PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005050479A1 03.05.2007
Titel Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Schaltungen eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeuges, vzw. eines Doppelkupplungsgetriebes
Anmelder Volkswagen AG, 38440 Wolfsburg, DE
Erfinder Schaefer, Stephan, Dr., 38458 Velpke, DE;
Neumann, Mathias, 10587 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 21.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050479
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse F16H 61/16(2006.01)A, F, I, 20051021, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 59/66(2006.01)A, L, I, 20051021, B, H, DE   F16H 59/14(2006.01)A, L, I, 20051021, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Schaltungen eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeuges, vzw. eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei für jeden möglichen sequentiellen Gangwechsel jeweils eine normale Hochschalt- und Rückschaltschwelle in Abhängigkeit bestimmter Motordrehzahlen in einem Steuergerät abgespeichert ist bzw. sind und wobei in einem Sonderfahrzeug des Kraftfahrzeuges, insbesondere in einem ASR- oder EDS-Fahrzustand (Fahrzustand während des Einsatzes der Antriebsschlupfregelung oder der elektronischen Differenzialsperre), zur Verringerung des zur Verfügung stehenden Radmomentes von einem Quellgang in einen Zielgang hochgeschaltet wird.
Die Schaltungen sind dadurch optimiert, dass vor der Hochschaltung in den Zielgang zunächst die in dem Zielgang dann anliegende voraussichtliche Motordrehzahl vorab berechnet wird, dass danach überprüft wird, ob die berechnete Motordrehzahl über oder unter der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, und dass nur dann, wenn die berechnete Motordrehzahl über der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, die Hochschaltung in den Zielgang realisiert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Schaltungen eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeuges, vzw. eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei für jeden möglichen sequentiellen Gangwechsel jeweils eine normale Hochschalt- und Rückschaltschwelle in Abhängigkeit bestimmter Motordrehzahlen in einem Steuergerät abgespeichert ist bzw. sind und wobei in einem Sonderfahrzustand des Kraftfahrzeuges, insbesondere in einem ASR- oder EDS-Fahrzustand (Fahrzustand während des Einsatzes der Antriebsschlupfregelung oder der elektronischen Differenzialsperre), zur Verringerung des zur Verfügung stehenden Radmomentes von einem Quellgang in einen Zielgang hochgeschaltet wird.

Grundsätzlich ist es bisher im Stand der Technik so, dass bei automatischen Schaltgetrieben, insbesondere automatisierten Getrieben, vzw. Doppelkupplungsgetrieben bei Sonderfahrzuständen des Kraftfahrzeuges die Räder des Kraftfahrzeuges teilweise durchdrehen bzw. schlupfen. Dies passiert insbesondere in einem sogenannten ASR- Fahrzustand (Fahrzustand während des Einsatzes der Antriebsschlupfregelung) oder bei einem EDS-Fahrzustand (Fahrzustand während des Einsatzes der elektronischen Differenzialsperre). In der Praxis ist es häufig so, dass dann Schaltungen innerhalb des automatischen Getriebes – während ein Sonderfahrzustand anliegt – eben nicht durchgeführt werden, ja diese Schaltungen dann eben nicht zugelassen sind. Dies hat zur Folge, dass bei einem entsprechenden Sonderfahrzustand, wenn bspw. die Räder des Kraftfahrzeuges auf einem glatten Untergrund beginnen zu schlupfen oder beginnen durchzudrehen die Motordrehzahl drastisch ansteigt, was zu großen Komforteinbußen während der Fahrt führt.

So ist im Stand der Technik ein Verfahren zur Steuerung eines Getriebes, insbesondere zur Steuerung eines Antriebsschlupfregelsystems bekannt (DE 34 35 869 A1), bei dem zusätzlich ein Steuersignal innerhalb des Antriebsschlupfregelsystems erzeugt wird, mit dem dann das Schaltverhalten des automatischen Getriebes in einem für den ASR-Fahrzustand günstigen Sinne beeinflusst wird, insbesondere dann von einem Quellgang in einen höheren Zielgang hochgeschaltet wird, um das zur Verfügung stehende Radmoment zu verringern. Eine

Rückschaltung kann hier nur vom Fahrer aus gelöst werden, wenn ihm dies aufgrund der Umstände sinnvoll erscheint.

Weiterhin ist im Stand der Technik ein Verfahren bekannt (WO 97/01051), bei dem über eine komplette „Fuzzy-Logik-Schaltung" ein am Rad anliegender Radschlupf erkannt wird und dann direkt eine Hochschaltung in eine andere Gangstufe zur Verringerung der Getriebeübersetzung durchgeführt wird. Hierbei wird die auszuwählende Gangstufe, also der Zielgang in bekannter Weise anhand von Schalt- oder Stellkennfeldern ermittelt.

Die Praxis hat gezeigt, dass die bisher bekannten Verfahren noch nicht optimal ausgestaltet sind, insbesondere aufgrund der durchaus komplexen Ausgestaltung einerseits sehr kostenintensiv sowie andererseits wartungsintensiv sind, da es durchaus während der Sonderfahrzustände, also während der ASR-, EDS-Fahrzustände zusätzlich zu einem häufigen Eingriff der Bremsregelsysteme kommt, um den Radschlupf an den Rädern zu verringern, was zu einem erhöhten Wartungsaufwand bei dem Bremsregelsystem selbst führen kann. Auch kommt es bei den im Stand der Technik bekannten System häufig zu ungewollten Rückschaltungen, sogenannten „Pendelschaltungen", die den Fahrkomfort ebenfalls verringern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass bei Sonderfahrzuständen der Fahrkomfort erhöht ist, insbesondere Pendelschaltungen vermieden werden, wobei insbesondere auch der Eingriff der Bremsregelsysteme verringert und der Wartungs- und Kostenaufwand vermindert ist.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, dass vor der Hochschaltung in den Zielgang zunächst die in dem Zielgang dann anliegende voraussichtliche Motordrehzahl vorab berechnet wird, dass danach überprüft wird, ob die berechnete Motordrehzahl über oder unter der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, und dass nur dann, wenn die berechnete Motordrehzahl über der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, die Hochschaltung in den Zielgang realisiert wird. Der Grundgedanke der Erfindung liegt daher nun in einem ganz anderen Ansatz als bisher im Stand der Technik bekannt. Es wird nämlich nunmehr – im Voraus – also bevor die Hochschaltung in den Zielgang realisiert wird „virtuell", vzw. über ein entsprechendes Steuergerät die dann in dem jeweiligen Fahrzustand voraussichtlich anliegende Motordrehzahl bei einer eventuellen Hochschaltung vorab berechnet, um zu klären, welche Auswirkungen eine derartige Hochschaltung dann tatsächlich hätte. Hiervon wird dann abhängig gemacht, also von dem im Voraus berechneten Ergebnis, ob die Hochschaltung dann auch tatsächlich realisiert wird. Diese wird vzw. nämlich nur dann realisiert, wenn nach einer Hochschaltung nicht sofort wieder eine Rückschaltung über das Steuergerät realisiert werden würde, was nämlich zu den sogenannten „Pendelschaltungen" führen würde, die aber mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verhindert werden. Es wird also ein „virtueller Zielschaltpunkt" bzw. eine Motordrehzahl für eine Hochschaltung vorab berechnet und hiervon abhängig gemacht, ob die Hochschaltung dann in dem aktuell anliegenden Sonderfahrzustand auch realisiert wird, vzw. um diesen Sonderfahrzustand „aufzuheben" und möglichst schnell in einen normalen Fahrzustand zu überführen. Dies soll im Folgenden noch eingehender erläutert werden. Im Ergebnis sind aber die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden, es kommt nicht mehr zu den „Pendelschaltungen" und nicht zu entsprechenden ruckartigen Stößen im Fahrzeug, wobei der Eingriff der Bremsregelsysteme auf ein Äußerstes minimiert ist, insbesondere weil die Schaltungen während der Sonderfahrzustände des Kraftfahrzeuges optimiert sind.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörenden Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen die 1 bis 3 jeweils „spaltenförmig" folgendes:

1 einen Schaltvorgang bei einem automatischen Schaltgetriebe in einem Sonderfahrzustand, ohne dass eine Schaltung innerhalb des Getriebes verwirklicht wird, in schematischer Darstellung,

2 eine Schaltung bei einem automatischen Schaltgetriebe in einem Sonderfahrzustand, wenn eine Schaltung während eines Sonderfahrzustandes erlaubt ist in schematischer Darstellung, und

3 in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren bei einem automatischen Schaltgetriebe in einem Sonderfahrzustand.

Die 1 bis 3 zeigen hier – zumindest teilweise – die unterschiedlichen Schaltabläufe in schematischer „spaltenförmiger" Darstellung. In den 1 bis 3 ist untereinander dargestellt der Verlauf der Fahrpedalstellung, der Motordrehzahl, der jeweils im automatischen Getriebe eingelegte Gangstufe, des Radmomentes sowie der Raddrehzahlen jeweils über der Zeit.

Bisher im Stand der Technik ist es üblicherweise so, dass während eines Sonderfahrzustandes, also während eines ASR- oder EDS-Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges keine Schaltungen zugelassen sind. Es kommt dann zu den in der 1 dargestellten Abläufen. Insbesondere liegt – wie in 1 dargestellt – bei einer bestimmten Fahrpedalstellung dann, wenn auf einem glatten Untergrund gefahren wird, dann an den Rädern ein entsprechendes Radmoment an und die Räder schlupfen, so dass die Motordrehzahl stark, ja drastisch ansteigt, was zu Komforteinbußen führt.

Werden nun Schaltungen innerhalb eines automatischen Schaltgetriebes zugelassen, so wie durch das normale jeweilige Schaltkennfeld definiert, so kommt es zu den in 2 dargestellten Abläufen. Dies bedeutet, dass ab einem bestimmten Punkt, nämlich wenn die Motordrehzahl die normale Hochschaltschwelle erreicht, eine Hochschaltung im Getriebe verwirklicht wird, bspw. von der ersten in die zweite Gangstufe oder auch in die dritte Gangstufe usw., was zur Folge hat, dass die Radmomente verringert werden.

Die 3 zeigt nun das hier realisierte erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Schaltungen eines automatischen, hier nicht dargestellten Getriebes, vzw. eines Doppelkupplungsgetriebes. Für jeden möglichen sequentiellen Gangwechsel ist vzw. jeweils eine normale Hochschalt- und Rückschaltschwelle in Abhängigkeit bestimmter Motordrehzahlen in einem Steuergerät abgespeichert. Gut zu erkennen ist hier in der 3c eine entsprechend dargestellte „normale Hochschaltschwelle" und eine entsprechend dargestellte „normale Rückschaltschwelle" im Diagramm der Darstellung der Motordrehzahl (U/min) über der Zeit(s). Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun in einem Sonderfahrzustand des Kraftfahrzeuges zur Verringerung des zur Verfügung stehenden Radmomentes angewendet, wobei dann von einem Quellgang in einen Zielgang hochgeschaltet wird. Als Sonderfahrzustände des Kraftfahrzeuges wird hier insbesondere der ASR- oder der EDS-Fahrzustand verstanden, wie bereits eingangs erläutert.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass vor der Hochschaltung in den Zielgang zunächst die in dem Zielgang dann anliegende voraussichtliche Motordrehzahl vorab berechnet wird, dass danach überprüft wird, ob die berechnete Motordrehzahl über oder unter der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, und dass nur dann, wenn die berechnete Motordrehzahl über der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, die Hochschaltung in den Zielgang realisiert wird.

In der 3a sind die Raddrehzahlen (U/min) über der Zeit (s) für die Vorderachse und die Hinterachse des Kraftfahrzeuges dargestellt. In 3b sind die anliegenden Radmomente, vzw. an der Vorderachse dargestellt, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und bei entsprechender Schaltung von der ersten über die zweite in die dritte, vierte bzw. fünfte Gangstufe. Es ist gut zu erkennen, dass es hier zu einer Verringerung der Radmomente beim Hochschalten in die einzelnen Gangstufen kommt. Während die 3d lediglich die Fahrpedalstellung, vzw. in konstanter Form zeigt, zeigt die 3c im Wesentlichen den Grundgedanken des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 3c ist gut zu erkennen, dass hier zunächst eine „normale Hochschaltschwelle" und eine „normale Rückschaltschwelle" entsprechend definiert sind. Derartige Hochschalt- und Rückschaltschwellen sind vzw. in einem Steuergerät entsprechend abgespeichert. Die Drehzahlen der Vorder- und der Hinterräder werden vzw. bei dem Kraftfahrzeug gemessen. Liegt ein Sonderfahrzustand, insbesondere ein ASR- bzw. EDS-Fahrzustand vor, d. h. schlupft bspw. insbesondere ein Rad oder beide Räder der Vorderachse, insbesondere weil das Fahrzeug auf einem glatten Untergrund fährt, so kommt das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz.

Es wird nun überprüft, ob eine Hochschaltung in einen höheren Zielgang, also bspw. von der ersten in die zweite Gangstufe Sinn macht. Hierzu wird vor der Hochschaltung in den Zielgang, also vor der Hochschaltung in die zweite Gangstufe zunächst die dann anliegende voraussichtliche Motordrehzahl „virtuell" vorab berechnet. Es wird danach überprüft, ob diese berechnete Motordrehzahl über oder unter der „normalen Rückschaltschwelle" zu diesem jeweiligen Quellgang liegt. Grundsätzlich kann nur dann, wenn die berechnete Motordrehzahl über dieser Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt auch die Hochschaltung in den Zielgang, also hier bspw. von der ersten in die zweite Gangstufe realisiert werden.

Vzw. wird unabhängig von der normalen Hochschaltschwelle zum Zielgang eine Mindesthochschaltschwelle virtuell berechnet. Die Mindesthochschaltschwelle wird derart berechnet, so dass diese über der normalen Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, anders ausgedrückt also auch nur eine Hochschaltung definitiv erfolgen kann, wenn die voraussichtlich berechnete Motordrehzahl die Mindesthochschaltschwelle auch erreichen kann bzw. erreicht.

Durch die Berechnung der „Mindesthochschaltschwelle" kann nun das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend ausgeführt werden, dass nun die „normale Hochschaltschwelle" eben für den Sonderfahrzustand des Fahrzeuges ihre Gültigkeit verliert und nunmehr nur noch die „Mindesthochschaltschwelle" entsprechend gilt, so dass bei einer tatsächlichen Motordrehzahl, die die Mindesthochschaltschwelle auch erreicht bzw. übersteigt dann auch die Hochschaltung dann tatsächlich im Sonderfahrzustand des Kraftfahrzeuges realisiert wird. Dies ist in der 3c entsprechend dargestellt. Vzw. können bei den Hochschaltungen eventuell auch Gangstufen übersprungen werden. Hierbei wird dann die jeweilige Rückschaltschwelle der höchsten Gangstufe (als Zielgang) entsprechend berücksichtigt.

Da vzw. die Drehzahlen der Räder der angetriebenen Achse, vzw. der Vorderräder, und der Räder der antriebslosen Achse, vzw. der Hinterräder, insbesondere kontinuierlich gemessen werden, werden die vorab berechneten Motordrehzahlen vzw. auf der Basis der Drehzahlen der Räder der antriebslosen Achse, also vzw. auf Basis der Hinterräder berechnet, da ja insbesondere der Antrieb über die Vorderräder realisiert ist und diese insbesondere bei glattem Untergrund schlupfen können.

Vzw. liegt die berechnete voraussichtliche Motordrehzahl des Zielganges innerhalb der Hysterese des normalen Schaltkennfeldes, nämlich zwischen der normalen Hochschaltschwelle zum Zielgang und der normalen Rückschaltschwelle zum Quellgang.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vzw. bei einem Doppelkupplungsgetriebe realisiert. Die bei Sonderfahrzuständen angeforderten Schaltungen werden vzw. möglichst schnell ausgeführt, damit die Drehzahlregelungen der Bremssysteme und des Steuergerätes nicht gegeneinander laufen.

Es wird beim erfindungsgemäßen Verfahren sichergestellt, dass es bei ansonsten unveränderten Randbedingungen (Fahrpedalstellung, Bergerkennung) zu keiner Rückschaltung kommen kann, also die "Pendelschaltungen" werden vermieden. Dadurch dass die Fahrpedalstellung insbesondere kontinuierlich abgefragt wird und auch ein Beschleunigungswunsch des Fahrers bei betätigtem Fahrpedal ja grundsätzlich vorhanden ist, ist für das erfindungsgemäße Verfahren eine geringere Hysterese zur nächsten Rückschaltung realisierbar. Vzw. werden die notwendigen Motordrehzahlen für den schlupffreien Zustand nach Aussetzen des Sonderfahrzustandes – wie bereits oben erwähnt – während des Sonderfahrzustandes berechnet, allerdings auf der Basis der Raddrehzahlen der antriebslosen Achse, also vzw. auf Basis der Hinterraddrehzahlen.

Im Ergebnis ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein kostengünstiges Verfahren angegeben, um Pendelschaltungen zu vermeiden und um bei einem Wechsel zwischen griffigem und rutschigem Straßenbelag die eingangs genannten Nachteile zu vermeiden.


Anspruch[de]
Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Schaltungen eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeuges, vzw. eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei für jeden möglichen sequentiellen Gangwechsel jeweils eine normale Hochschalt- und Rückschaltschwelle in Abhängigkeit bestimmter Motordrehzahlen in einem Steuergerät abgespeichert ist bzw. sind, und wobei in einem Sonderfahrzustand des Kraftfahrzeuges, insbesondere in einem ASR- oder EDS-Fahrzustand (Fahrzustand während des Einsatzes der Antriebsschlupfregelung oder der elektronischen Differenzialsperre), zur Verringerung des zur Verfügung stehenden Radmomentes von einem Quellgang in einen Zielgang hochgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Hochschaltung in den Zielgang zunächst die in dem Zielgang dann anliegende voraussichtliche Motordrehzahl vorab berechnet wird, dass danach überprüft wird, ob die berechnete Motordrehzahl über oder unter der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, und dass nur dann, wenn die berechnete Motordrehzahl über der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt, die Hochschaltung in den Zielgang realisiert wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der normalen Hochschaltschwelle zum Zielgang eine Mindesthochschaltschwelle virtuell berechnet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindesthochschaltschwelle derart berechnet wird, so dass diese über der normalen Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die tatsächliche Motordrehzahl die Mindesthochschaltschwelle erreicht oder übersteigt, die Hochschaltung realisiert wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Hochschaltungen, wo Gangstufen übersprungen werden sollen, die Rückschaltschwelle der höchsten Gangstufe (als Zielgang) berücksichtigt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen der Vorder- und der Hinterräder gemessen werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorab berechneten Motordrehzahlen auf der Basis der Drehzahlen der Räder der antriebslosen (nicht angetriebenen) Achse berechnet werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berechnete voraussichtliche Motordrehzahl des Zielganges innerhalb der Hysterese des normalen Schaltkennfeldes, nämlich vzw. zwischen der Hochschaltschwelle zum Zielgang und der Rückschaltschwelle zum Quellgang liegt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com