Motors zu absorbieren, wobei die Motordrehzahl nicht abrupt verringert werden kann. Wie dies in Figur 4(c) durch die strichpunktierte Linie angezeigt wird, wird der Gangwechsel somit bei der Drehzahl 3 bewirkt. Folglich tritt ein durch die Rotationsenergie 1/2 I(ω3 - ω2) bewirkter Gangwechsel-Stoß auf, und zwar entsprechend dem Unterschied zwischen der Drehzahl ω3 und der Zieldrehzahl ω2. Wenn ein Gangwechsel ohne das Auftreten eines Gangwechsel-Stosses bewirkt werden soll, so muß der Gangwechsel für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer t2 erfolgen, was einen verlängerten Gangwechsel mit sich bringt.
• Wenn bei den Verfahren aus den Figuren 1 und 3 die anzuwendende Last in geeigneter Weise mit einem ausreichend hohen Wert vorbestimmt ist, so kann die Gangwechselzeit t1 wesentlich kürzer sein als 0,5 Sekunden. Obwohl sich die Höhe der zu absorbierenden Energie abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, kann dies durch Einstellung der Gangwechselzeit t1 ausgeglichen werden.
• Da die zuzuführende Last in den Ausführungsbeispielen aus den Figuren 2 und 3 in geeigneter Weise geregelt werden kann, kann der Gangwechsel während einer konstanten Gangwechselzeit t1 bewirkt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung eines Gangwechsels eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug folgendes umfaßt: einen Verbrennungsmotor (1); ein Automatik-Getriebe (2; 2a; 2b), das mit einer Hauptdrehwelle (101) des Motors verbunden ist, um die Drehleistung des Motors über ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis (7 - 9) aus einer Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen auf die Antriebsräder (6) des Kraftfahrzeuges zu übertragen; eine Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20), die über die selektiv verbindende Einrichtung (3; 17; 19) selektiv mit der Hauptdrehwelle verbunden werden kann; und eine Einrichtung (14; 14a; 14b) zur Erzeugung eines Gangwechsel- Steuersignals zur Auswahl eines der Übersetzungsverhältnisse des Automatik-Getriebes, und zwar gemäß den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeuges und/oder des Motors; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Steuerung der selektiv verbindenden Einrichtung, wenn die Gangwechsel-Signalerzeugungseinrichtung (14; 14a; 14b) ein Steuersignal (SP) zum Hochschalten des Ganges in dem Automatik- Getriebe (2; 2a; 2b) erzeugt, so daß die selektiv verbindende Einrichtung (3; 17; 19) die Lastvorrichtung mit der Hauptdrehwelle (101) des Motors (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20) eine Einheit mit einer Hilfsfunktion darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit durch den Motor (1) angetrieben wird und die Hilfsfunktion eines Kompressors für eine Klimaanlage oder eine Aufhängung aufweist, oder eines Generator (15) zum Laden einer Batterie, bzw. eines Generator-Motors (18) zur normalen Dämpfung der Motorleerlaufvibration.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastdrehmoment T, das durch die Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20) erzeugt wird, durch folgende Gleichung gegeben ist:

T = 1/2t I (ω1 + ω2)

wobei

ω1 die Motorwinkelgeschwindigkeit darstellt, wenn der Automatik-Getriebeantrieb außer Gang geschaltet ist,

ω2 die Motorwinkelgeschwindigkeit darstellt, wenn der Automatik-Getriebeantrieb in einen höheren Gang geschaltet ist,

t die Zeit zwischen dem ausgerückten Zustand und dem eingreifenden Zustand des Automatik-Getriebes darstellt,

I das Trägheitsmoment des Motors darstellt.

4. Automatische Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug folgendes umfaßt: einen Verbrennungsmotor (1); ein Automatik-Getriebe (2; 2a; 2b), das mit einer Hauptdrehwelle (101) des Motors verbunden ist, um die Drehleistung des Motors über ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis (7 - 9) aus einer Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen auf die Antriebsräder (6) des Kraftfahrzeugs zu übertragen;

eine Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20), zum selektiven Anlegen einer Last an die Hauptdrehwelle (101);

und eine Einrichtung (14; 14a; 14b) zur Verbindung der Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20) mit der Hauptdrehwelle des Motors (1) und zur Erzeugung eines Gangwechsel-Steuersignals zur Auswahl eines der Übersetzungsverhältnisse des Automatik- Getriebes (2), und zwar gemäß den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs und/oder des Motors, wodurch die Lastvorrichtung an die Hauptdrehwelle eine Last anlegt, wenn das Steuersignal zum Hochschalten des Ganges in dem Automatik-Getriebe erzeugt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20) eine Einheit mit einer Hilfsfunktion darstellt

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit so adaptiert ist, daß sie durch den Motor (1) angetrieben wird und einen Kompressor für eine Klimaanlage oder eine Aufhängung darstellt, oder einen Generator (15) zum Laden einer Batterie, bzw. einen Generator-Motor (18) zur normalen Dämpfung der Motorleerlaufvibrationen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, daudrch gekennzeichnet, daß das durch die Lastvorrichtung (4; 15 - 17; 18 - 20) erzeugte Lastdrehmoment durch folgende Gleichung gegeben ist:

T = 1/2t I (ω1 + ω2)

wobei

ω1 die Motorwinkelgeschwindigkeit darstellt, wenn der Automatik-Getriebeantrieb außer Gang geschaltet ist,

ω2 die Motorwinkelgeschwindigkeit darstellt, wenn der Automatik-Getriebeantrieb in einen höheren Gang geschaltet ist,

t die Zeit zwischen ausgerückten Zustand und dem eingreifenden Zustand des Automatik-Getriebes darstellt,

I das Trägheitsmoment des Motors darstellt.