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Dokumentenidentifikation DE10357443A1 24.06.2004
Titel Anordnung und Verfahren zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes
Anmelder Scania CV AB, Södertälje, SE
Erfinder Rickman, Johnny, Södertäljie, SE
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Anmeldedatum 09.12.2003
DE-Aktenzeichen 10357443
Offenlegungstag 24.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.06.2004
IPC-Hauptklasse F16H 59/46
IPC-Nebenklasse F16H 59/14   F16H 59/48   
Zusammenfassung Die Anordnung umfasst ein Steuergerät (12), das das Auslegen zumindest eines der Gänge (gn) im Getriebe (7) initiiert, wenn eine obere Motordrehzahl (n1) überschritten oder eine untere Motordrehzahl (n2) unterschritten wird, wobei diese Motordrehzahlen (n1, n2) durch eine mathematische Funktion bestimmt werden, die zumindest zwei Parameter (m, a) umfasst, deren Werte auf aktuelle Betriebszustände des Motors bezogen sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.

Rechnergestützte Steuerungen zum Schalten von Fahrzeuggetrieben mit mehreren Gängen bewirken ein automatisches Auslegen eines Gangs, wenn bei dem eingelegten Gang eine zu hohe oder zu niedrige Motordrehzahl erhalten wird. Bei einer bekannten, rechnergestützten Steuerung werden die Drehzahlen, bei denen die Gänge ausgelegt werden, anhand eines Drehzahlgrundwertes für den jeweiligen Gang festgelegt. Die Drehzahlgrundwerte werden danach mit einem ersten Tabellenwert korrigiert, der von der Stellung des Fahrpedals abhängt, und mit einem zweiten Tabellenwert, der von der Beschleunigung des Fahrzeugs abhängt. Die Drehzahl, bei der das Auslegen eines Gangs initiiert wird, wird somit dadurch berechnet, dass der Drehzahlgrundwert mit der Summe der beiden Tabellenwerte korrigiert wird. Eine gewisse Korrelation besteht allerdings zwischen den beiden Parametern, weshalb eine unabhängige Schätzung des Einflusses des jeweiligen Parameters nicht ganz korrekt ist. Der Fahrer hat deshalb in vielen Fällen den Eindruck, dass bei dieser Steuerung die Schaltdrehzahlen nicht optimal sind.

Fahrpedale bei Fahrzeugen funktionieren in der Hauptsache nach zwei Grundprinzipien, nämlich nach dem Prinzip, dass die Stellung des Fahrpedals in Bezug zu dem vom Fahrer verlangten Motormoment steht, oder nach dem Prinzip, dass die Stellung des Fahrpedals in Bezug zu einer verlangten Motordrehzahl steht. Die Stellung des Fahrpedals ist somit ein Parameter, der vom Funktionsprinzip des Fahrpedals abhängt. Daher ist die Stellung des Fahrpedals auch kein eindeutiger Parameter, wenn die optimale Motordrehzahl festgelegt werden soll, bei der ein Schalten des Fahrzeuggetriebes erfolgen soll. Da die Stellung des Fahrpedals als ein Parameter zum Einregeln der Schaltdrehzahl herangezogen wird, muss die Steuerung im Hinblick auf das Funktionsprinzip des Fahrpedals dem einzelnen Fahrzeug angepasst werden.

Zweck der Erfindung ist, ein automatisches Schalten eines Fahrzeuggetriebes mit einer im Wesentlichen optimalen Schätzung der Schaltdrehzahlen zu bewirken, so dass das Fahrzeug verbesserte Fahreigenschaften erhält und dem Fahrer ein höherer Fahrkomfort geboten wird.

Diesen Zweck erfüllt die erfindungsgemäße Anordnung der Merkmale des Anspruchs 1. Das Steuergerät gibt die Drehzahl vor, bei der ein Auslegen eines Gangs initiiert werden soll, indem es eine mathematische Funktion berechnet, die mindestens zwei Parameter umfasst. Für jeden Wert der Parameter kann eindeutig eine Drehzahl dafür berechnet werden, wann das Auslegen eines Gangs initiiert werden soll. In seiner einfachsten Ausführung berechnet das Steuergerät die Schaltdrehzahl mit Hilfe einer Funktion, die zwei Parameter umfasst, welche eine Ebene in einem dreidimensionalen Koordinatensystem beschreibt. Falls der Bezug der beiden Parameter zueinander komplizierter ist, beschreibt die Funktion eine Fläche von komplexerer Form. Hier besteht die Möglichkeit zur Bestimmung einer im Wesentlichen optimalen Schaltdrehzahl für alle Kombinationen von Parameterwerten, die somit verschiedene Betriebszustände beim Fahrzeug beschreiben.

Gemäß einer vorgezogenen Ausführungsform der vorliegenden Endung bezieht sich einer der genannten Parameter auf das vom Motor abgegebene Moment. Dieses Moment ist ein Parameter, der die Drehzahl beeinflusst, bei der ein Schalten des Getriebes durchgeführt werden sollte. Ein solcher Parameter muss nicht explizit Nennwerte für das Motormoment angeben, sondern kann z.B. als zugeführtes Motormoment in Prozent des maximalen Motormoments für die aktuelle Drehzahl ausgedrückt werden. Wenn bei einem vorherrschenden Betriebszustand ein hohes Motormoment erforderlich ist, was z.B. bei der Fahrt auf einer Steigung der Fall sein kann, ist es häufig zweckmäßig, dass die Drehzahl, bei der ein Hochschalten erfolgt, höher ist als wenn das Fahrzeug auf ebener Strecke mit wenig Motormoment gefahren würde. Das Steuergerät kann so ausgeführt sein, dass es Information bezüglich des aktuellen Motormoments auf mehrere Arten erhält. Die Berechnung kann u.a. anhand von Information über die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge erfolgen. Vorzugsweise ist einer der genannten Parameter auf die Beschleunigung des Fahrzeugs bezogen. Diese kann sowohl positiv als auch negativ sein. Unter negativer Beschleunigung ist zu verstehen, dass sich das Fahrzeug verlangsamt. Allgemein gesehen kann es zweckmäßig sein, ein Hochschalten des Fahrzeuggetriebes bei einer bestimmten Drehzahl zu gestatten, sofern die Beschleunigung ausreichend groß ist, und zwar unabhängig von den Werten anderer Parameter. Auf entsprechende Weise ist es zweckmäßig, ein Herunterschalten bei einer im voraus bestimmten Schaltdrehzahl zu gestatten, wenn die Verlangsamung ausreichend groß ist. Wenn die Beschleunigung oder Verlangsamung dagegen relativ gering ist, verringert sich deren Bedeutung. Stattdessen nimmt der Einfluss des Motormoments auf die Schaltdrehzahl zu.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Steuergerät so ausgeführt, dass es ein Auslegen des genannten Gangs im Getriebe bei einer Motordrehzahl initiiert, die von einem Drehzahlgrundwert vorgegeben wird, der mit einem Drehzahlkorrekturwert korrigiert wird, der von einer mindestens zwei Parameter umfassenden Funktion bestimmt wird. Bei diesem Berechnungsmodell kann für jeden Gang ein oberer Drehzahlgrundwert gespeichert sein, anhand dessen ein korrigierter Drehzahlwert mit Hilfe der genannten Funktion berechnet wird. Der gespeicherte Drehzahlgrundwert kann die optimale Motordrehzahl für ein Hochschalten des Fahrzeuggetriebes sein, wenn das Fahrzeug eine Beschleunigung aufweist, die größer als oder gleich groß wie ein Höchstwert ist; d.h. wenn das Fahrzeug eine Beschleunigung aufweist, die größer ist als der maximale Beschleunigungswert, ist der Drehzahlkorrekturwert gleich null. Wenn das Fahrzeug mit noch geringerer Beschleunigung als der maximale Beschleunigungswert beschleunigt wird, wird die Schaltdrehzahl abhängig vom berechneten Drehzahlkorrekturwert auf- oder abwärts verändert. Auf entsprechende Weise kann für jeden Gang ein unterer Drehzahlgrundwert gespeichert sein, anhand dessen ein korrigierter Drehzahlwert mit Hilfe der genannten Funktion berechnet wird. Der gespeicherte Drehzahlgrundwert kann die optimale Drehzahl für ein Herunterschalten sein, wenn das Fahrzeug eine Verlangsamung aufweist, die größer als oder gleich groß wie ein maximaler Verlangsamungswert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst die mathematische Funktion zumindest eine Grenze, und wenn nicht zulässige Parameterwerte erhalten werden, die außerhalb der Grenze der Funktion liegen, ist das Steuergerät fähig, zumindest einen der Parameterwerte zu verändern, damit ein zulässiger Funktionswert erhalten wird. Vorzugsweise ist das Steuergerät so ausgeführt, dass es nicht zulässige Funktionswerte so verändert, dass daraus zulässige Funktionswerte werden, die an einer Grenze für die Funktion liegen. In den Fällen, wenn die Funktion zwei Parameter umfasst, definiert sie eine Fläche, und das Steuergerät kann hier die Parameterwerte eines außerhalb der Grenze der Fläche liegenden Punkts in den Punkt auf der Grenze der Fläche verändern, der am nächsten am ursprünglichen Punkt liegt. Alternativ kann das Steuergerät so ausgeführt sein, dass es einen nicht zulässigen Funktionswert mit Information bezüglich der Relevanz der Parameter zueinander verändert. Bei Fahrzeugen können die genannten Parameter in bezug auf die Berechnung der optimalen Schaltdrehzahl abhängig vom Einsatzgebiet des Fahrzeugs unterschiedliche Relevanz zueinander haben. Auch können einzelne Fahrer unterschiedlicher Meinung über die Relevanz der Parameter sein. Hier kann das Steuergerät Information darüber gespeichert haben, wie die Parameterwerte zu gewichten sind, um nicht zulässige Funktionswerte in zulässige Funktionswerte zu verändern.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Funktion durch einen maximalen Motordrehzahlwert begrenzt; d.h. Parameterwerte, die eine höhere Schaltdrehzahl anzeigen als der genannte maximale Motordrehzahlwert, liegen außerhalb der Grenze der Funktion. Das Steuergerät ist hier so ausgeführt, dass es zumindest einen der Parameterwerte so verändert, dass ein Motordrehzahlwert erhalten wird, der höchstens dem maximalen Motordrehzahlwert entspricht. Entsprechend kann die Funktion durch einen minimalen Motordrehzahlwert begrenzt sein; d.h. Parameterwerte, die eine niedrigere Schaltdrehzahl anzeigen als der genannte minimale Motordrehzahlwert liegen außerhalb der Grenze der Funktion. Das Steuergerät ist hier so ausgeführt, dass es zumindest einen der Parameterwerte so verändert, dass ein Motordrehzahlwert erhalten wird, der höchstens dem minimalen Motordrehzahlwert entspricht.

Die Funktion kann auch durch einen maximalen positiven Beschleunigungswert und einen maximal negativen Beschleunigungswert begrenzt sein. Wenn die Beschleunigung des Fahrzeugs größer ist als der genannte maximale Beschleunigungswert, ändert das Steuergerät den Beschleunigungswert nach unten ab, so dass er dem genannten maximalen Beschleunigungswert entspricht. Ein Verlangsamungswert wird auf entsprechende Weise verändert, wenn die Verlangsamung des Fahrzeugs größer ist als der maximale Verlangsamungswert. Die Punkte der Funktion, wo eine maximale und eine minimale Schaltdrehzahl erhalten werden sollen, können empirisch festgelegt werden. Durch Verbinden solcher Punkte, die die Funktion begrenzen, durch eine gerade Linie oder eine andere passende Kurvenform, erhält die Funktion Abgrenzungen, so dass nicht relevante Schaltdrehzahlen korrigiert werden, um relevantere Werte zu ergeben. Auf diese Weise wird eine im Wesentlichen optimale Schätzung der Schaltdrehzahlen erhalten.

Den vorstehend angegebenen Zweck erfüllt das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 11. Hier wird die Motordrehzahl festgelegt, bei der ein Auslegen eines Gangs initiiert werden soll, indem eine mathematische Funktion berechnet wird, die mindestens zwei Parameter umfasst. Jede Kombination dieser Parameterwerte beschreibt einen spezifischen Betriebszustand des Fahrzeugs. Für jeden solchen spezifischen Betriebszustand kann explizit eine Motordrehzahl berechnet werden, bei der ein Auslegen eines Gangs initiiert werden soll. Bei Berechnung der Schaltdrehzahl mit Hilfe einer Funktion, die zwei Parameter umfasst, wird eine Fläche in einem dreidimensionalen Koordinatensystem erhalten. In ihrer einfachsten Form ist diese Fläche eben, aber sie kann eine im Wesentlichen beliebige Form haben. Eine im Wesentlichen optimale Schaltdrehzahl kann für alle Kombinationen von Parameterwerten bestimmt werden. Das Fahrzeug erhält dabei verbesserte Fahreigenschaften, und dem Fahrer wird ein höherer Fahrkomfort geboten.

Nachstehend folgt eine Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen; darin zeigt:

1 in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit einer Anordnung gemäß der Erfindung,

2 ein dreidimensionales Koordinatensystem mit einer Fläche zur Bestimmung der Drehzahl, bei der beim Getriebe ein höherer Gang eingelegt werden soll,

3 die Fläche gemäß 2 in Draufsicht,

4 ein dreidimensionales Koordinatensystem mit einer Fläche zur Bestimmung der Drehzahl, bei der beim Getriebe ein niedrigerer Gang eingelegt werden soll,

5 die Fläche gemäß 4 in Draufsicht, und

6 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß der Erfindung beschreibt.

In 1 sind ausgewählte Teile eines Fahrzeugs schematisch dargestellt. Das Fahrzeug wird angetrieben von einem Motor 1, z.B. einem Dieselmotor. Das Antriebsmoment des Motors 1 wird über einen Antriebsstrang auf die Antriebsräder 2 des Fahrzeugs übertragen. Der Antriebsstrang besteht, beginnend beim Motor 1, aus dessen Abtriebswelle 2, einem Schwungrad 3, einer Kupplung 5, einer Antriebswelle 6 eines Stufengetriebes 7, das mehrere Gänge gn aufweist, einer Antriebswelle 8 des Getriebes, einer Gelenkwelle 9, einem Ausgleichsgetriebe 10 und Antriebshalbwellen 11, die mit den Antriebsrädern 2 verbunden sind. Eine Betätigung der Kupplung 5 ist hauptsächlich beim Anfahren und Anhalten des Fahrzeugs, nicht beim Schalten des Getriebes während der Fahrt vorgesehen. Das Schalten des Getriebes erfolgt somit bei eingerückter Kupplung 5.

Das Schaltsystem des Fahrzeugs umfasst ein elektrisches Steuergerät 12, das mit einem ersten Sensor 13 verbunden ist, der die Drehzahl des Schwungrads 4 erfasst. Der erste Sensor 13 sendet an das Steuergerät 12 Signale über die Drehzahl des Schwungrads 4 und somit auch die Drehzahl n des Motors 1. An das Steuergerät angeschlossen ist auch ein Sensor 14, der die Stellung des Fahrpedals 15 erfasst. Mit Information über u.a. die Stellung des Fahrpedals 15 berechnet das Steuergerät 12 das vom Fahrer angeforderte Moment m. Das Steuergerät 12 ist so ausgeführt, dass es eine Kraftstoffeinspritzeinheit 16 aktiviert, so dass dem Motor 1 eine bestimmte Kraftstoffmenge zugeführt wird, damit der Motor 1 das vom Fahrer angeforderte Moment m bereitstellt. Das Steuergerät ist so ausgeführt, dass es ein automatisches Auslegen eines Gangs gn im Getriebe 7 initiiert, wenn die Motordrehzahl n unter eine untere Motordrehzahl n2 absinkt. Um ein Auslegen des Gangs gn ohne Aktivierung der Kupplung 5 zu ermöglichen, regelt das Steuergerät 12 die Kraftstoffzufuhr zum Motor so, dass sich im Getriebe ein Nullmoment einstellt. Danach aktiviert das Steuergerät 12 einen Schaltmechanismus 17, der den Gang gn, der momentan im Eingriff ist, auslegt. Danach regelt das Steuergerät 12 die durch die Kraftstoffeinspritzeinheit 16 zugeführte Kraftstoffmenge so, dass die Motordrehzahl n auf ein Niveau erhöht wird, bei dem ein neuer, niedrigerer Gang eingelegt werden kann. Soll stattdessen ein höherer Gang eingelegt werden, kann das Steuergerät 12 eine Abgasbremse aktivieren, um schnell die Motordrehzahl n auf ein Niveau abzusenken, bei dem der höhere Gang eingelegt werden kann.

Um gute Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu erhalten und dem Fahrer einen hohen Fahrkomfort zu bieten, ist es wichtig, dass die Schaltvorgänge im Fahrzeug bei im Wesentlichen optimalen Motordrehzahlen n1, n2 für die entsprechenden Gänge gn stattfinden. Das Steuergerät 12 ist dem entsprechend so ausgeführt, dass es ein Auslegen der Gänge gn im Getriebe 7 initiiert, wenn eine obere Motordrehzahl n1 überschritten bzw. eine untere Motordrehzahl n2 unterschritten wird. Die Motordrehzahlen n1, n2 werden durch eine mathematische Funktion bestimmt, die mindestens zwei Parameter umfasst, die sich auf den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs beziehen. Solche Parameter stehen in einem Bezug zum Moment m des Motors und zur Beschleunigung a des Fahrzeugs. Die Beschleunigung a ist negativ, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt. Für jeden Wert des Motormoments m und der Fahrzeugbeschleunigung a können eine obere Motordrehzahl n1 und eine untere Motordrehzahl n2 für die jeweils eingelegten Gänge gn berechnet werden.

In 2 ist grafisch eine Funktion in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt. Die Funktion gestattet eine Berechnung der oberen Motordrehzahl n1 anhand von Information über das Motormoment m und die Beschleunigung a des Fahrzeugs. Die Funktion besteht hier aus einer ebenen Fläche A. Die mathematische Korrelation zwischen den eingebundenen Parametern ist hier linear. Der Fläche A kann jedoch im Wesentlichen eine beliebige Form gegeben werden, und zwar abhängig davon, wie die mathematische Korrelation zwischen den genannten Parametern formuliert wird. Die Fläche A beschreibt hier die obere Motordrehzahl n1 als eine Funktion vom Moment m und der Beschleunigung a. Die Beschleunigung a ist in diesem Fall positiv. Da hier das Moment m des Motors anstelle der Stellung des Fahrpedals als Parameter herangezogen wird, kann die genannte Funktion im Wesentlichen bei allen Fahrzeugen zur Anwendung kommen, und zwar unabhängig davon, nach welchem Prinzip das Fahrpedal funktioniert. In 3 ist die Fläche A in Draufsicht dargestellt.

Die obere Motordrehzahl n1, bei der ein Auslegen eine Gangs gn initiiert wird, kann somit anhand der Fläche A bei Information über das Moment m des Motors und die Beschleunigung a des Fahrzeugs bestimmt werden. Eine gewisse Korrelation zwischen diesen zwei Parametern besteht jedoch. Um geeignete Schaltdrehzahlen zu erhalten, ist deshalb die Fläche A ausgehend von drei Annahmen begrenzt worden. Gemäß einer ersten Annahme muss eine höchste Schaltdrehzahl n1 max erhalten werden, wenn das Moment m des Motors maximal mmax ist und die Beschleunigung im Wesentlichen gleich null ist. Das Fahrzeug kann hier mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf einer Steigung gefahren werden. Dieser Punkt ist in 2 und 3 mit P1 markiert. Gemäß einer zweiten Annahme muss eine niedrigste Schaltdrehzahl n1min erhalten werden, wenn das Moment m des Motors und die Beschleunigung im Wesentlichen gleich null ist. Das Fahrzeug kann hier mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf einem Gefälle gefahren werden. Dieser Punkt ist in 2 und 3 mit P2 markiert. Gemäß einer dritten Annahme muss ein Hochschalten des Getriebes bei einer Drehzahl n1a erfolgen, wenn die Beschleunigung a des Fahrzeugs größer als oder gleich groß wie ein Maximalwert amax ist. Dieser Punkt ist in 2 und 3 mit P3 markiert. Danach sind die Punkte P1 und P2 durch eine erste Grenzlinie L1, die Punkte P2 und P3 durch eine zweite Grenzlinie L2 und die Punkte P3 und P2 durch eine dritte Grenzlinie L3 miteinander verbunden worden.

Die Fläche A ist somit durch die drei Grenzlinien L1, L2, L3 begrenzt. Zulässige obere Motordrehzahlwerte n1 werden somit nur auf der begrenzten Fläche A erhalten. Punkte mit Momentwerten m und Beschleunigungswerten a, die außerhalb der Fläche A zu liegen kommen, müssen deshalb vom Steuergerät 12 verändert werden. Ein solcher Punkt P4 ist in 3 markiert. Im Punkt P4 sind die Beschleunigung a und das Moment m relativ groß. Das Fahrzeug kann hier mit einer relativ großen Beschleunigung auf einer Steigung gefahren werden. Das Steuergerät 12 ist so ausgeführt, dass es den Beschleunigungswert a und den Momentwert m so verändert, dass ein veränderter Punkt P5 erhalten wird, der auf der nächstgelegenen Grenzlinie L3 liegt.

Gemäß einer ersten Alternative kann der Punkt P4 verändert werden in den Punkt P5, der sich auf dem kürzesten Abstand vom Punkt P4 befindet. Alternativ kann das Steuergerät 12 so ausgeführt sein, dass es den Punkt P4 mit Information über die Relevanz der Parameter a, m zueinander verändert. Für Fahrzeuge mit unterschiedlichen Einsatzgebieten können das Moment m und die Beschleunigung a unterschiedliche Relevanz im Hinblick auf die Berechnung einer veränderten oberen Motordrehzahl n1 haben. Auch einzelne Fahrer können unterschiedlicher Meinung sein über die Bedeutung des Moments m und der Beschleunigung a, um eine optimale obere Motordrehzahl n1 zu erhalten. Hier kann das Steuergerät 12 Information darüber gespeichert haben, wie das Moment m und die Beschleunigung a zu gewichten sind, damit der Punkt P4 auf eine im Hinblick auf die Schaltung optimale Weise verändert wird. Dem Fahrer kann auch die Möglichkeit geboten werden, persönliche Wahlen dafür zu treffen, was das Steuergerät 12 bei der Gewichtung des Moments m und der Beschleunigung a beeinflussen soll.

In 4 ist grafisch eine Funktion in Form einer Fläche B in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt. Die Fläche B beschreibt hier die Korrelation zwischen einem Drehzahlkorrekturwert &Dgr;n und zwei betriebsbezogenen Parametern. Da die Fläche B hier eben ist, ist die mathematische Korrelation zwischen den eingebundenen Parametern linear. In 5 ist die Fläche B in Draufsicht dargestellt. Das Steuergerät 12 berechnet hier die untere Motordrehzahl n2 ausgehend von einem Drehzahlgrundwert n0, der mit dem Korrekturwert &Dgr;n korrigiert wird, d.h. n2 = n0 + &Dgr;n. Der Korrekturwert &Dgr;n wird von einer Funktion bestimmt, die zwei betriebsbezogene Parameter umfasst, die auf das Moment m des Motors und die Beschleunigung a des Fahrzeugs bezogen sind. Ein erster Parameter ist hier das prozentuale Moment des Motors, d.h. das Verhältnis des aktuellen Moments m des Motors zum maximalen Moment des Motors mmax bei der aktuellen Motordrehzahl n. Ein zweiter Parameter ist die Beschleunigung a, die hier negativ ist. Das Fahrzeug verlangsamt sich also. Die Fläche B beschreibt den Korrekturwert &Dgr;n.

Auf entsprechende Weise wie beim Hochschalten ist die Fläche B ausgehend von drei Annahmen begrenzt worden. Gemäß einer ersten Annahme muss ein größter positiver Korrekturwert &Dgr;nmax erhalten werden, wenn das Moment m des Motors maximal mmax ist und die Beschleunigung im Wesentlichen gleich null ist. Das Fahrzeug kann hier mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf einer Steigung gefahren werden. Dieser Punkt ist in 4 und 5 mit P6 markiert. Gemäß einer zweiten Annahme muss ein größter negativer Korrekturwert &Dgr;nmin erhalten werden, wenn das Moment m des Motors minimal und die Beschleunigung im Wesentlichen gleich null ist. Das Fahrzeug kann hier mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf einem Gefälle gefahren werden. Dieser Punkt ist in 4 und 5 mit P7 markiert. Gemäß einer dritten Annahme muss ein Herunterschalten des Getriebes bei einem Drehzahlgrundwert n0 erfolgen, wenn die Verlangsamung –a des Fahrzeugs größer als oder gleich groß wie ein maximaler Verlangsamungswert –amax ist. Dieser Punkt ist in 4 und 5 mit P8 markiert. Danach sind die Punkte P7 und P8 durch eine vierte Grenzlinie L4, die Punkte P6 und P7 durch eine fünfte Grenzlinie L5 und die Punkte P8 und P6 durch eine sechste Grenzlinie L6 miteinander verbunden worden.

Die Fläche B ist somit durch die drei Grenzlinien L4, L5, L6 begrenzt, so dass zulässige Korrekturwerte &Dgr;n nur innerhalb des begrenzten Bereichs erhalten werden. Das Steuergerät 12 ist auch hier so ausgeführt, dass es Punkte mit Momentwerten m und Beschleunigungswerten a verändert, die außerhalb der Fläche B zu liegen kommen. Ein solcher Punkt P9 ist in 5 markiert. Im Punkt P9 hat das Fahrzeug eine relativ große Verlangsamung, und gleichzeitig ist das Moment m relativ groß. Das Fahrzeug kann hier mit einer relativ großen Verlangsamung auf einer Steigung gefahren werden. Das Steuergerät 12 ist hier so ausgeführt, dass es den Beschleunigungswert a und den Momentwert m so verändert, dass ein veränderter Punkt P10 erhalten wird, der entlang der Grenzlinie L6 liegt. In diesem Fall hat das Steuergerät 12 entschieden, den Verlangsamungswert –a beizubehalten, während das Moment m so verändert wird, dass der Punkt P10 erhalten wird. Hier wurde somit der Verlangsamungswert a für relevanter als der Momentwert m gehalten.

In 6 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Steuern der Schaltvorgänge in einem Fahrzeug dargestellt. Zu den Voraussetzungen in der Einleitung gehörte, dass bei der Fahrt des Fahrzeugs ein Gang gn im Getriebe 7 eingelegt ist. Im Ablaufpunkt 18 erhält das Steuergerät 12 Information vom Sensor 13 über die aktuelle Motordrehzahl n. Das Steuergerät 12 erhält solche Information vom Sensor 13 in kurzen Zeitabständen. Anhand von Information über den eingelegten Gang gn im Getriebe 7 und die Motordrehzahl n berechnet das Steuergerät die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Im Ablaufpunkt 19 berechnet das Steuergerät die Beschleunigung als Unterschied zwischen zumindest zwei nacheinander berechneten Geschwindigkeitswerten. Anhand von Information vom Sensor 14 über die Stellung des Fahrpedals 15 berechnet das Steuergerät 12 das vom Fahrer angeforderte Moment, was im Ablaufpunkt 20 geschieht. Das Steuergerät 12 initiiert hierbei über die Kraftstoffeinspritzeinheit 16 eine Zufuhr einer Kraftstoffmenge zum Motor 1, die dem angeforderten Moment entspricht.

Im Ablaufpunkt 21 wird die obere Motordrehzahl n1 für den eingelegten Gang gn berechnet. Anhand von Information über die Beschleunigung a und das Moment m berechnet das Steuergerät 12 einen Punkt P auf der Fläche A, wonach die obere Motordrehzahl n1 bestimmt wird. Wenn der Punkt P außerhalb der Fläche A zu liegen kommt, werden der Beschleunigungswert a und der Momentwert m auf geeignete Weise verändert, so dass ein korrigierter Punkt P erhalten wird, der auf der Fläche A liegt. Das Steuergerät 12 vergleicht im Ablaufpunkt 22, ob die aktuelle Motordrehzahl n die obere Motordrehzahl n1 übersteigt. Wenn dies der Fall ist, steuert das Steuergerät 12 die Kraftstoffeinspritzeinheit 16 für eine Zufuhr einer Kraftstoffmenge, so dass im Getriebe 7 ein Nullmoment erhalten wird, wonach der Schaltmechanismus 17 den Gang gn auslegt, was im Ablaufpunkt 23 eintritt. Danach kann das Steuergerät 12 eine Abgasbremse aktivieren, um schnell die Motordrehzahl n auf ein Niveau abzusenken, bei dem der Schaltmechanismus 17 einen neuen, höheren Gang gn +1 im Getriebe 7 einlegen kann. Ein Hochschalten über mehrere Schaltstufen kann ebenfalls stattfinden. Das Einlegen des neuen Gangs gn+1 erfolgt im Ablaufpunkt 24, wonach sich der Vorgang ab Ablaufpunkt 18 mit dem neuen Gang gn+1 im Getriebe 7 wiederholt.

Wenn die Motordrehzahl n im Ablaufpunkt 22 gleich groß wie oder kleiner als der obere Drehzahlwert n1 ist, wird im Ablaufpunkt 25 die untere Motordrehzahl n2 berechnet. Anhand der Information über die Beschleunigung a und das Moment m berechnet das Steuergerät 12 einen Punkt P auf der Fläche B, wonach die untere Motordrehzahl n2 bestimmt wird. Wenn der Punkt P außerhalb der Fläche B zu liegen kommt, werden der Bescheunigungswert a und der Momentwert m auf oben genannte Weise so verändert, dass ein korrigierter Punkt P erhalten wird, der auf der Fläche B liegt. Das Steuergerät 12 vergleicht im Ablaufpunkt 26, ob die aktuelle Motordrehzahl n die untere Motordrehzahl n2 unterschreitet. Wenn dies der Fall ist, steuert das Steuergerät 12 die Kraftstoffeinspritzeinheit 16 für eine Zufuhr einer Kraftstoffmenge, so dass im Getriebe 7 ein Nullmoment erhalten wird, wonach der Schaltmechanismus 17 aktiviert wird und den Gang gn auslegt, was im Ablaufpunkt 27 eintritt. Danach steuert das Steuergerät 12 die Kraftstoffzufuhr so, dass die Drehzahl auf ein Niveau ansteigt, bei dem der Schaltmechanismus 17 einen neuen, niedrigeren Gang gn–1 im Getriebe 7 einlegen kann. Ein Herunterschalten über mehrere Schaltstufen kann ebenfalls stattfinden. Das Einlegen des neuen Gangs gn–1 erfolgt im Ablaufpunkt 28, wonach sich der Vorgang ab Ablaufpunkt 18 mit dem neuen Gang gn–1 im Getriebe 7 wiederholt. Wenn dagegen die Motordrehzahl n im Ablaufpunkt nicht niedriger ist als die untere Motordrehzahl n2, wird der im Getriebe 7 eingelegte Gang gn beibehalten, und der Vorgang wiederholt sich ab Ablaufpunkt 18.

Die Flächen A und B brauchen nicht eben zusein, sondern können im Wesentlichen eine beliebige, aber funktionelle Form aufweisen. Die Flächen A, B brauchen nicht durch drei gerade Linien begrenzt zusein, sondern die Form und Anzahl der Begrenzungslinien kann beliebig variiert werden. Die Funktionen, die die obere Drehzahl n1 und die untere Drehzahl n2 vorgeben, können durch mehr als zwei Parameter definiert werden.


Anspruch[de]
  1. Anordnung zum Schalten eines Fahrzeugsgetriebes in einem Fahrzeug mit einem Motor (1) und einem Getriebe (7) mit mehreren Gängen (gn), wobei die Anordnung ein Steuergerät (12) zum Initiieren eines Auslegens von zumindest einem der Gänge (gn) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) so ausgeführt ist, dass es ein Auslegen des genannten Gangs (gn) im Getriebe (7) initiiert, wenn eine obere Motordrehzahl (n1) überschritten oder eine untere Motordrehzahl (n2) unterschritten wird, wobei diese Motordrehzahlen (n1, n2) durch eine mathematische Funktion bestimmt werden, die zumindest zwei Parameter (m, a) umfasst, deren Werte auf aktuelle Betriebszustände des Motors bezogen sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Parameter sich auf das vom Motor (1) abgegebene Moment (m) bezieht.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Parameter sich auf die Beschleunigung (a) des Fahrzeugs bezieht.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) so ausgeführt ist, dass es ein Auslegen des genannten Gangs (gn) im Getriebe (7) bei einer Motordrehzahl (n1, n2) initiiert, die von einem Drehzahlgrundwert (n0) bestimmt wird, der durch einen Drehzahlkorrekturwert (&Dgr;n) korrigiert wird, der durch eine mindestens zwei Parameter (m, a) umfassende Funktion bestimmt wird.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Funktion zumindest eine Grenze (L1–L3) umfasst, und dass, wenn außerhalb der Funktionsgrenze (L1–L3) liegende Funktionswerte (P4, P9) erhalten werden, das Steuergerät (12) so ausgeführt ist, dass es zumindest einen der Parameterwerte (m, a) so verändert, dass ein zulässiger Funktionswert (P5, P10) erhalten wird.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) so ausgeführt ist, dass es einen nicht zulässigen Funktionswert (P4, P9) in einen zulässigen Funktionswert (P5, P10) verändert, der an einer Grenze (L1–L3) für die Funktion liegt.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) so ausgeführt ist, dass es einen nicht zulässigen Funktionswert (P4, P9) mit Information hinsichtlich der gegenseitigen Relevanz der Parameter (m, a) verändert.
  8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch einen maximalen Motordrehzahlwert (n1max, &Dgr;nmax) begrenzt ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch einen minimalen Motordrehzahlwert (n1min, &Dgr;nmin) begrenzt ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch eine maximale positive Beschleunigung (amax) und eine maximale negative Beschleunigung (–amax) begrenzt ist.
  11. Verfahren zum Schalten eines Fahrzeugsgetriebes in einem Fahrzeug, das einen Motor (1) und ein Getriebe (7) mit mehreren Gängen umfasst, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, ein Auslegen von zumindest einem der Gänge (gn) im Getriebe (7) zu initiieren, dadurch gekennzeichnet dass ein Auslegen des genannten Gangs (gn) im Getriebe (7) initiiert wird, wenn eine obere Motordrehzahl (n1) überschritten oder eine untere Motordrehzahl (n2) unterschritten wird, wobei diese Motordrehzahlen (n1, n2) durch eine mathematische Funktion bestimmt werden, die zumindest zwei Parameter (m, a) umfasst, deren Werte auf aktuelle Betriebszustände des Motors bezogen sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer der genannten Parameter auf das vom Motor (1) abgegebene Moment (m) bezogen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet dass einer der genannten Parameter auf die Beschleunigung (a) des Fahrzeugs bezogen wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslegen des genannten Gangs (gn) im Getriebe (7) bei einer Motordrehzahl (n1, n2) initiiert wird, die von einem Drehzahlgrundwert (n0) bestimmt wird, der durch einen Drehzahlkorrekturwert (&Dgr;n) korrigiert wird, der durch eine mindestens zwei Parameter (m, a) umfassende Funktion bestimmt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Funktion durch zumindest eine Grenze (L1–L3) begrenzt wird, und dass, wenn außerhalb der Funktionsgrenze (L1–L3) liegende Funktionswerte (P4, P9) erhalten werden, zumindest einer der Parameterwerte (m, a) so verändert wird, dass ein zulässiger Funktionswert (P5, P10) erhalten wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht zulässiger Funktionswert (P4, P9) in einen zulässigen Funktionswert (P5, P10) verändert wird, der an einer Grenze (L1–L3) für die Funktion liegt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet dass ein zulässiger Funktionswert (P4, P9) mit Information hinsichtlich der gegenseitigen Relevanz der Parameter (m, a) verändert wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch einen maximalen Motordrehzahlwert (n1max, &Dgr;nmax) begrenzt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch einen minimalen Motordrehzahlwert (n1max, &Dgr;nmin) begrenzt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch eine maximale positive Beschleunigung (amax) und eine maximale negative Beschleunigung (–amax) begrenzt wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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