DE69500940T2

DE69500940T2 - Verfahren und System zur Bestimmung einer Motorverzögerung

Info

Publication number: DE69500940T2
Application number: DE69500940T
Authority: DE
Inventors: Ronald Keith Markyvech
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2015-03-25
Also published as: US5533946A; JPH0868460A; ATE159800T1; JP3508002B2; CA2145802C; DE69500940D1; EP0676566A1; EP0676566B1; CA2145802A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind Schaltsteuerverfahren/Systeme für wenigstens teilautomatische mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme, bei denen die Wahrscheinlichkeit der vollständigen Durchführung eines gewählten Hochschaltvorgangs im Hinblick auf vorliegende Fahrzeugbetriebsbedingungen eingeschätzt wird, die die erwartete Verlangsamung des Fahrzeugmotors einschliessen, und bei denen nur Schaltvorgänge ausgelöst werden, die durchführbar zu sein scheinen. Insbesondere ist ein adaptives Schaltsteuerverfahren/System für teilautomatische, mechanische Fahrzeuggetriebesysteme der Bauart Gegenstand der Erfindung, die ohne Trennen der Fahrzeughauptkupplung schalten und die einen Wert bestimmen, der die gegenwärtige Verlangsamung des Motors bei Zuständen mit minimaler Kraftstoffbelieferung bestimmen und die diesen Wert als ein Steuerparameter nutzen.
Spezieller ist eine adaptive Schaltsteuerung für automatische, mechanische Getriebesysteme Gegenstand der Erfindung, die (bei jedem Hochschaltvorgang) den Wert des Steuerparameters kontinuierlich aktualisiert, der die Motorverlangsamung bei minimaler Kraftstoffbelieferung kennzeichnet.

Beschreibung des Standes der Technik

Aus dem Stand der Technik sind vollautomatische Getriebesysteme sowohl für Schwerlastfahrzeug als auch für LKWs und für Autos bekannt, die die Drosselöffnung oder -Stellung, die Getriebewellendrehzahlen, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und Ähnliches erfassen und das Fahrzeuggetriebe demgemäß automatisch schalten. Beispiele solcher Getriebe sind durch Verweis auf die US- Patente Nr. 3.961.546, 4.0081.065 und 4.361.060 ersichtlich
Halbautomatische Getriebesysteme mit elektronischen Steuereinheiten, die die Kraftstoffbelieferung des Motors, die Drosselstellung, die Motordrehzahl, die Eingangswellendrehzahl, die Ausgangswellendrehzahl und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen und die automatisch gesteuerte Kraftstoffdrosseleinrichtungen (Kraftstoffzumessungseinrichtungen) Gangschalteinrichtungen und/oder Betätigungseinrichtungen für die Hauptkupplungen nutzen, um vom Fahrer manuell gewählte Getriebegangwechsel im Wesentlichen vollautomatisch auszuführen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele solcher halbautomatischen mechanischen Getriebesysteme sind aus den US-Patenten Nr. 4.425.620, 4.631.679 und 4.648.290 ersichtlich, auf die verwiesen wird.
Eine andere Bauart eines teilautomatischen Kraftfahrzeuggetriebesystems nutzt ein System/Verfahren zum automatischen oder halbautomatischen Ausführen von Schaltvorgängen für ein mechanisches Getriebesystem zur Verwendung in Fahrzeugen mit einem ausschliesslich vom Fahrer gesteuerten Motordrosselmittel und/oder einer ausschliesslich vom Fahrer gesteuerten Hauptkupplung. Das System weist üblicherweise wenigstens eine Betriebsart auf, bei der die Schaltvorgänge, die automatisch oder halbautomatisch auszuführen sind, automatisch vorgewählt werden. Es ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) vorgesehen, die Eingangssignale empfängt, die für die Getriebeeingangswellendrehzahl und die Getriebeausgangswellendrehlzahl und/oder die Motordrehzahl kennzeichnend sind und die diese gemäß vorbestimmter logischer Regeln verarbeitet, um zu bestimmen (i), ob synchrone Zustände vorliegen und (ii), ob in der Betriebsart mit automatischer Vorwahl ein Hochschaltvorgang oder ein Zurückschaltvorgang aus der aktuell eingeschalteten Gangstufe erforderlich ist, um Befehlsausgangssignale an einem Getriebeaktuator und/oder an eine Motorkraftstoffsteuerung auszugeben, um das Getriebe gemäß der Befehlsausgangssignale zu schalten.
Betriebssysteme dieser allgemeinen Bauart sind durch Verweis auf die US Patente Nr. 5.050.079, 5.053.961, 5.053.962, 5.063.511, 5.081.588, 5.089.962, 5.089.965 und 5.272.939 ersichtlich, auf die verwiesen wird.
Während die oben beschriebenen mechanischen Kraftfahrzeuggetriebesysteme mit automatischer und/oder teilautomatischer Ausführung von Schaltvorgängen für die für sie vorgesehenen Anwendungen gut geeignet sind, sind sie insofern nicht vollständig zufriedenstellend, als sie gelegentlich einen versuchten Schaltvorgang auslösen, der infolge der Fahrzeugbetriebsbedingungen nicht zulässig sein sollte und/oder nicht zu Ende gebracht werden kann. Dies ist insbesondere bei Hochschaltvorgängen an solchen automatischen mechanischen Getriebesystemen von Belang, die nicht mit einem automatischen Kupplungsaktuator und/oder einer Eingangswellenbremse versehen sind und bei denen die Eingangswellenverlangsamung auf die normale motorbremsunterstützte Verlangsamungsgeschwindigkeit des Motors ohne Unterstützung einer Eingangswellenbremse beschränkt ist.
Gemäß der EP-A-0578398 (entspricht US-PS 5.425.689), die den nächstkommenden Stand der Technik bildet und gemäß dem US-Patent Nr. 5.272.939 werden die oben diskutierten Nachteile des Stands der Technik überwunden, indem ein Verfahren/System zur Schaltsteuerung bei einem wenigstens teilautomatischen mechanischen Fahrzeuggetriebesystem vorgesehen wird, das durch Erfassung einer automatischen oder manuellen Wahl eines Hochschaltvorgangs aus einer aktuell eingerückten Gangstufe heraus in eine Zielgangstufe auf Basis der aktuell erfassten Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt, ob der gewählte Hochschaltvorgang durchführbar ist, (d.h. voraussichtlich zu Ende bringbar ist) und lediglich durchführbare Schaltvorgänge werden ausgelöst. Das Getriebesteuersystem gemäß der oben genannten EP-A-0578398 führt einen einfachen Passivtest zur Schaltbarkeit durch. Dieser Test beinhaltet das zeitweilige geringfügige Verändern der Drosseleinstellung und die Beobachtung der Reaktion. Auf Basis der Reaktion wird die Durchführbarkeit des Schaltvorgangs bestimmt und Anforderungen für nicht durchführbare Schaltvorgänge werden entweder abgewandelt oder gelöscht. Die Entscheidung, ob ein Schaltvorgang durchführbar ist oder nicht, basiert auf gewissen Parametern und Werten, wie die bekannte Anklingoder Verlangsamungsrate der Motordrehzahl, wenn der Motor nicht mit Kraftstoff beliefert wird.
Ein Kritikpunkt bei gewissen nicht vollautomatisierten mechanischen Getriebesystemen (wie bspw. Getriebesystemen ohne automatische Hauptkupplungssteuerung und/oder Eingangswellenbremsen) ist, dass es bei gewissen Betriebsbedingungen vorkommen kann, dass sie nicht in der Lage sind einige Schaltvorgänge, die sie beginnen, vollständig abzuschliessen(d.h. an einer Steigung Schaltvorgänge in den niedrigen Gang usw.). Jedoch braucht ein Getriebesystern nicht in der Lage zu sein, unter allen Umständen alle Schaltvorgänge auszuführen, es muss nur intelligent genug sein, Schaltvorgänge, die es nicht beenden kann, auch nicht zu beginnen. Die Getriebesteuerung führt vor dem Auslösen eines Hochschaltvorgangs einen einfachen Passivtest zur Schaltbarkeit durch und Anforderungen nicht durchführbarer Hochschaltvorgänge werden entweder abgewandelt oder gelöscht.
Bei Auswahl eines Hochschaltvorgangs aus einer aktuell eingerückten Gangstufe in eine Zielgangstufe (üblicherweise in Abhängigkeit von der Kraftstoffbelieferung des Motors, der Drosselposition der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der gegenwärtig eingerückten Gangstufe) wird die Reaktion des Fahrzeugs auf einen Drehmoment unterbrechenden Schaltvorgang üblicherweise auf der Basis einen angenommen oder bestimmten Fahrzeugbruttogesamtgewichts (GCW) vorhergesagt und die Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Schaltvorgang in die zielgangstufe wird eingeschätzt und mit der erwarteten Motordrehzahl (sie ist gleich der Einganswellendrehzahl und eine Funktion der Motorverlangsamung) bei dem vorgeschlagenen Schaltvorgang verglichen, um zu bestimmen, ob der vorgeschlagene Schaltvorgang durchführbar ist (d.h. ob weitgehende Synchronität erzielt werden kann).
Wenn der vorgeschlagene Hochschaltvorgang nicht durchführbar ist, kann die Schaltanforderung modifiziert (d.h. eine Anforderung eines überspringenden Schaltvorgangs in einen einfachen Schaltvorgang abgewandelt) oder für eine vorbestimmte Zeitspanne (wie bspw. 10 Sek.) gelöscht werden.
Die vorbeschriebene Logik war insofern nicht gänzlich zufriedenstellend als der Steuerparameterwert, der die Motorverlangsamung kennzeichnet, ein vorbestimmter, festgelegter Parameter war, der unter vorhandenen Betriebsbedingungen möglicherweise ungenau war. Beispielsweise, kann die Motorverlangsamung mit Temperaturänderung und/oder der Benutzung von motorbetriebenem Zubehör wie der Klimaanlage oder Ähnlichem starken Veränderungen unterliegen.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei der vorliegenden Erfindung sind die Nachteile des Stands der Technik minimiert oder überwunden, indem eine adaptive Hochschaltsteuerung für ein wenigstens teilautomatisches mechanisches Kraftfahrzeuggetriebesystem vorgesehen worden ist, die Durchführbarkeit gewählter Hoch schaltvorgänge bestimmt und nur solche ausgewählten Hochschaltvorgänge einleitet, die als durchführbar bestimmt worden sind, und die auf der Basis überwachter Fahrzeugbetriebsbedingungen den Wert des Steuerparameters kontinuierlich aktualisiert, der die Fahrzeugverlangsamung kennzeichnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Obige bei einer Steuerung eines automatischen mechanischen Kraftfahrzeugsgetriebesystems der Bauart mit der Bestimmung der Durchführbarkeit von Hochschaltvorgängen bei jedem Hochschaltvorgang erreicht, indem die Änderung der Motordrehzahl während der gesamten Periode oder Zeitspanne der Motordrehzahlverlangsamung auf eine Synchrondrehzahl berechnet, der aktuelle Motorverlangsamungswert mit vorhergehend benutzten Steuerparametern gefiltert (verrechnet) und der gefilterte Wert als der neue Steuerparameter verwendet wird.
Entsprechend ist ein adaptives Steuersystem/Verfahren für ein wenigstens teilautomatisches mechanisches Kraftfahrzeuggetriebesystem geschaffen, das die Einleitung eines ausgewählten Hochschaltvorgangs verbietet, der als nicht durchführbar angesehen wird, und das die logischen Regeln adaptiv modifiziert, durch die die Durchführbarkeit eines Hochschaltvorgangs bestimmt wird, indem der Wert des Steuerparameters kontinuierlich aktualisiert wird, der die Motorverlangsamung kennzeichnet.
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus einem Studium der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine schematische Veranschaulichung des durch das System der vorliegenden Erfindung teilautomatisierten mechanischen Kraftfahzeuggetriebesystems.
Figur 1a ist eine schematische Veranschaulichung des Schaltmusters des Getriebes nach Fig. 1.
Figur 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Systems zur automatischen Vorwahl und halbautomatischen Durchführung von Schaltvorgängen bei einem erfindungsgemäßen mechanischen Getriebesystem.
Figur 3 ist eine schematische Veranschaulichung einer Logik zur Differentiation von Signalen, die die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl repräsentieren
Figur 3b ist eine schematische Veranschaulichung einer Logik zur Berechnung einer erwarteten Fahrzeugbeschleunigung bei dem Schaltübergangsvorgang, wenn zu den Antriebsrädem ein Motordrehmoment von Null geleitet wird.
Die Figuren 4a und 4b sind schematische Veranschaulichungen des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens in Form eines Flussbilds.
Figur 5 ist eine graphische Darstellung eines Hochschaltereignisses, die sowohl durchführbare als auch nicht durchführbare versuchte Schaltvorgänge veranschaulicht.
Figur 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche graphische Darstellung der Motordrehzahl und der Eingangswellendrehzahl bei einem Hochschaltvorgang.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der folgenden Beschreibung wird zur bequemeren Bezugnahme und ohne Beschränkungswirkung eine spezielle Terminologie verwendet. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen, in den Zeichnungen auf die Bezug genommen wird. Die Worte "nach vorn", "nach hinten" beziehen sich entsprechend auf das vordere und das hintere Ende des Getriebes, wie es in einem Fahrzeug herkömmlich montiert ist, und entsprechen der linken und der rechten Seite des in Figur 1 veranschaulichten Getriebes. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte von Einrichtungen und bezeichneten Teilen derselben hin bzw. von dieser weg. Diese Terminologie beinhaltet die oben speziell genannten Worte, Ableitungen von diesen sowie Worte ähnlicher Bedeutung.
Der Begriff "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeits- oder Gangwechselgetriebe mit einer mehrere Vorwärtsgänge aufweisenden Hauptgetriebegruppe und einer mehrgängigen Hilfsgetriebegruppe zu bezeichnen, die hintereinander angeordnet sind, so dass die in der Hauptgetriebegruppe gewählte Untersetzung mit einer weiter ausgewählten Untersetzung der Hilfsgetriebegruppe verbunden werden kann. "Synchronisierte Kupplungsanordnung" und Worte ähnlicher Bedeutung bezeichnen eine Kupplungsanordnung, die dazu verwendet wird, um ein ausgewähltes Zahnrad mittels einer formschlüssigen Kupplung mit einer Welle drehfest zu kuppeln, wobei ein versuchtes Einrücken der Kupplung verhindert wird, bis die Kupplungshälften im Wesentlichen synchron drehen. An den Kupplungshälften werden Reibmittel mit relativ großer Leistungsfähigkeit verwendet, die ausreichend sind, um beim Einleiten des Einrückens der Kupplung die Kupplungshälften und alle mit diesen umlaufende Teile mit weitgehend synchroner Drehzahl drehen zu lassen.
Der Begriff "Hochschaltvorgang" soll, wie er hier verwendet wird, das Schalten aus einer Gangstufe mit niedriger Geschwindigkeit heraus in eine Gangstufe mit höherer Geschwindigkeit bezeichnen. Der Begriff "Zurückschalten" soll wie er hier verwendet wird, das Schalten aus einer schnelleren Gangstufe in eine langsamere Gangstufe bezeichnen. Die Begriffe "langsamer Gang", "niedriger Gang" und/oder "erster Gang" sollen, wie sie hier verwendet werden, die Gangstufe bezeichnen, die in einem Getriebe oder einer Getriebegruppe für den Betrieb mit langsamster Vorwärtsgeschwindigkeit genutzt wird, d.h. denjenigen Zahnradsatz, der die höchste Untersetzung in Bezug auf die Eingangswelle des Getriebes aufweist.
Es wird auf Fig. 1 verwiesen, in der ein Verbundgetriebe der Rangebauart veranschaulicht ist, das durch ein halbautomatisches, mechanisches Getriebesystem mit einer automatischen Vorwahlbetriebsart wenigstens teilautomatisiert ist. Das Verbundgetriebe 10 weist eine vielgängige Hauptgetriebegruppe 12 auf, die mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 der Rangebauart in Reihe geschaltet ist. Das Getriebe 10 ist von einem Gehäuse H aufgenommen und weist eine Eingangswelle 16 auf, die von einem Primärantrieb wie bspw. einem Dieselmotor E über eine willkürlich getrennte normalerweise eingekuppelte Reibungshauptkupplung C angetrieben ist, die eine Eingangs- oder Antriebshälfte 18, die mit der Motorkurbelwelle 20 in Antriebsverbindung steht, und eine Abtriebshälfte 22 aufweist, die mit der Eingangswelle 16 des Getriebes drehfest verbunden ist.
Der Motor E ist vorzugsweise elektronisch durch Kraftstoffdrosselung gesteuert und mit einer elektronischen Datenverbindung DL der Bauart verbunden, die in dem SRE Prokoll J1922 oder J1939 definiert ist und die Hauptkupplung C ist durch ein (nicht veranschaulichtes) Kupplungspedal vom Fahrer gesteuert. Typischerweise wird die Kupplung C nur zum Anfahren und zum Rangieren des Fahrzeugs verwendet.
Teilautomatische mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme der veranschaulichten Bauart sind durch Verweis auf die oben genannten US-Patente 5.050.079, 5.053.959, 5.053.961, 5.053.962, 5.063.511, 5.089.965 und 5.272.939 ersichtlich.
Obwohl das erfindungsgemäße Steuerverfahren/System insbesondere bei solchen automatischen mechanischen Getriebesystemen von Nutzen ist, die keine automatischen Kupplungsaktuatoren oder Eingangswellenbremsen aufweisen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Verwendung beschränkt.
In der Hauptgetriebegruppe 12 trägt die Eingangswelle 16 ein Eingangszahnrad 24 zum gleichzeitigen Antreiben mehrerer im Wesentlichen identischer Vorgelegewellenanordnung 26 und 26a mit den wesentlichen identischen Drehzahlen. Die beiden im Wesentlichen identischen Vorgelegewellenanordnungen sind an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwellen 28 angeordnet, die mit der Eingangswelle 16 im Wesentlichen koaxial fluchtend ausgerichtet ist. Jede Vorgelegewellenanordnung beinhaltet eine Vorgelegewelle 30, die durch Lager 32 und 34 in dem Gehäuse H abgestützt ist, von dem lediglich ein Ausschnitt schematisch veranschaulicht ist. Jede vorgelegewelle ist mit einer identischen Gruppierung von Vorgelegewellenzahnrädem 38f 40, 42, 44, 46 und 48 versehen, die drehfest mit ihr verbunden sind. Mehrere Hauptwellenzahnräder 50, 52, 54, 56 und 58 sitzen auf der Hauptwelle 28 und sind zeitlich einander ausschliessend durch verschiebbare Kupplungsmuffen 60, 62 und 64 willkürlich drehfest mit der Hauptwelle 28 kuppelbar, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Kupplungsmuffe 60 kann außerdem dazu verwendet werden das Eingangszahnrad 24 mit der Hauptwelle 28 zu kuppeln, um eine direkte Antriebsbeziehung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28 zu schaffen.
Typischerweise sind die Kupplungsmuffen 60, 62 und 64 mittels der Schaltstangengehäuseanordnung 70 zugeordneter Schaitgabeln axial positioniert, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Kupplungsmuffen 60, 62 und 64 können von der doppeltwirkenden nichtsynchronisierten Klauenkupplungsbauart sein.
Das Schaitgehäuse oder der Aktuator 70 wird durch ein Druckmittel wie bspw. Druckluft betätigt und ist von der durch eine Steuereinheit automatisch steuerbaren Bauart wie durch Verweis auf die US Patente Nr. 4.445.393, 4.555.959, 4.361.060, 4.722.237, 4.873.881, 4.928.544 und 2.931.237 ersichtlich ist.
Das Hauptwellenzahnrad ist das Rückwärtsgangzahnrad, das über herkömmliche (nicht veranschaulichte) Zwischen- oder Faulenzerräder in ständigem kämmenden Eingriff mit den Vorgelegewellenzahnrädem 48 steht. Es sollte außerdem angemerkt werden, dass die Hauptgetriebegruppe 12 fünf auswählbare Vorwärtsgangstufen liefert, wobei die niedrigste Vorwärtsgangstufe, nämlich die durch Antriebsverbindung zwischen dem Hauptwellenantriebszahnrad 56 mit der Hauptwelle 28 erhaltene, häufig von einer derart hohen Untersetzung ist, dass sie als "Kriech-"Gang angesehen wird, der nur zum Anfahren des Fahrzeugs unter schweren Bedingungen und üblicherweise nicht in dem oberen Getrieberangebereich verwendet wird. Entsprechend wird die Hauptgetriebegruppe 12, obwohl sie fünf Vorwärtsgänge liefert, üblicherweise als eine "4 + 1"-Hauptgruppe bezeichnet, weil lediglich vier der Vorwärtsgänge durch die mit ihr verwendete Hilfsgetriebegruppe 14 erweitert werden. Die Klauenkupplungen 60, 62 und 64 sind dahingehend Dreipositionskupplungen, als sie mittels eines Aktuators 70 wie dargestellt in die mittlere nicht eingerückte Position oder in eine ganz nach rechts eingerückte oder eine ganz nach links eingerückte Position überführt werden können. Wie es bekannt ist, ist zu einem gegebenen Zeitpunkt lediglich eine der Kupplungen 60, 62 und 64 einrückbar und es sind Hauptgruppensperrmittel (nicht veranschaulicht) dazu vorgesehen, die anderen Kupplungen in der Leerlaufposition zu verriegeln.
Die Hilfsgetriebe-Rangegruppe 14 beinhaltet zwei im Wesentlichen gleiche Hilfsgruppenvorgelegewellenanordnungen 74 und 74a, die jeweils eine durch Lager 78 und 80 in dem Gehäuse H abgestützte Hilfs-Vorgelegewelle 76 aufweisen, die jeweils zwei Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 82 und 84 drehfest tragen. Die Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 82 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Range-Ausgangszahnrad 86 und stützen dieses, während die Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 84 in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 88 stehen.
Zum Betrieb des Verbundgetriebes 10 entweder in einem direkten Betrieb oder einem oberen Rangebereich durch Kupplung des Zahnrads 86 mit der Ausgangswelle 90 oder in einem niedrigen Rangebereich durch Kupplung des Zahnrads 88 mit der Ausgangswelle 90 ist eine synchronisierte Klauenkupplungsanordnung 92 mit zwei Positionen vorgesehen, die mittels einer (nicht veranschaulichten) Schaltgabel und der Rangegruppe-Schaltaktuatoranordnung 97 positionierbar ist. Das "Schaitmuster" des Verbundgetriebes 10 der Rangebauart ist in Figur la schematisch veranschaulicht. Der Rangegruppenaktuator 96 kann von der in den US Patenten Nr. 3.648.546, 4.440.037 und 4.614.126 veranschaulichten Bauart sein.
Obwohl die Hilfsgruppe 14 der Rangebauart als eine zweigängige Gruppe mit schräg- oder schraubenverzahnten Zahnrädem veranschaulicht ist, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung außerdem auf Getriebe der Rangebauart anwendbar ist, die kombinierte Hilfsgruppen der Sputter/Rangebauart mit drei oder mehrere auswählbaren Rangestufen oder auf Getriebe mit Planetenrädem anwendbar ist. Außerdem können eine oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 von der synchronisierten Klauenkupplungsbauart sein und die Getriebegruppen 12 und/oder 14 können von der Bauart mit einer einzelnen Vorgelegewelle sein.
Um die Betriebsart mit automatischer Vorwahl und automatischer oder halbautomatischer Durchführung von Schaltvorgängen des Getriebes 10 zu erbringen, sind ein Sensor für die Eingangswellendrehzahl (IS) und ein Sensor 100 für die Ausgangswellendrehzahl (OS) verwendet. Alternativ zu dem Ausgangswellendrehzahlsensor 100 kann ein Sensor 102 zur Erfassung der Drehzahl des Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnrads 82 verwendet werden. Die Drehzahl des Zahnrads 82 ist selbstverständlich eine bekannte Funktion der Drehzahl der Hauptwelle 28, und wenn die Kupplung 92 in einer bekannten Position eingerückt ist, eine Funktion der Drehzahl der Ausgangswelle 90. Außerdem ist die Eingangswellendrehzahl (IS) gleich der Motordrehzahl (ES), wenn die Hauptkupplung C vollständig eingekuppelt ist.
Das für ein erfindungsgemäßes mechanisches Getriebesystem vorgesehene Steuersystem 104 zur automatischen Vorwahl und zur automatischen oder halbautomatischen Ausführung von Schaltvorgängen ist in Fig. 2 schematisch veranschaulicht. Das Steuersystem 104 weist zusätzlich zu dem oben beschriebenen mechanischen Getriebe 10 eine elektronische vorzugsweise auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit 106 auf, die Eingangssignale von dem Eingangswellendrehzahlsensor 98, von dem Ausgangswellendrehzahlsensor 100 (oder alternativ von dem Hauptwellendrehzahlsensor 102) und von der Fahrersteuerkonsole 108, von einem Positionssensor 152 des Fahrpedals P und über die Datenverbindung DL von dem Motor E empfängt. Die ECU 106 kann außerdem Eingangssignale von einem Hilfsgruppenpositionssensor 110 empfangen.
Die ECU 106 kann von der Bauart sein, die schematisch in dem US-Patent 4.595.986 veranschaulicht ist. Die ECU dient dazu, die Eingangssignale gemäß vorbestimmter logischer Regeln zu verarbeiten, um Befehlsausgangssignale an eine Getriebesteuerung, wie z.B. eine Magnetspulenventilgruppe 112 zu geben, die den Hauptgruppenaktuator 70 und den Hilfsgruppenaktuator 96 steuert, sowie an die Fahrersteuerkonsole 108 und über die Datenverbindung DL an den Motor E.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gestattet es die Fahrersteuerkonsole dem Fahrer, manuell einen Schaltvorgang aus einer aktuell eingerückten Gangstufe heraus in eine gegebenen Richtung oder in den Leerlauf auszuwählen, oder eine Betriebsart mit halbautomatischer Vorwahl auszuwählen und sie liefert eine Anzeige zur Information des Fahrers über die aktuelle Betriebsart (automatische oder manuelle Schaltvorwahl), den aktuellen Getriebebetriebszustand (Vorwärts, Rückwärts oder Leerlauf) und über jeden Gangwechsel oder Schaltvorgang (Hochschalten, Zurückschalten oder Schalten in den Leerlauf), der vorgewählt jedoch noch nicht ausgeführt worden ist.
Die Konsole 108 beinhaltet drei Anzeigelampen 114, 116 und 118, die leuchten, um anzuzeigen, dass das Getriebe 10 in einer Vorwärtsbetriebsart, Leerlaufbetriebsart bzw. Rückwärtsbetriebsart befindlich ist. Die Konsole enthält außerdem drei selektiv leuchtende Drucktaster 120, 122 und 124, die es dem Fahrer gestatten, ein Hochschalten, eine Betriebsart mit automatischer Vorwahl oder ein Zurückschalten auszuwählen. Ein Drucktaster 126 gestattet die Wahl eines Schaltvorgangs in den Leerlauf.
Durch Drücken oder Betätigen eines der Knöpfe 120, 122, 124 oder 126 wird eine Auswahl getroffen oder kann (vor der Ausführung im Falle der Knöpfe 120, 124 und 126) durch nochmaliges Betätigen der Knöpfe gelöscht werden. Alternativ kann mehrfaches Betätigen der Knöpfe 120 und 124 als Befehl für überspringende Schaltvorgänge genutzt werden. Selbstverständlich können die Taster und Leuchttaster durch andere Wahlmittel wie bspw. Wippschalter und/oder Wippschalter und Lampen oder andere Anzeigeelemente ersetzt werden. Ein separater Knopf oder Schalter zur Wahl des Rückwärtsgangs kann vorgesehen sein, oder der Rückwärtsgang kann als ein Zurückschalten aus dem Leerlauf gewählt werden. Außerdem kann der Leerlauf als ein Hochschalten aus dem Rückwärtsgang oder als ein Zurückschalten aus dem niedrigsten Gang gewählt werden.
Im Betrieb drückt der Fahrer, um Hochschaltvorgänge und Zurückschaltvorgänge manuell zu wählen, entweder den Knopf 120 oder den Knopf 124, wie es jeweils zweckmäßig ist. Der ausgewählte Knopfleuchtet dann, bis der ausgewählte Schaltvorgang durchgeführt wird oder bis die Auswahl gelöscht wird.
Alternativ kann der Hochschaltknopf bei einer gegebenen Motordrehzahl (ES) (wie bspw. oberhalb 1700 U/min aufleuchten und weiterleuchten, bis ein Hochschaltvorgang durch Drücken des Knopfs ausgewählt wird).
Die Anzeige/Steuerkonsole kann außerdem von der "R-N- D-H-L"-Bauart (d.h. Rückwärts-Leerlauf-Fahrt-Halten-Langsam) mit einem manuellen Hochschalt- und Zurückschaltwähler sein.
Um einen gewählten Schaltvorgang durchzuführen, wird die Ventugruppe 112 vorgewählt, um den Aktuator zum Schalten der Hauptgetriebegruppe 12 in den Leerlauf vorzuspannen. Dies wird dann erreicht, indem der Fahrer oder der ECU-Controller eine Drehmomentumkehr durch manuelles zeitweiliges Vermindern und/oder Erhöhen der Kraftstoffbelieferung des Motors und/oder durch manuelles oder automatisches Ausrücken der Hauptkupplung c veranlasst wird. Auf die US-PS 4.850.236 wird verwiesen. Wenn das Getriebe in den Leerlauf geschaltet ist und von der ECU Leerlauf verfiziert worden ist, (Leerlauf wird für eine Zeitspanne wie bspw. 1,5 Sekunden erfasst) leuchtet der Anzeigeknopf 116 für den Leerlauf zustand auf. Wenn der ausgewählte Schaltvorgang ein Verbundschaltvorgang, d.h. ein Schaltvorgang sowohl der Hauptgruppe 12 als auch der Hilfsgruppe 14 ist, wie bspw. ein Schaltvorgang aus dem vierten in den fünften Gang, wie in Figur 1a veranschaulicht, gibt die ECU Befehlsausgangssignale an die Ventilgruppe 112, um den Hilfsgruppenaktuator 96 zu veranlassen, den Range-Schaltvorgang anzuschliessen, nachdem in dem vorderen Getriebeleerlauf erfasst worden ist.
Wenn die Range-Hilfsgruppe in der richtigen Gangstufe eingerückt ist, wird die ECU ein Freigabebereich oder Band von Eingangswellendrehzahlen auf Basis der erfassten Ausgangswellendrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) und der einzurückenden Gangstufe (GRTARGET) berechnen oder anderweitig bestimmen und fortgesetzt aktualisieren, was ein akzeptabel synchrones Einrücken der einzurückenden Gangstufe ergibt. Wenn der Fahrer oder die ECU durch Manipulation der Drossel die Eingangswellendrehzahl veranlasst, in den Akzeptanzbereich zu fallen, gibt die ECU 106 Befehlsausgangssignale an die Ventugruppe 112, um den Aktuator 70 zu veranlassen, den einzurückenden Hauptgruppengang einzurücken.
Bei gewissen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs kann es vorkommen, dass ein automatisch oder manuell gewählter Schaltvorgang nicht vollständig durchführbar ist. Zu diesen Bedingungen gehören üblicherweise Hochschaltvorgänge, wenn ein Fahrzeug schwer beladen ist und/oder gegen einen großen Widerstand fährt, wie bspw. im Schlamm, an einem starken Anstieg und/oder bei starkem Gegenwind. Um zum vollständigen Abschliessen eines Hochschaltvorgangs weitgehend synchrone Zustände zu erzielen, muss die Drehzahl der Eingangswelle 10 (die bei eingerückter Hauptkupplung im Wesentlichen gleich der Drehzahl des Motors E ist) auf eine Drehzahl abgesenkt werden, die im Wesentlichen gleich der Drehzahl der Ausgangswelle 90 (direkt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit) multipliziert mit dem Zieluntersetzungsverhältnis ist. Wenn weder ein automatischer Kupplungsaktuator noch eine Eingangswellenbremse vorgesehen sind, vermindert sich die Drehzahl der Eingangswelle mit der Verlangsamungsrate des Motors. Somit sollte, weil bei vollständig eingekuppelter Hauptkupplung IS im Wesentlichen gleich ES ist, zur Erzielung weitgehend synchroner Zustände zum Einrücken der Zielgangstufe IS im Wesentlichen gleich OS x GRTARGET sein.
Der Ablauf eines Hochschaltvorgangs des veranschaulichten automatischen mechanischen Getriebesystems ist in Figur 5 graphisch veranschaulicht. Die Linie 200 repräsentiert die Eingangswellendrehzahl (IS) bei Fahrzuständen eines Fahrzeugs vor dem Hochschaltungpunkt 202, bei denen die aktuelle Gangstufe (GR) vollständig eingerückt, die Hauptkupplung C vollständig eingekuppelt und ES = IS = OS x GR ist. Bei einem Schaltvorgang in den Leerlauf mit nicht kraftstoffbeliefertem Motor (d.h. die Kraftstoffbelieferung des Motors ist auf einen Minimaiwert reduziert) verlangsamen sich die Drehzahl der Eingangswelle und die Drehzahl des Motors mit einer konstanten (jedoch nicht notwendigerweise linearen) Rate (dIS/dt) was durch eine Linie 204 repräsentiert wird, bis die Leerlaufdrehzahl 206 erreicht ist. Die erwartete Drehzahl der Ausgangswelle 90 bei einem Schaltübergangsvorgang, wenn an die Antriebsräder des Fahrzeugs ein Motordrehmoment von Null geliefert wird, (OSEXPECTED) multipliziert mit der Zielgangstufe, wobei das Produkt die geforderte Synchrondrehzahl der Eingangswelle/des Motors ist, wird durch Linien 208 und 210 repräsentiert, die entsprechend das Produkt bei einem niedrigeren oder einem größeren Widerstand veranschaulichen, den das Fahrzeug bei seiner Bewegung erfährt. Wie ersichtlich ist, tritt bei Zuständen mit niedrigerem Widerstand (Linie 208) Synchronität bei einem Punkt 212 auf und der ausgewählte Hochschaltvorgang ist durchführbar, während bei Zuständen mit größerem Widerstand (Linie 210) keine weitgehende Synchronität auftritt und der ausgewählte Hochschaltvorgang nicht durchführbar ist.
Bei einem typischen Dieselmotor eines Schwerlastfahrzeugs beträgt die Verlangsamungsrate des Motors/der Eingangswelle (pro Sekunde) ungefähr 300 bis 800 U/min und sowohl die Motorverlangsamung als auch die Fahrzeugverlangsamung können linear approximiert werden. Die spezielle Verlangsamungsrate des Motors und/oder der Eingangswelle können vorher festgelegt oder durch Differentiation des Werts eines ES- und/oder IS-Signais bei einem Zustand verminderter Kraftstoffbelieferung lernend erfasst werden (siehe bspw. die vorgenannte US-Patentschrift 4.361.060 Spalte 23 Zeilen 25 bis 40). Die Verlangsamungsrate kann jedoch mit der Temperatur und/oder der Benutzung von motorbetriebenem Zubehör ansehnlich schwanken.
Bei dem erfindungsgemäßen Hochschaltsteuerungsverfahren/System werden ausgewählte Hochschaltvorgänge vor deren Auslösung eingeschätzt, um zu bestimmen, ob sie durchführbar sind oder nicht, und nicht durchführbare Anforderungen werden entweder modifiziert oder gelöscht. Die Bestimmung des Steuerparameters zur Motorverlangsamung zur Verwendung bei der Bestimmung der Durchführbarkeit bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem/Verfahren ist in den Figuren 4a und 4b schematisch in Form eines Flussbildes veranschaulicht.
Wie mit Verweis auf Figur 5 ersichtlich ist, ist, wenn die Eingangswellendrehzahl (IS) (wie sie durch die anfängliche Eingangswellendrehzahl bei Punkt 202 und die Verlangsamung der Eingangswelle (dIS/dt) bestimmt ist) gleich dem Produkt der erwarteten Ausgangswellendrehzahl bei Drehmoment Null zu den Antriebsrädem des Fahrzeugs (OSEXPECTED) ist, die durch die anfängliche OS (-IS/GR) und die Fahrzeugbeschleunigung (dOS/dt) bei dem aktuellen Fahrwiderstand des Fahrzeugs gekennzeichnet ist, multipliziert mit dem numerischen Wert der Zielgangstufe (GRTARGET) bei einem Wert, der größer ist als ein Vergleichswert, (wie bspw. die Motorleerlaufdrehzahl 206) das Erzielen eines synchronen Schaltens in die gewählte Zielgangstufe durchführbar; falls nicht, ist das Erzielen eines weitgehend synchronen Schaltens in die gewählte Zielgangstufe nicht durchführbar. Die OS- und dOS/dt-Signale sind selbstverständlich dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und dem Fahrzeugbeschleunigungssignal äquivalent. Der Referenzwert wird als Motorleerlaufdrehzahl 206 veranschaulicht, jedoch kann es ein niedrigerer positiver Wert sein, wenn die Hauptkupplung manuell oder automatisch getrennt wird.
Um die Durchführbarkeit zu bestimmen, bestimmt der Controller bei Fahrzeugen mit einem stark variablen Bruttogesamtgewicht ("GCW"), d.h. dem kombinierten Gewicht des Fahrzeugs, des Kraftstoffs, der Nutzlast, (falls vorhanden) der Passagiere (falls vorhanden) und des Fahrzeugführers, das aktuelle GCW. Aus dieser Information kann das System bestimmen, wie groß die Fahrzeugbeschleunigung (üblicherweise eine Verlangsamung) bei einem Antriebsmoment von Null, d.h. der Anstieg der Linie 208 oder 210 ist. Auf Basis dieser Information und auf Basis eines vorhandenen oder erlernten Werts der Motorverlangsamungsrate, d.h. des Anstiegs der Linie 204, die mit der Motordrehzahl, der Betriebstemperatur, der Betätigung einer Motorbremse usw. variieren kann, kann die ECU bestimmen, ob das System bei vorliegenden Fahrzeugbetriebsbedingungen in der Lage ist, den vorgeschlagenen Hochschaltvorgang erfolgreich abzuschliessen. Auf Basis dieser Information kann das Steuersystem dann entweder (i) Befehlsausgangssignale ausgeben, um den vorgeschlagenen Hochschaltvorgang durchzuführen, oder (ii) den vorgeschlagenen Schaltvorgang abwandeln (üblicherweise einen einfachen Schaltvorgang anstelle eines überspringenden Schaltvorgangs befehlen), oder (iii) die Schaltanforderung für eine vorbestimmte Zeitspanne löschen/sperren (wie bspw. für 10 Sekunden).
Kurz gesagt kann die Beschleunigung des Fahrzeugs bei Drehmoment Null an den Antriebsrädem durch die Gleichung angenähert werden:
A&sub0; TORQUE = Ai - (Ti/CW)
wobei:
Ai = Fahrzeugbeschleunigung bei Motordrehmoment i an den Antriebsrädern,
C = eine Konstante,
Ti = Motordrehmoment i an den Antriebsrädern
W = Fahrzeugbruttogesamgewicht.
Die obige Gleichung wird wie folgt abgeleitet:
T = C&sub1;W + C&sub2;V² + C&sub3;G x W + C&sub4;W/g(A)
wobei:
T = Motordrehmoment
W = kombiniertes Bruttogesamtgewicht des Fahrzeugs
V = Fahrzeuggeschwindigkeit
G = ein Faktor, der im Anstieg proportional ist
A = aktuelle Beschleunigung
Ci = Konstanten, die mit dem Antriebsstrang und der eingerückten Gangstufe zusammenhängen,
und wobei:
C&sub1;,W das an die Antriebsräder gelieferte Motordrehmoment zur Überwindung des Rollwiderstands repräsentiert,
C&sub2;V&sub2; das Motordrehmoment reprasentiert, das zur Überwindung des Luftwiderstands an die Antriebsräder geliefert wird,
C&sub3;xGxW das Motordrehmoment repräsentiert das zur Überwindung einer Steigung an die Antriebsräder geliefert wird,
C&sub4;(W/g)A das Motordrehmoment repräsentiert, das zum Erzielen einer Beschleunigung A an die Antriebsräder liefert wird.
Eine Veränderung des Motorddrehmoments an den Antriebsrädern von T&sub1; zu T&sub2; wird repräsentiert durch:
T&sub1; - T&sub2; = C&sub1;(W - W) + C&sub2;(V&sub1;² - V&sub2;²) + C&sub3; x G(W - W) + C4 W/g(A&sub1; - A&sub2;)
wobei unter Berücksichtigung, dass:
W - W = O
V&sub1;² - V&sub2;² = O (V&sub1; = V&sub2;)
C = C&sub4;/g,
die Gleichung umgeschrieben werden kann:
T&sub1; - T&sub2; = C x W (A&sub1; - A&sub2;), oder
(T&sub1; - T&sub2;)/(A&sub1; - A&sub2;) = C x W
Wird T&sub2; gleich Null gesetzt, wird erhalten:
T&sub1; = C x W (A&sub1; - A&sub0;)
T&sub1; = C x W x A&sub1; - C x W x A&sub0;
A&sub0; = (C x W x A&sub1; - T&sub1;) / (C x W).
Das kombinierte Fahrzeugbruttogewicht wird vorzugsweise bei vorausgehenden Hochschaltvorgängen bestimmt, indem die Fahrzeugbeschleunigungen bei wechselnden Antriebsmomenten an den Rädern verglichen werden. Wenn das Fahrzeugbruttogewicht ein bekannter, im Wesentlichen konstanter Wert ist, wie bspw. bei einem Bus, dann kann der Wert für CW vorherbestimmt und gespeichert werden, was es gestattet, die Fahrzeugverlangsamung bei Antriebsdrehmoment Null unter aktuellen Betriebsbedingungen durch Erfassung des aktuellen Motordrehmoments (T,) und der Fahrzeugbeschleunigung (A&sub1;) und Lösung der Gleichung A&sub0;= A&sub1; - (T&sub1;/CW) zu bestimmen.
Figur 3a illustriert ein Logikelement oder ein Unterprogramm 220 zum differenzieren verschiedener Eingangssignale 222, wie bspw. OS und/oder ES schematisch, um deren Ableitungen nach der Zeit dOS/dt und/oder dES/dt als Ausgangssignale 224 zu bestimmen.
Figur 3b veranschaulicht ein Logikelement oder ein Unterprogramm 226 schematisch, bei dem Ausgangssignale 228 einschliesslich Signalen, die das Motordrehmoment und die Fahrzeugbeschleunigung (dOS/dt) kennzeichnen, gemäß der logischen Regeln verarbeitet werden, die oben erläutert sind, um einen Ausgangssignalwert 230 zu bestimmen, der die erwartete Fahrzeugbeschleunigung (dOS/dt) bei einem Schaltübergangsvorgang kennzeichnet, wenn kein Motordrehmoment zu den Antriebsrädem des Fahrzeugs geleitet wird.
Das obige System schätzt bei aktuellen Fahrzeugbetriebsbedingungen automatisch die Durchführbarkeit manuell oder automatisch vorgewählter Schaltvorgänge ein und veranlasst entweder die Ausführung vorgeschlagener Schaltvorgänge, die Modifikation oder die Löschung. Wenn ein manuell gewählter Hochschaltvorgang als undurchführbar bestimmt wird, kann dem Fahrer eine fühlbare, hörbare oder sichbare Warnung gegeben werden.
Zum Hochschalten eines automatischen Getriebesystems der Bauart mit einem Motor, der in gewissen Situationen von der ECU vorzugsweise über eine elektronische Datenverbindung der in dem SAE-Protokoll J1922 oder J1939 definierten Bauart gesteuert ist, wird der Motor in einer "Predip"-Betriebsart (vorherige temporäre Verminderung der Kraftstofflieferung) vor dem Herausnehmen der vorliegenden Gangstufe, dann in einer "Synchronisations"-Betriebsart nach einem Schalten aus der vorliegenden Gangstufe heraus in den Leerlauf und dann in der "Steuerungsrückgabe"- Betriebsart unmittelbar nach dem Einrücken der Zielgangstufe betrieben. Die Motor- und Eingangswellendrehzahlen dieser Betriebsarten sind in Figur 6 veranschaulicht. In der "Predip"-Betriebsart wird die Kraftstoffbelieferung größenverändert, um Umkehrungen des Antriebsstrangdrehmoments zu erzeugen, um Zustände mit Verriegelung durch übertragenes Drehmoment zu beseitigen. In der "Synchronisierungs"-Betriebsart wird die Kraftstoffbelieferung des Motors minimiert, was es der Motor- und der Eingangswellendrehzahl gestattet, sich zu einer Synchrondrehzahl zum Einrücken der Zielgangstufe zu vermindern (ES = IS = OS x GRTARGET). In der "Steuerungsrückgabe"-Betriebsart wird die Kraftstoffbelieferung des Motors ruckfrei an den Wert zurückgegeben, der durch die vom Fahrer vorgenommene Positionierung des Fahrpedals gekennzeichnet ist.
Um in der Synchronisierungsbetriebsart des Motors die aktuelle Motorverlangsamung präzise zu bestimmen und um die Auswirkungen von Rauschen, Verdrehungen und anderem zu minimieren, ist es für jede Messung wichtig, dass die größtmögliche Differenz zwischen anfänglicher und abschliessender Motordrehzahl benutzt wird und dass eine Filtertechnik genutzt wird. Entsprechend müssen, um einen die aktuelle Motorverlangsamung kennzeichnenden Wert zu bestimmen, während der synchronen Motorsteuerungsphase eines Hochschaltvorgangs mehrere Lesewerte genommen werden, die einen ersten Lesewert bei oder nahe bei Punkt A in Figur 6, wenn die Motorsynchronisierungssteuerphase erst ausgelöst ist, und einen zweiten Lesewert bei oder nahe bei Punkt B in Figur 6 enthalten, wenn die Motorsynchronisierungssteuerphase endet oder dabei ist zu enden. Der aktuelle Wert für die Motorverlangsamung (DESCURRENT) ist dann (RPMA - RPMB) : (TimeA - TimeB). Dieser Wert wird dann gefiltert, um einen aktualisierten Steuerparameter zu bilden, bspw.:
dESUPDATED = (dESCURRENT) + ((7) x (dESPREVIOUS) ) : 8
Das erfindungsgemäße Steuerverfahrens/System ist in den Figuren 4a und 4b schematisch veranschaulicht. Der Algorithmus oder das Unterprogramm 300 für die Verlangsamung der Motordrehzahl wird vorzugsweise in einem bekannten Zeitintervall (wie bspw. 40 Millisekunden) betreten und somit kann ein inkrementierender Zähler dazu verwendet werden, eine Zeitgeber- oder Taktgeberfunktion zu übernehmen. Die Motorverlangsamung wird selbstverständlich nur bei während der Fahrt stattfindenden Hochschaltvorgängen bestimmt (d.h. die Ausgangswellendrehzahl übersteigt einen Minimalwert).
Das Auftreten von Punkt A wird dann als das erste Mal interpretiert, bei dem Betrieb in der Synchronisierungsbetriebsart erfasst wird. Das Auftreten von Punkt B wird als das erste Mal interpretiert, bei dem Betrieb in der Steuerungsrückgabe-Betriebsart erfasst wird. Weil keine messbare Veränderung der Motordrehzahl in dem Zeitzyklus zwischen dem Eintreten in das Unterprogramm 300 (d.h. ungefähr 40 Millisekunden) erwartet wird, ist dies eine sehr genaue Methode um die maximale Größe der Änderung der Motordrehzahl während der Synchronisierungsbetriebsart bei jedem Hochschaltvorgang zu erhalten.
Erfahrungen mit Schwerlastfahrzeugen haben gezeigt, dass eine 4:1 bis 20:1 Filtertechnik vorzugsweise eine 7:1 Filtertechnik eine geeignete Reakionsfähigkeit liefert, während jedoch das Antriebsstrangrauschen infolge von Vibrationen, Verdrehungen und ähnlichem ausgefiltert wird.
Das erfindungsgemäße System/Verfahren zur Bestimmung der Motorverlangsamung dient vorzugsweise dazu, den manuellen oder automatischen Betrieb von Motorverlangsamungseinrichtungen wie bspw. Motorbremsen zu Erfassen und bestimmt entweder einen Steuerparameter zur Motorverlangsamung nicht, wenn solche Einrichtungen betrieben werden, oder bestimmt und aktualisiert gesonderte Motorverlangsamungs-Steuerparameter für Betriebszustände mit nichtunterstützter sowie unterstützter Motorverlangsamung.
Entsprechend ist es ersichtlich, dass ein relativ einfaches und wenig teueres Steuersystem/Verfahren zur Durchführung von Schaltvorgängen bei einem automatischen mechanischen Getriebesystem 10 geschaffen worden ist, das auch bei aktuellen Fahrzeugbetriebsbedingungen automatisch einschätzt, ob manuell oder automatisch vorgewählte Hochschaltvorgänge erfolgreich durchführbar sind, und bei jedem Hochschaltvorgang während der Fahrt den Wert des die Motorverlangsamung kennzeichnenden Steuerparameters addativ aktualisiert.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung eines Werts eines Steuerparameters (dES/dt), der die Geschwindigkeit der Änderung der Drehzahl (ES) eines Fahrzeug-Verbrennungsmotors (E) bei einem automatischen mechanischen Fahrzeuggetriebesystems bei Zuständen mit reduzierter Kraftstoffbelieferung des Motors kennzeichnet, wenn sich die Drehzahl vermindern kann, wobei das System einen durch Kraftstoffdrosslung gesteuerten Motor (E) , ein vom Fahrer eingestelltes Fahrpedal (P), ein vielgängiges mechanisches Gangwechselgetriebe (10) mit einer Eingangswelle (16) und mit einer Ausgangswelle (90), die zum Antreiben der Fahrzeugräder eingerichtet ist, aufweist, wobei die Eingangswelle über eine Reibungshauptkupplung (C) mit dem Motor antriebsmäßig verbunden ist, sowie mit einer Steuereinheit (106), die Eingangssignale einschliesslich eines die Eingangswellendrehzahl oder die Motordrehzahl kennzeichnenden Eingangssignais (ES, IS) sowie eines die vom Fahrer vorgenommene Einstellung des Fahrpedals kennzeichnenden Eingangssignals (THL) empfängt und diese Signale gemäß vorbestimmter logischer Regel verarbeitet, um Steuerparameter zu bestimmen und Befehlsausgangssignale an Aktuatoren des Getriebesystems auszugeben, zu denen Mittel zum Steuern der Kraftstoffbelieferung des Motors und Mittel (70) zur Steuerung des Schaltens des Getriebes gehören, wobei das Getriebesystem dynamische Hochschaltvorgänge aus einer eingerückten Gangstufe heraus in eine Zielgangstufe in einer Schrittfolge ohne die Hauptkupplung auszurücken und ohne Rücksicht auf die vom Fahrer vorgenommen Einstellung des Fahrpedals durchführt, mit:

(a) einem Vorgang, der einem kurzen Gasgeben vorausgeht und bei dem die Kraftstofflieferung zu dem Motor manipuliert wird, um ein Ausrücken der eingerückten Gangstufe zu gestatten,

(b) wobei nach Bestätigung des Ausrückens der eingerückten Gangstufe ein Synchronisationsvorgang stattfindet, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors reduziert wird um der Motordrehzahl zu gestatten, sich auf die Synchrondrehzahl zum Einrücken der Zielgangstufe hin zu vermindern, und

(c) wobei nach Erzielen einer weitgehend synchronen Drehzahl des Motors und nach Einrücken der Zielgangstufe ein Vorgang der Rückgabe der Steuerung an das Fahrpedal durchgeführt wird, währenddem die Kraftstofflieferung des Motors wieder von der erfassten, vorn Fahrer vorgenommenen Einstellung des Fahrpedals gesteuert wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist:

dass bei dem Vorgang, der einem kurzen Gasgeben vorausgeht, die Motordrehzahl erfasst wird,

dass die Auslösung des Synchronisationsvorgangs erfasst wird und bei Erfassung des Auslösens des Synchronisationsvorgangs die Motordrehzahl gleich der anfänglichen Motordrehzahl (RPMA) gemacht, und eine Zeitablauffolge gestartet wird,

dass das Auslösen des Vorgangs der Rückgabe der Steuerung an das Fahrpedal erfasst wird und dass, wenn die Auslösung des Vorgangs der Rückgabe der Steuerung an das Fahrpedal erfasst wird, die Motordrehzahl gleich der Motorendrehzahl (RPMA) gemacht wird, wobei die von Beginn der Zeitablauffolge an verstrichene Zeit erfasst wird, und

dass der aktuelle Wert des Steuerparameters als Funktion der Differenz zwischen der Motorenddrehzahl und der Motoranfangsdrehzahl geteilt durch die verstrichene Zeit bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der aktuelle Wert des Steuerparameters als ein gefilterter oder Durch schnittswert bestimmt wird.

3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Motor und die Steuereinheit über eine elektronische Datenverbindung (DL) miteinander kommunizieren.

4. Steuerverfahren nach Anspruch 3, bei dem die Datenverbindung in Übereinstimmung mit den Protokollen SAE J1922 oder J1939 arbeitet.

5. Steuerverfahren nach Anspruch 2, bei dem der Wert des Steuerparameters (des/dt) als eine Funktion von ((dES/dt)CURRENT + ((X) * (dES/dt))) : (X + 1) bestimmt wird, wobei X eine positive ganze Zahl ist.

6. Steuerverfahren nach Anspruch 5, bei dem X eine positive ganze Zahl, größer als 5 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Einschätzung der Durchführbarkeit nachfolgender Hochschaltvorgänge als Funktion des Steuerparameters beinhaltet.

8. Automatisches mechanisches Fahrzeuggetriebesystem mit einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor (E) und einem Steuerrungssystem zur Bestimmung eines Werts eines Steuerparameters (dES/dt), der die Geschwindigkeit der Änderung der Drehzahl (ES) des Moteors bei Zuständen mit reduzierter Kraftstoffbelieferung des Motors kennzeichnet, wenn sich die Drehzahl vermindern kann, wobei das System einen durch Kraftstoffdrosslung gesteuerten Motor (E), ein vom Fahrer eingestelltes Fahrpedal (P), ein vielgängiges mechanisches Gangwechselgetriebe (10) mit einer Eingangswelle (16) und mit einer Ausgangswelle (90), die zum Antreiben der Fahrzeugräder eingerichtet ist, aufweist, wobei die Eingangswelle über eine Reibungshauptkupplung (C) mit dem Motor antriebsmäßig verbunden ist, sowie mit einer Steuereinheit (106), die Eingangssignale einschliesslich eines die Eingangswellendrehzahl oder die Motordrehzahl kennzeichnenden Eingangssignals (ES, IS) sowie eines die vorn Fahrer vorgenommene Einstellung des Fahrpedals kennzeichnenden Eingangssignals (THL) empfängt und diese Signale gemäß vorbestimmter logischer Regel verarbeitet, um Steuerparameter zu bestimmen und Befehlsausgangssignale an Aktuatoren des Getriebesystems auszugeben, zu denen Mittel zum Steuern der Kraftstoffbelieferung des Motors und Mittel (70) zur Steuerung des Schaltens des Getriebes gehören, wobei das Getriebesystem dynamische Hochschaltvorgänge aus einer eingerückten Gangstufe heraus in eine Zielgangstufe in einer Schrittfolge ohne die Hauptkupplung auszurücken und ohne Rücksicht auf die vom Fahrer vorgenommen Einstellung des Fahrpedals durchführt, mit:

(c) wobei nach Erzielen einer weitgehend synchronen Drehzahl des Motors und nach Einrücken der Zielgangstufe ein Vorgang der Rückgabe der Steuerung an das Fahrpedal durchgeführt wird, währenddem die Kraftstofflieferung des Motors wieder von der erfassten, vom Fahrer vorgenommenen Einstellung des Fahrpedals gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem aufweist:

Mittel, die bei dem Vorgang, der einem kurzen Gasgeben vorausgeht, die Motordrehzahl erfassen,

Mittel, die das Auslösen des Synchronisationsvorgangs erfassen und bei Erfassung des Auslösens des Synchronisationsvorgangs die Motordrehzahl gleich der anfänglichen Motordrehzahl (RPMA) machen, und eine Zeitablauffolge starten,

Mittel, die das Auslösen des Vorgangs der Rückgabe der Steuerung an das Fahrpedal erfassen und die, wenn die Auslösung des Vorgangs der Rückgabe der Steuerung an das Fahrpedal erfasst wird, die Motordrehzahl gleich der Motorendrehzahl (RPMB) machen, wobei die von Beginn der Zeitablauffolge an verstrichene Zeit erfasst wird, und

Mittel, die den aktuelle Wert des Steuerparameters als Funktion der Differenz zwischen der Motorenddrehzahl und der Motoranfangsdrehzahl geteilt durch die verstrichene Zeit bestimmen.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, bei dem der aktuelle Wert des Steuerparameters als ein gefilterter oder Durchschnittswert bestimmt wird.

10. Steuersystem nach Anspruch 8, bei dem der Motor und die Steuereinheit über eine elektronische Datenverbindung (DL) miteinander kommunizieren.

11. Steuersystem nach Anspruch 10, bei dem die Datenverbindung in Übereinstimmung mit den Protokollen SAE J1922 oder J1939 arbeitet.

12. Steuersystem nach Anspruch 9, bei dem der Wert des Steuerparameters (des/dt) als eine Funktion von ((dES/dt)CURRENT + ((X) * (dES/dt))) : (X + 1) bestimmt wird, wobei X eine positive ganze Zahl ist.

13. Steuersystem nach Anspruch 12, bei dem X eine positive ganze Zahl, größer als 5 ist.

14. Steuersystem nach Anspruch 8, das außerdem die Einschätzung der Durchführbarkeit nachfolgender Hochschaltvorgänge als Funktion des Steuerparameters beinhaltet.