DE69913623T2

DE69913623T2 - Steuerungsverfahren/-einrichtung zum Hochschalten eines mechanischen automatischen Getriebesystems

Info

Publication number: DE69913623T2
Application number: DE69913623T
Authority: DE
Inventors: Ronald Keith Allan Park Markyvech; Gerald Edward Lawton Ganski
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: EP0985856B1; CN1127414C; JP2000081127A; DE69913623D1; BR9904469A; EP0985856A1; CN1247138A; US6233512B1

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Schaltlogik für ein automatisiertes, mechanisches Kraftfahrzeuggetriebesystem. Im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuerverfahren/-system mit logischen Regeln, bei dem ein Hochschaltvorgang unter bestimmten Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen zu einer zeitweiligen Abänderung des Schaltkennfeldes führt, um das Auftreten von unerwünschten Mehrfach-Hochschaltvorgängen auf ein Minimum zu reduzieren.
Beschreibung des Standes der Technik
Ganz und teilweise automatisierte, mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme sind im Stand der Technik bekannt, wie dies aus den US-Patentschriften Nr. 4,361,060; 4,595,986; 4,648,290; 5,109,721; 5,393,276; 5,409,432 und 5,425,285 zu ersehen ist. Solche Getriebe mit einer automatischen Schaltbetriebsweise stützen Schaltentscheidungen typischerweise auf Schaltpunktprofile oder Schaltkennfelder, die oft auf einem Diagramm der Drosselklappenstellung im Verhältnis zu der Motordrehzahl- oder Fahrzeuggeschwindigkeit graphisch dargestellt sind. Es ist bekannt diese Schaltprofile im Hinblick auf verschiedene erfasste Fahrzeugbetriebsbedingungen zeitweilig zu ändern, um damit zum Zwecke des Verhütens von Hin- und Herschaltvorgängen (anti hunting) oder dergleichen, die Betriebsweise des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. Beispiele für eine solche Schaltlogik sind aus den US-Patentschriften Nr. 4,361,060; 4,551,802; 4,852,006; 4,916,979; 4,970,916; 5,053,963; 5,406,861 und 5,267,492 zu entnehmen, wobei die zuletzt genannte Druckschrift die Merkmale der Oberbegriffe der beigefügten unabhängigen Patentansprüche offenbart. Beispielsweise aus dieser Druckschrift ist es außerdem bekannt, einen vorgegebenen Standardvorgabe-Wert für Hochschalt-Bezugswerte festzulegen.
Ein von der bekannten Schaltlogik nicht angesprochenes Problem betrifft unerwünschte sich wiederholende Hochschaltvorgänge, die oft nach einem erwünschten Hochschaltvorgang, typischerweise einem Hochschaltvorgang mit voll oder im Wesentlichen voll geöffneter Drosselklappe auftreten, wenn der Kraftfahrzeugfahrer dann die Drosselklappe loslässt. Dieses Problem ist von besonderer Bedeutung mehr bei leichten oder halbschweren Lastkraftwagen und anderen Fahrzeugen (MVMA Class 2–6 Fahrzeuge), die Getriebe mit 5 bis 6 Vorwärtsgängen haben und Benzin- oder Dieselmotoren mit einer bei etwa 2600 UPM abgeregelten Höchstdrehzahl verwenden als bei Schwerlastkraftfahrzeug-Dieselmotoren, die in typischer Weise an 10 bis 18-gängige Getriebe angekoppelt und bei etwa 1900 UPM abgeregelt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine neue und verbesserte automatisierte Gangwechselschaltsteuerung geschaffen, die eine bessere Hochschaltsteuerlogik aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass logische Regeln geschaffen werden, bei denen bei bestimmten Betriebsbedingungen und/oder Fahreraktionen das normalerweise verwendete Hochschaltkennfeld so modifiziert wird, dass unerwünschte wiederholte Hochschaltvorgän ge vermieden werden. Beispielsweise werden nach einem Hochschaltvorgang, wenn die Drosselklappe oberhalb eines bestimmten Bezugswertes steht, die normalerweise eingestellten Hochschalt-Schaltpunkte während einer bestimmten Zeitspanne oder so lange bis die Motordrehzahl unter einen neu eingestellten Bezugswert abfällt, heraufgesetzt.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues und besseres Schaltsteuersystem/-Verfahren für ein automatisiertes Gangwechselgetriebe zu schaffen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung folgen aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines wenigstens teilweise automatisierten, mechanischen Kraftfahrzeuggetriebesystems, das die erfindungsgemäße Steuerlogik verwendet,
2 ist eine schematische Veranschaulichung in graphischer Form eines gebräuchlichen Schaltkennfelder für ein halbschweres Kraftfahrzeug,
3 ist eine schematische Veranschaulichung ähnlich jener nach 2 in graphischer Form des Schaltkennfeldes entsprechend der erfindungsgemäßen Steuerlogik,
4 ist eine schematische Veranschaulichung in Form eines Flussdiagramms der erfindungsgemäßen Hochschalt-Steuerlogik,
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 veranschaulicht einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 10, der ein wenigstens teilweise automatisiertes, mechanisches Getriebesystem 12 enthält, welches die erfindungsgemäße Hochschaltsteuerlogik verwendet. Der Antriebsstrang 10 enthält einen Verbrennungsmotor 14 (etwa einen Benzin- oder Dieselmotor), eine Hauptkupplung 16, ein mechanisches Getriebe 18 (etwa ein 5- bis 7-gängiges Getriebe halbschwerer Bauart) und eine Antriebsachseneinrichtung 20, die durch eine Kardanwelle 21 angetrieben ist. Wenngleich die vorliegende Erfindung für halbschwere Kraftfahrzeuge besonders gut geeignet ist, ist sie insoweit nicht beschränkt.
Das Getriebe 18 kann gebräuchlicher Bauart mit 5, 6, 7, 9, 10, 12 oder mehr Vorwärtsgängen sein. Beispiele solcher Getriebe sind aus den US-Patentschriften 4,371,403; 4,754,665 und 5,390,561 zu entnehmen.
Das automatisierte Getriebesystem 12 enthält vorzugsweise eine auf der Basis von Mikroprozessoren arbeitende Steuereinheit 22, die verschiedene Eingangssignale 24 empfängt und diese nach logischen Regeln verarbeitet, um an verschiedene Systemaktuatoren Steuerausgangssignale 26 abzugeben. Steuereinrichtungen (Controller) dieser Art sind bekannt, wie dies aus den vorerwähnten US-Patentschriften 4,361,060 und 4,595,986 zu entnehmen ist.
Ein Drosselklappenstellungssensor 28 liefert ein für die vom Fahrer eingestellte Drosselklappenstellung kennzeichnendes Signal THL, ein Schaltwähler 30 gibt ein für eine jeweils gewählte Getriebebetriebsweise und/oder für die Anforderung eines Hoch- oder Herunterschaltvorgangs bei einem gegenwärtig eingelegten Gang kennzeichnendes Signal GRS ab, Drehzahlsensoren 32, 34, 36 liefern Signale ES, IS bzw. OS, die jeweils für die Drehzahl der Motorkurbelwelle 38, der Getriebeeingangswelle 40 und der Getriebeausgangswelle 42 kennzeichnend sind.
Ein Motorregler 44 ist dazu vorgesehen, die Drehzahl oder das Drehmoment des Motors zu regeln, ein Kupplungsaktuator 46 dient zur Steuerung des Betriebs der Hauptkupplung und eine Getriebebetätigungseinrichtung 48 ist dazu vorhanden, das Schalten des Getriebes zu steuern.
Die Steuereinheit (ECU) 22 kann von dem Motorregler 44 getrennt oder mit diesem vereinigt sein. Die verschiedenen Steuereinrichtungen, Sensoren und/oder Aktuatoren können über einen Datenbus miteinander kommunizieren, der einem Industriestandardprotokoll, wie SAE J1939 oder dergleichen entspricht.
Geeignete Sensoren und Aktuatoren sind dem Fachmann bekannt, und nicht beschränkend zu verstehende Beispiele dafür können aus den US-Patentschriften 4,361,060; 4,873,881; 4,974,468; 5,135,218; 5,279,172; 5,305,240; 5,323,669; 5,408,898; 5,441,137; 5,445,126; 5,448,483 und 5,481,170 entnommen werden.
Bei automatisierten Getriebesystemen dieser Art werden, wenn sie in einer automatischen Schalt-Betriebweise („D" bei dem Wähler 30) betrieben werden, Hochschalt- und Herunterschaltvorgänge entsprechend einem „Schaltkennfeld (-schema)" oder „Schaltpunktprofil" angeordnet, von dem eine bekannte Ausführungsform in 2 veranschaulicht ist. Schaltkennfelder oder deren funktionelle Äquivalente sind typischerweise in den Speichern der Steuereinrichtung 22 gespeichert.
In 2 veranschaulicht die Linie 54 das Hochschaltprofil, während die Linie 56 das Herunterschaltprofil angibt. Wenn ein die jeweilige Motordrehzahl- und Drosselklappen-Pedalstellung angebender Punkt beim Übergang aus einem zwischen den Linien 54 , 56 liegenden Gebiet 58 in ein oberhalb der Linie 54 liegendes Gebiet 60 die Linie 54 überquert, wird ein Hochschaltvorgang angeordnet. Wenn ein die jeweilige Motordrehzahl und die Drosselklappen-Pedalstellung wiedergebender Punkt beim Übergang aus dem Gebiet 58 in ein Gebiet 62 unterhalb der Linie 56 die Linie 56 überquert, wird ein Herunterschaltvorgang angeordnet. Es ist außerdem bekannt, dass bei einer verhältnismäßig hohen Drosselklappenstellung, die auch als Volllast- oder im Wesentlichen Volllast-Drosselklappenstellung (90 bis 100%-Verstellung) bezeichnet wird das Hochschaltprofil 54 angehoben ist (vgl. Abschnitt 54A der Linie 54). Nach einem Hochschaltvorgang nimmt unter der Annahme einer verhältnismäßig konstanten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit die Motordrehzahl um einen Betrag ab, der durch die Gangstufen bedingt ist. Die Linie 64 veranschaulicht die erwarteten Motordrehzahlen nach einem Hochschaltvorgang.
Bei den bekannten Schaltkennfeldern ergab sich ein Problem, wenn ein Hochschaltvorgang bei Volllast-Drosselklappenstellung (d. h. mehr als etwa 90% Drosselklappenstellung) auftrat und dann der Fahrer seinen Fuß von dem Drosselklappenpedal nahm, was einen Zustand niedriger Drosselklappenstellung (weniger als etwa 30% Drosselklappe) herbeiführte. Dies hat zur Folge, dass ein zweiter ungewollter Hochschaltvorgang angeordnet wird.
Wenn z. B. ein Hochschaltvorgang an dem Punkt 66 angeordnet werden würde, würde die Drehzahl auf den Punkt 68 zurückgehen. Wenn dann der Fahrer den Fuß vom Drosselklappenpedal nimmt, wird der Punkt 70 zum Betriebspunkt bei dem ein zweiter ungewollter Hochschaltvorgang angeordnet würde.
Das erfindungsgemäße Schaltkennfeld ist schematisch in 3 veranschaulicht. 3 ist ähnlich 2 und funktionsmäßig ähnliche oder gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden lediglich kurz erörtert.
3 definiert Gebiete 58, 60, 62, die durch die Hochschaltlinie 54 und die Herunterschaltlinie 56 voneinander getrennt sind. Die Linie 64 gibt die erwartete Motordrehzahl (UPM) nach einem Hochschaltvorgang wieder. Die Punkte 66, 68,70 geben Betriebspunkte bei einem Hochschaltvorgang mit Volllast-Drosselklappenstellung bzw. nach einem Hochschaltvorgang mit Volllast-Drosselklappenstellung und bzw. wenn die Drosselklappe freigegeben ist an.
Die Schaltlogik der 3 unterscheidet sich von jenen nach 2 darin, dass nach einem Hochschaltvorgang mit Volllast-Drosselklappenstellung eine modifizierte Hochschaltlinie 72 aufgerufen wird. Zu bemerken ist, dass die modifizierte Hochschaltlinie 72 keine Betätigung an dem Punkt 70 (d. h. Freigabe des Drosselklappenpedals nach einem Hochschaltvorgang mit Volllast-Drosselklappenstellung) veranlasst, die einen Befehl zu einem zweiten, möglicherweise ungewollten Hochschaltvorgang auslöst. Das modifizierte Hochschaltprofil 72 bleibt nach einem Hochschaltvorgang mit Volllast-Drosselklappenstellung mit Vorzug so lange wirksam bis ein vorbestimmter Zustand eintritt, etwa, dass eine bestimmte Zeitspanne abläuft und/oder die Motordrehzahl unter einen Rückstellwert 74 abfällt. Das modifizierte Hochschaltprofil 72 weist wenigstens bei den unteren Drosselklappenstellungen (30% Drosselklappenstellung oder weniger) erhöhte Hochschalt-Motordrehzahlwerte auf.
4 ist eine Darstellung der Schaltlogik nach 3 in Flußdiagrammform.
Demgemäß ist zu ersehen, dass ein neues und verbessertes Steuersystem/-Verfahren zum steuern des Hochschaltens in einem ganz oder teilweise automatisierten, mechanischen Getriebe geschaffen wurde.

Claims

Verfahren zum Steuern des Hochschaltens in einem automatisierten, mechanischen Kraftfahrzeuggetriebesystem (12) mit einem kraftstoffgesteuerten Motor (14), einer handgesteuerten Einrichtung zur Erzeugung eines für die jeweils angeforderte Motorkraftstoffversorgung kennzeichnenden Signals (28), einem Gangwechselgetriebe (18) mit einer von dem Motor angetriebenen Eingangswelle (40) und einer Ausgangswelle (42), wobei das Getriebe eine Anzahl wählbarer Übersetzungsverhältnisse der Eingangswellendrehzahl zur Ausgangswellendrehzahl aufweist, einer Steuereinrichtung (22) zum Empfang einer Anzahl Eingangssignale (24) zu denen (i) ein für die Drehzahl wenigstens des Motors, der Eingangswelle oder der Ausgangswelle kennzeichnendes erstes Eingangssignal (ES, IS, OS) und (ii) ein für die von dem Fahrer angeforderte Motorkraftstoffversorgung kennzeichnendes zweites Eingangssignal (THL) gehören und zur Verarbeitung dieser Signale entsprechend logischen Regeln, um an Systemaktuatoren (44, 46; 48) Ausgangsbefehlssignale (26) abzugeben, wobei die logischen Regeln die Anordnung eines Hochschaltvorgangs veranlassen, wenn bei einem bestimmten erfassten Wert des zweiten Signals das erste Signal einen Hochschalt-Bezugswert für den gegebenen Wert des zweiten Signals übersteigt und wobei ein Standardvorgabe-erster-Wert (54) für die Hochschalt-Bezugswerte festgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenn festgestellt wird, dass ein Hochschaltvorgang auftritt, während das zweite Signal einen Bezugswert für Volllast-Drosselklappenstellung überschreitet, veranlasst wird, dass die Hochschalt-Bezugswerte für wenigstens die zweiten Signalwerte, die kleiner sind als ein Bezugswert für niedrige Drosselklappenstellung einem modifizierten zweiten Wert (72) gleich gemacht werden, wobei der modifizierte zweite Wert höher liegt als der Standardvorgabe-erste-Wert; und nach dem Feststellen des Auftretens eines Rückstellvorgangs die Hochschalt-Bezugswerte wieder auf ihre ersten Standardvorgabe-erste-Werte zurückgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung auf Mikroprozessoren basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der der Volllast-Drosselklappenstellung entsprechende Bezugswert etwa 90% der Volllast-Drosselklappenstellung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Bezugswert der niedrigen Drosselklappenstellung etwa 20% der Volllast-Drosselklappenstellung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Rückstellvorgang das Verstreichen einer Zeitspanne von der Feststellung des Auftretens des Hochschaltvorgangs, während das zweite Signal den Bezugswert für Volllast-Drosselklappenstellung übersteigt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei der der Rückstellvorgang den Umstand umfasst, dass das erste Signal kleiner ist als ein Rückstellbezugswert (74).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Signal für die Motordrehzahl (ES) kennzeichnend ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das erste Signal von der Steuereinrichtung aus einem elektronischen Datenlink abgelesen wird.
Verfahren zu Steuerung eines automatischen Getriebesystems für Einrichtungen mit einem drosselklappengesteuerten Motor (14), einem bedienerbetätigten Drosselklappensteuerungsmittel, einem Getriebe (18) mit einer Anzahl Getriebeübersetzungskombinationen, die zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle wahlweise einstellbar sind, wobei die Getriebeeingangswelle mit dem Motor antriebsmäßig gekuppelt ist, das Getriebesystem eine Informationsverarbeitungseinheit (22) aufweist, die über Mittel verfügt zum Empfang einer Anzahl von Eingangssignalen, einschließlich (i) eines für die jeweilige Stellung des Drosselklappensteuermittels kennzeichnenden Eingangssignals (THL) und (ii) eines für die Drehzahl des Motors kennzeichnenden Eingangssignals (ES), wobei die Verarbeitungseinheit Mittel zur Verarbeitung der Eingangssignale entsprechend einem Programm aufweist, um für eine gegebene Kombination von Eingangssignalen ein vorbestimmtes Getriebeübersetzungsverhältnis anzugeben und um Ausgangssignale zu erzeugen mit denen das Getriebesystem entsprechend dem Programm betrieben wird und mit Mitteln, die dem Getriebe zugeordnet sind, um das Getriebe so zu betätigen, dass eine der Getriebeübersetzungskombinationen in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Verarbeitungseinheit eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Hochschaltvorgangs, der unter den Bedingungen von im Wesentlichen Volllast-Drosselklappenstellung auftritt festgestellt wird; und dass das Programm in der Weise modifiziert wird, dass die Motordrehzahl erhöht wird, bei der ein Hochschaltvorgang unter den Bedingungen verhältnismäßig niedriger Drosselklappenstellung in Abhängigkeit davon angeordnet wird, dass die Verarbeitungseinheit das Vorhandensein eines Hochschaltvorgangs feststellt, der unter den Bedingungen von im Wesentlichen Volllast-Drosselklappenstellung stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Bedingungen von im Wesentlichen Volllast-Drosselklappenstellung festgestellt werden, wenn die Drosselklappenstellungsansteuerung etwa 90% oder mehr der maximalen Drosselklappenstellung beträgt und Bedingungen im Wesentlichen niedriger Drosselklappenstellung Bedingungen sind, bei denen die Drosselklappenstellung etwa 30% oder weniger der maximalen Drosselklappenstellung ist.
Steuersystem zum Steuern des Hochschaltens in einem automatisierten, mechanischen Kraftfahrzeuggetriebesystem (12) mit einem kraftstoffgesteuerten Motor (14), einer handgesteuerten Einrichtung zur Erzeugung eines für die jeweils angeforderte Motorkraftstoffversorgung kennzeichnenden Signals (28) und einem Gangwechselgetriebe (18) mit einer von dem Motor angetriebenen Eingangswelle (40) und einer Ausgangswelle (42), wobei das Getriebe eine Anzahl wählbarer Übersetzungsverhältnisse der Eingangswellendrehzahl zur Ausgangswellendrehzahl aufweist, einer Steuereinrichtung (22) zum Empfang einer Anzahl Eingangssignale (24) zu denen (i) ein für die Drehzahl wenigstens des Motors, der Eingangswelle oder der Ausgangswelle kennzeichnendes erstes Eingangssignal (ES, IS, OS) und (ii) ein für die von dem Fahrer angeforderte Motorkraftstoffversorgung kennzeichnendes zweites Eingangssignal (THL) gehören und zur Verarbeitung dieser Signale entsprechend logischen Regeln, um an Systemaktuatoren (44, 46; 48) Ausgangsbefehlssignale (26) abzugeben, wobei die logischen Regeln die Anordnung eines Hochschaltvorgangs veranlassen, wenn bei einem bestimmten erfassten Wert des zweiten Signals das erste Signal einen Hochschalt-Bezugswert für den gegebenen Wert des zweiten Signals übersteigt und wobei ein Standardvorgabe-erster-Wert (54) für die Hochschalt-Bezugswerte festgesetzt wird, wobei das Steuersystem, dadurch gekennzeichnet ist, dass die logischen Regeln Regeln dafür enthalten dass: Wenn festgestellt wird, dass ein Hochschaltvorgang auftritt, während das zweite Signal einen Bezugswert für Volllast-Drosselklappenstellung überschreitet, veranlasst wird, dass die Hochschalt-Bezugswerte für wenigstens die zweiten Signalwerte, die kleiner sind als ein Bezugswert für niedrige Drosselklappenstellung einem modifizierten zweiten Wert (72) gleich gemacht werden, wobei der modifizierte zweite Wert höher liegt als der Standardvorgabe-erster-Wert; und nach dem Feststellen des Auftretens eines Rückstellvorgangs die Hochschalt-Bezugswerte wieder auf ihre ersten Standardvorgabe-erste-Werte zurückgestellt werden.
Steuersystem nach Anspruch 11, bei dem die Steuereinrichtung auf Mikroprozessoren basiert.
Steuersystem nach Anspruch 11, bei dem der der Volllast-Drosselklappenstellung entsprechende Bezugswert etwa 90% der Volllast-Drosselklappenstellung entspricht.
Steuersystem nach Anspruch 11, bei dem der Bezugswert der niedrigen Drosselklappenstellung etwa 20% der Volllast-Drosselklappenstellung ist.
Steuersystem nach Anspruch 11, bei dem der Rückstellvorgang das Verstreichen einer Zeitspanne von der Feststellung des Auftretens des Hochschaltvorgangs, während das zweite Signal den Bezugswert für Volllast-Drosselklappenstellung übersteigt, umfasst.
Steuersystem nach Anspruch 11, bei der der Rückstellvorgang den Umstand umfasst, dass das erste Signal kleiner ist als ein Rückstellbezugswert (74).
Steuersystem nach Anspruch 11, bei dem das erste Signal für die Motordrehzahl (ES) kennzeichnend ist.
Steuersystem nach Anspruch 12, bei dem das erste Signal von der Steuereinrichtung aus einem elektronischen Datenlink abgelesen wird.