DE102005052959A1

DE102005052959A1 - Mechanische automatische Getriebevorrichtungen

Info

Publication number: DE102005052959A1
Application number: DE102005052959A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kumazawa; Tsuyoshi Asano
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2025-11-04
Also published as: KR100679541B1; DE102005052959B4; KR20060052397A; US7311638B2; CN100408887C; JP2006132663A; CN1769746A; US20060116239A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanische automatische Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, die ein Hochschalten verhindert und einen eingelegten Gang beibehält, falls der Antriebswiderstand beim Anfahren des Fahrzeugs hoch ist, um ein Beschleunigungsversagen und ein Herunterschalten aufgrund einer sinkenden Fahrzeuggeschwindigkeit zu verhindern. Beim Starten eines Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt, wenn die Kupplung schleifend greift, berechnet die Getriebe-ECU (Electronic Control Unit) die auf die Kupplung wirkende Last (kupplungsabsorbierte Energie). Falls diese Last groß ist, wird die Erzeugung eines auf einem Getriebekennfeld basierenden Hochschaltesignals verhindert und der ursprüngliche Gang beibehalten. Die kupplungsabsorbierte Energie wird durch Integration des Produktes aus Kupplungsdrehmoment und der Differenz aus Motordrehzahl und Kupplungsdrehzahl berechnet. Das Kupplungsdrehmoment wird in Bezug auf ein Kupplungs-Drehmomentkennfeld, das von der Getriebe-ECU zur Verfügung gestellt wird, ermittelt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische automatische Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, die ein Hochschalten verhindert und einen eingelegten Gang beibehält, falls der Antriebswiderstand beim Anfahren des Fahrzeugs hoch ist, um ein Beschleunigungsversagen und ein Herunterschalten auf Grund einer sinkenden Fahrzeuggeschwindigkeit zu verhindern.

In den letzten Jahren wurden mechanische automatische Getriebe entwickelt und in der Praxis eingesetzt, bei denen Stellglieder, die denjenigen, die in Schaltgetrieben eingesetzt werden, ähneln, zu einem Getriebe und Kupplungsmechanismus hinzugefügt wurden, um ein Automatikgetriebe zur Verfügung zu stellen. Diese Getriebe wurden überwiegend in Großraumfahrzeugen, wie beispielsweise Lastwagen und Bussen, eingesetzt.

In solch einem mechanischen automatischen Getriebe wird im Allgemeinen die Getriebesteuerung auf Grundlage eines Getriebekennfelds, wie es in 6 dargestellt ist, vorgenommen. Insbesondere wird das Hoch- und Herunterschalten auf Grundlage von Informationen, die Gaspedaldurchtritt und Fahrzeuggeschwindigkeit betreffen, vorgenommen.

Beispielsweise wird beim Anfahren, wie in dem Getriebekennfeld von 6 dargestellt, die Gangposition automatisch vom ersten in den zweiten Gang umgeschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ca. 10 km/h beträgt, vom zweiten in den dritten Gang, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ca. 20 km/h beträgt, und vom dritten in den vierten Gang, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ca. 40 km/h beträgt. Jede dieser Fahrzeuggeschwindigkeiten zum automatischen Hochschalten wird erhöht, falls der Gaspedaldurchtritt stärker erfolgt.

Jedoch können sich, wenn die automatische Getriebesteuerung auf Grundlage eines Getriebekennfeldes arbeitet, Probleme ergeben, falls das Fahrzeug gegen eine hohe Last anfahren muss, beispielsweise falls das Fahrzeug an einem steilen Berg bergauf anfährt oder eine schwere Last zu transportieren hat. Auch in diesen Fällen wird, sofern die automatische Getriebesteuerung durch Verwendung eines Getriebekennfeldes erfolgt, selbst beim Bergauf-Anfahren oder beim Transportieren schwerer Lasten ein Hochschalten automatisch bei einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt, zum Beispiel vom ersten in den zweiten Gang, falls das Fahrzeug 10 km/h und mehr erreicht, vom zweiten in den dritten Gang, wenn das Fahrzeug 20 km/h erreicht u.s.w.. Jedoch führt in solchen Fällen der hohe Antriebswiderstand dazu, dass die Antriebskraft nach dem Hochschalten nicht ausreicht und das Fahrzeug nicht in einem ausreichenden Maß beschleunigt werden kann, so dass ein Hin- und Herschalten (Pendelphänomen der Gangwahl) auftritt, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit absinkt und in einen niedrigeren Gang geschaltet wird und dann auf Grund der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit wieder hochgeschaltet wird.

Ein denkbarer Weg zur Lösung dieses Problems besteht darin, den Antriebswiderstand beim Beschleunigen und das Motordrehmoment während des Fahrens abzuschätzen und ein Hochschalten nach dem Anfahren zu unterdrücken. Entsprechend diesem Vorgehen kann der Antriebswiderstand erst dann berechnet werden, wenn das Fahrzeug mindestens eine gewisse Entfernung nach dem Anfahren gefahren ist. Demzufolge kann selbst in Fällen, in denen ein Hochschalten direkt nach dem Anfahren besser unterdrückt werden sollte, ein Hochschalten erfolgen, da der Antriebswiderstand zu spät berechnet wurde, und das oben beschriebene Problem kann auftreten.

Offenbarung der Erfindung

In Anbetracht der obigen Darstellung ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine mechanische automatische Getriebevorrichtung vorzuschlagen, die den Antriebswiderstand direkt nach dem Anfahren eines Fahrzeugs bestimmt und zur Ermöglichung eines sanften Anfahrens ein Hochschalten verhindert, falls der Antriebswiderstand hoch ist.

Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung eine mechanische automatische Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug vor, die Folgendes umfasst: einen Motor, ein Getriebe zur Ubertragung der Antriebsenergie an ein Antriebssystem des Fahrzeugs, eine Kupplung, die zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist und selektiv die Antriebsenergie vom Motor an das Getriebe überträgt, ein Betriebszustands-Erkennungselement zur Erfassung des Betriebszustands des Fahrzeugs, ein Getriebekennfeld zur Speicherung von Zielschaltpositionen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs, ein Getriebesteuerelement zur Betätigung der Kupplung und des Getriebes, um einen Schaltvorgang durchzuführen, sofern eine andere Zielschaltposition aus dem Getriebekennfeld auf Grund des Betriebszustands des Fahrzeugs, der vom Betriebszustands-Erkennungselement festgestellt wurde, gewählt wurde, ein Kupplungslast-Erkennungselement zur Erfassung der auf die Kupplung wirkenden Last, und ein Antriebswiderstands-Abschätzungselement zum Abschätzen des zum Anfahrzeitpunkt vorliegenden Antriebswiderstands (der Straßenneigung, des Gewichts der Ladung), der beim Anfahren durch die Last auf die Kupplung in der Zeitspanne des schleifenden Zustands wirkt, wobei die Last durch das Kupplungslast-Erkennungselement gemessen wird. Das Getriebesteuerelement verhindert das Schalten und behält einen anfänglich eingelegten Gang bei, falls der durch das Antriebswiderstands-Abschätzungselement abgeschätzte Antriebswiderstand höher als ein zuvor festgelegter Wert ist.

Da der Antriebswiderstand auf Grund der Last, die auf die schleifende Kupplung wirkt, beim Anfahren des Fahrzeugs abgeschätzt wird, wird eine Bestimmung des Antriebswiderstands direkt beim Anfahren ohne besondere Vorrichtungen, wie beispielsweise Sensoren zur Bestimmung des Antriebswiderstands, möglich, und, falls der Antriebswiderstand direkt beim Anfahren hoch ist, wird der eingelegte Gang während einer vorbestimmten Zeitdauer durch Verhinderung des Hochschaltens beibehalten.

Auf Grund der obigen Ausführungen kann ein Hin- und Herschalten beim Anfahren verhindert werden, wodurch eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls vermieden werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Verschiedene weitere Ziele, Eigenschaften und viele damit einhergehende Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch ein besseres Verständnis unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und in Zusammenhang mit einer Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen gebührend gewürdigt werden.

Es zeigen hierbei:

1 ein Diagramm der Konfiguration einer mechanischen automatischen Getriebevorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 ein funktionales Blockdiagramm einer mechanischen automatischen Getriebesteuerungsvorrichtung;

3 ein Flussdiagramm des Anfahrvorgangs;

4 ein zeitliches Verlaufsdiagramm zur Erläuterung der Bestimmung des Antriebswiderstands beim Anfahren des Fahrzeugs;

5 einen erläuternden Graph, der ein Getriebedrehzahlkennfeld darstellt; und

6 ein erläuterndes Diagramm, das ein Getriebeschaltkennfeld darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Zuerst wird die Konfiguration der mechanischen automatischen Getriebevorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Ein Motor 1 beinhaltet einen Kupplungsmechanismus 3 mit einer Rutschkupplung und einen mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5, der mit einer Ausgangswelle des Motors 1 über den Kupplungsmechanismus 3 verbunden ist. Ein Kupplungsmotor (CCU) 21 dient als Kupplungsstellglied und ist mit dem Kupplungsmechanismus 3 verbunden. Die Kupplung 3 wird durch Aktivieren des Kupplungsmotors 21 in einen entkuppelten oder gekuppelten Zustand gebracht.
Der mechanische automatische Getriebemechanismus 5 wird mit Hilfe eines Getriebeschaltmotors (GSU) 31 zur Durchführung von Schaltvorgängen angetrieben. Der Getriebeschaltmotor 31 besteht aus zwei Motoren, um zwei Getriebeteile anzutreiben, die in dem mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 enthalten sind und in eine Auswahlstellung und eine Schaltstellung verfahrbar sind. Zum Zeitpunkt des Schaltvorgangs werden die Getriebeschaltteile mit Hilfe des Getriebeschaltmotors 31 verfahren, um der Getriebeschaltbedingung des mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 zu genügen und die gewünschte Gangstellung einzulegen.
Der Motor 1 wird mit Hilfe eines Motorsteuersignals 141 gesteuert, das von einer elektronischen Motorsteuereinheit (Motor-ECU) 43 ausgegeben wird. Die Motor-ECU 43 beinhaltet einen Mikroprozessor (CPU) 431, der dem Ablauf eines Steuerprogramms folgend Berechnungen durchführt, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 435 zur Speicherung des Steuerprogramms und Ähnliches, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 433 zur Speicherung der Berechnungsergebnisse und weiterer Daten, ein Ein-/Ausgabeinterface 437, einen Timer 439, und weitere notwendige Komponenten. Die Motor-ECU 43 erzeugt das Motorsteuersignal 141 und ein Motorbremse-Betätigungssignal 143 zur Betätigung einer Motorbremse 53.
Die Motor-ECU 43 empfängt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 135, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der sich auf der Ausgangsseite des mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 befindet, ausgegeben wird, ein Motordrehzahlsignal 137, das die Motordrehzahl des Motors 1 anzeigt, ein Gaspedaldurchtrittssignal 117, das vom Gaspedaldurchtrittssensor, der am Gaspedal 9 befestigt ist, ausgegeben wird, ein Neutralpositionssignal 139, das den Neutralzustand des mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 anzeigt, etc.. Diese Signale sind Eingangsgrößen der Motor-ECU 43, die ihr über das Ein-/Ausgabeinterface 437 übergeben werden. Beispielsweise wird das Gaspedaldurchtrittssignal 117, dessen Spannung von dem Umfang, in dem das Gaspedal 9 durch den Fahrer durchgetreten wird, abhängt, mit Hilfe einer A/D-Wandlung in digitale Daten umgewandelt, und die so erzeugten Digitalsignale dienen als Eingangsgröße der Motor-ECU 43.
Der Kupplungsmotor 21 und der Getriebeschaltmotor 31 werden durch Steuersignale angetrieben, die von der elektronischen Getriebesteuerein heit (Getriebe-ECU) 41 ausgegeben werden. Die Getriebe-ECU 41 beinhaltet ebenso wie die Motor-ECU 43 einen Mikroprozessor (CPU) 411, der Berechnungen aufgrund eines Steuerprogramms durchführt, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 415 zur Speicherung des Steuerprogramms, der ein später erläutertes Motorausgangssteuerprogramm beinhaltet, ein später beschriebenes Motorausgangskennfeld und Ähnliches, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 413 zur Speicherung der berechneten Ergebnisse und weiterer Daten, ein Ein-/Ausgabeinterface 417, einen Timer 419 und andere notwendige Komponenten.
Die Getriebe-ECU 41 empfängt über das Ein-/Ausgabeinterface 417 ein Wählhebelsignal 113, das ein Betriebssignal des Automatikgetriebe-Wählhebels 13 darstellt, ein Parkbremsen-Aktivierungssignal 115, das beim Aktivieren der Parkbremse 11 einen EIN-Pegel einnimmt, um den Aktivierungszustand der Parkbremse anzuzeigen, das oben erwähnte Gaspedaldurchtrittssignal 117, ein Bremspedalbetätigungssignal 119, das zur Darstellung des Aktivierungszustands der Bremse einen EIN-Pegel einnimmt, wenn das Bremspedal 7 betätigt wird, ein vom Kupplungsmotor 21 ausgegebenes Kupplungsstellungssignal 121, ein vom Getriebeschaltmotor 31 ausgegebenes Gangumschaltungspositionssignal 123, ein die Drehzahl der Ausgangsseite des Kupplungsmechanismus 3 anzeigendes Kupplungsdrehzahlsignal 125, ein Kupplungsabnutzungs- und Positionssignal 127, das den Kupplungsabnutzungsgrad und die Kupplungsposition des Kupplungsmechanismus 3 angibt, ein vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der an der Ausgangsseite des mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 angebracht ist, ausgegebenes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 129, ein Motordrehzahlsignal 131, das die Motordrehzahl des Motors 1 angibt, etc..
Die Getriebe-ECU 41 verarbeitet diese Eingangssignale und gibt über das Ein-/Ausgabeinterface 417 ein Energieversorgungssignal 101 und Motorfahrsignale (ein CCU-Motorfahrsignal 103 und ein GSU-Motorfahrsignal 105) aus, um den Kupplungsmotor 21 und den Getriebeschalt motor 31 zu betätigen. Des Weiteren gibt die Getriebe-ECU 41 ein Gangpositionssignal 111 an eine Anzeigeeinheit 15 aus, um die Gangposition des mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 anzuzeigen. Das CCU-Motorfahrsignal 103, das GSU-Motorfahrsignal 105 und das Energieversorgungssignal 101, die von der Getriebe-ECU 41 ausgegeben werden, werden in eine Fahreinheit 45 geleitet, die einen Leistungsschaltkreis darstellt. Die mit einer Batterie 47 verbundene Schalteinheit 45 versorgt den Kupplungsmotor 21 in Abhängigkeit des CCU-Motorfahrsignals 103 und den Getriebeschaltmotor 31 in Abhängigkeit des GSU Motorfahrsignals 105 mit Spannung.
Die Getriebe-ECU 41, die Motor-ECU 43 und weitere nicht dargestellte elektronische Steuereinheiten sind mit einem Bus 42 zum wechselseitigen Datenaustausch miteinander verbunden.
Der Fahrer kann das Fahrzeug fahren und dabei einen Automatikschaltbetriebszustand oder einen Handschaltbetriebszustand unter Verwendung des Automatikgetriebewählhebels 13 auswählen. Sofern der Fahrer den Automatikgetriebewählhebel 13 in die Stellung „D" stellt, steuert die Getriebe-ECU 41 den Kupplungsmotor 21 und den Getriebeschaltmotor 31 so, dass der eingelegte Gang auf Basis von Eingangssignalen, die von verschiedenen Betriebszuständen (beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorlast) des Fahrzeugs abhängen, optimal eingestellt wird (Automatikschaltbetriebszustand). In diesem Zustand steuert die Motor-ECU 43 den Motorausgang und weitere Funktionen in Abhängigkeit des von der Getriebe-ECU 41 über den Bus 42 gelieferten Schaltsignals, der Motordrehzahl 137 etc..
Währenddessen kann der Fahrer die Gänge manuell umschalten. Wenn der Fahrer den Automatikgetriebewählhebel 13 in eine "+" Position oder eine "–" bewegt, wird das Wählhebelsignal 113 in die Getriebe-ECU 41 geleitet, um ein Heraufschalten um einen Gang oder ein Herunterschalten um einen Gang ausgehend von der gegenwärtigen Gangstellung zu veranlassen. Als Reaktion auf dieses Signal steuert die Getriebe-ECU 41 den Kupplungsmotor 21 und den Getriebeschaltmotor 31 (Handschaltbetriebszustand). In diesem Zustand steuert die Motor-ECU 43 den Motorausgang und Weiteres in Abhängigkeit des Schaltsignals, das von der Getriebe-ECU 41 über den Bus 42 übermittelt wird, etc..
Im Automatikschaltbetriebszustand bestimmt die Getriebe-ECU 41 die notwendigen Getriebeschaltvorgänge auf Basis von Daten, die den Betriebszustand, wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorlast, berücksichtigen. Des Weiteren reagiert die Getriebe-ECU 41 im Handschaltbetriebszustand auf einen Schaltbefehl des Fahrers durch Ausgabe eines Schaltsignals und führt dabei eine Entkupplungssteuerung, eine Gangschaltsteuerung und eine Einkupplungssteuerung durch. Unabhängig davon, ob der Schaltbetriebszustand auf automatisch oder auf manuell gesetzt wird, steuert die Motor-ECU 43 präzise den Ausgang des Motors 1 während der Durchführung des Entkupplungsvorgangs, des Schaltvorgangs und des Einkupplungsvorgangs auf Grundlage des Schaltsignals, das von der Getriebe-ECU 41 ausgegeben wurde.
2 stellt ein funktionales Blockdiagramm des mechanischen automatischen Getriebesteuerapparates dar. Wie in 2 dargestellt, umfasst der mechanische automatische Getriebesteuerapparat die Getriebe-ECU 41 und die Motor-ECU 43.
Die Getriebe-ECU 41 beinhaltet eine Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33, eine Getriebesteuerungsvorrichtung 35, eine Kupplungssteuervorrichtung 23 und eine Anfahrsteuerungsvorrichtung 29. Diese Vorrichtungen sind in Form eines Programms in einem Speichermedium, wie beispielsweise dem ROM 415 der Getriebe-ECU 41, abgespeichert. Die Getriebe-ECU 41 leitet die CPU 411 dazu an, diese Programme zur Steuerung der automatischen Gangwahl auszuführen und ermöglicht somit den Betrieb des Fahrzeugs.
Die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 wählt einen Getriebegang aus. Sobald ein Schaltvorgang notwendig wird, fordert die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 einen Schaltvorgang an. In Reaktion hierauf erzeugt die Kupplungssteuerungsvorrichtung 23 ein Signal, um die Kupplung in einen entkuppelten oder eingekuppelten Zustand zu bringen, und steuert den Kupplungsmotor 21 zur Aktivierung des Kupplungsmechanismus 3. Währenddessen steuert die Getriebesteuervorrichtung 35 in Reaktion auf die Schaltanweisung der Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 den Getriebeschaltmotor 31, um den mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 in die ausgewählte Gangposition zu stellen. Des Weiteren wird die Schaltanforderung (das Schaltsignal) der Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 über den Bus 42 auch an die Motor-ECU 43 übermittelt. Die Motorausgangssteuerungsvorrichtung 25 der Motor-ECU 43 steuert den Ausgang des Motors 1 während des Schaltvorgangs, während dieser durch die Kupplungssteuerungsvorrichtung 23 gekuppelt ist. Diese Motorausgangssteuerungsvorrichtung 25 ist ebenfalls als Programm im ROM 435 der Motor-ECU 43 gespeichert. Die Motor-ECU 43 leitet die CPU 431 an, dieses Programm zur Steuerung des Motors 1 auszuführen.
2 wird im Weiteren im Detail erläutert.
Wenn der Fahrer den Handschaltbetriebszustand oder den Automatikschaltbetriebszustand durch Betätigen des Wählhebels 13 beim Fahren des Fahrzeugs auswählt, wird eine manuelle/automatische Schaltanweisung 37 in die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 eingegeben. Im Handschaltbetriebszustand wird die Schaltposition durch eine Hochschalt- oder Herunterschaltanforderung in Abhängigkeit der vom Fahrer vorgenommenen Betätigung des Wählhebels 13 bestimmt.
Sofern die manuelle/automatische Gangwahlanweisung 37 die Wahl des Automatikschaltbetriebszustands anzeigt, erhält die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 als Betriebszustandsinformation 39 Signale, wie beispielsweise das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 129 und das Gaspedaldurchtrittssignal 117, die im Allgemeinen über das Ein-/Ausgangs interface 417 der Getriebe-ECU 41 übertragen werden, und bestimmt eine Schaltposition auf Grundlage dieser Informationen.
Insbesondere ist ein Getriebekennfeld 27, wie es in 6 dargestellt ist, im ROM 415 der Getriebe-ECU 41 beispielsweise in Form einer Tabelle abgelegt. Die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 wählt eine zum gegenwärtigen Betriebszustand passende Gangposition in Abhängigkeit der Tabelle aus. Hierzu dienen als Schlüsselmerkmale das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 129 und das Gaspedaldurchtrittssignal 117, die der Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 als Betriebszustandsinformation 39 geliefert werden. Sobald eine Schaltposition ausgewählt ist, sendet die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 Signale an die Kupplungssteuerungsvorrichtung 23, an die Getriebesteuerungsvorrichtung 35 und an die Motorausgangssteuerungsvorrichtung 25 der Motor-ECU 43, um diesbezüglich den Kupplungsmechanismus 3, den mechanischen automatischen Getriebemechanismus 5 und den Motor 1 zu steuern und dadurch den Schaltvorgang in die gewünschte Schaltposition durchzuführen.
Nachfolgend wird die Getriebeschaltsteuerung beim Anfahren des Fahrzeugs entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 stellt ein Flussdiagramm dar, das den von der Anfahrsteuerungsvorrichtung 29 durchgeführten Ablauf veranschaulicht. 4 veranschaulicht in einem Zeitdiagramm die Berechnung des Antriebswiderstands beim Anfahren des Fahrzeugs, insbesondere zeigt sie zeitabhängige Veränderungen der Motordrehzahl, der Kupplungsdrehzahl, der Kupplungsposition und der kupplungsabsorbierten Energie.
Wenn das Fahrzeug anfährt, schätzt die Anfahrsteuerungsvorrichtung 29 den Antriebswiderstand beim Anfahren auf Basis des Kupplungsstellungssignals 121, des Kupplungsdrehzahlsignals 125 und des von der Getriebe-ECU 41 bereitgestellten Motordrehzahlsignals 131 ab. Falls der Antriebswiderstand hoch ist, führt die Anfahrsteuerungsvorrichtung 29 eine Steuerung zur Unterdrückung des Hochschaltens der Gangposition durch und behält die Gangposition, die zum Zeitpunkt des Anfahrens eingelegt wurde, bei.
Der Antriebswiderstand wird auf Grund der Last, die auf den von der Kupplungssteuerungsvorrichtung 23 automatisch während des Anfahrvorgangs gesteuerten Kupplungsmechanismus 3 wirkt, abgeschätzt. Die auf den Kupplungsmechanismus 3 wirkende Last (kupplungsabsorbierte Energie) E wird durch folgende Gleichung dargestellt: E = ∫ T|NE – NC| (1)wobei T das auf die Kupplung wirkende Drehmoment darstellt, N_E die Motordrehzahl darstellt und N_C die Kupplungsdrehzahl darstellt. Demzufolge kann die Last E durch Integration des Produkts aus Kupplungsdrehmoment T und Differenz zwischen Motordrehzahl N_E und Kupplungsdrehzahl N_C über eine Zeitperiode, in der sich die Kupplung in einem schleifend gekuppelten Zustand befindet, berechnet werden.
Das Kupplungsdrehmoment T im schleifenden Zustand kann ausgehend von der Kupplungsposition abgeschätzt werden. 5 zeigt in einem Graphen die Relation zwischen Kupplungsposition und Kupplungsdrehmoment. Sofern die Kupplung in einem völlig eingekuppelten Zustand ist, werden 100 % des maximalen Kupplungsdrehmoments übertragen. Das Kupplungsdrehmoment nimmt im gleichen Maße ab, wie die Kupplungsposition den entkuppelten Zustand annimmt und wird im völlig entkuppelten Zustand Null. Der ROM 415 der Getriebe-ECU 41 speichert ein Kupplungsdrehmomentkennfeld 30, das die Beziehung zwischen der Kupplungsposition und dem Kupplungsdrehmoment in Form einer Tabelle veranschaulicht.
Die Abarbeitung der Schaltsteuerung beim Anfahren wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 3 beschrieben.
Als erstes wird der Zustand der Kupplung basierend auf dem Kupplungspositionssignal 121 (S 201) bestimmt. Falls sich die Kupplung in einem entkuppelten Zustand („entkuppelt" in S 201) befindet, wird angenommen, dass der Anfahrvorgang noch nicht begonnen hat und der Schritt S 201 wird wiederholt abgearbeitet. Dieser Vorgang spiegelt sich in der Zeitspanne zwischen Zeit t₀ und Zeit t₁ der 4 wider.
Sofern im Schritt S 201 festgestellt wird, dass die Kupplung einen schleifenden Zustand erreicht hat („schleifend gekuppelt" in S 201), werden die Anweisungen zur Ermittlung des Antriebswiderstands ausgeführt (S 201 und S 203). Als erstes wird das der Getriebe-ECU 41 über das Ein-/Ausgangsinterface 417 zugeführte Kupplungsstellungssignal 121 als Schlüsselsignal verwendet, und das in dem ROM 415 der Getriebe-ECU 41 gespeicherte Kupplungsdrehmomentkennfeld 30 wird dazu verwendet, das Kupplungsdrehmoment T_t auszulesen (Kupplungsdrehmoment zum Zeitpunkt t (S 202). Danach wird die kupplungsabsorbierte Energie E nach Formel (1) berechnet (S203). Insbesondere wird die Differenz zwischen der Motordrehzahl N_E und der Kupplungsdrehzahl N_C zum Zeitpunkt t aus dem der Getriebe-ECU 41 über das Ein-/Ausgangsinterface 417 zugeführten Motordrehzahlsignal 131 und dem Kupplungsdrehzahlsignal 125 berechnet, und das Produkt aus der Differenz dieser Drehzahlen und dem Kupplungsdrehmoment T_t wird berechnet. Das Produkt wird über eine zeitliche Periode vom Zeitpunkt t = t₁, ab dem die Kupplung den schleifend gekuppelten Zustand einnimmt, bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt t integriert. Auf diese Weise wird die kupplungsabsorbierte Energie E zum Zeitpunkt t ermittelt.
Anschließend wird darüber entschieden, ob die kupplungsabsorbierte Energie E groß ist, d.h., ob der Antriebswiderstand hoch ist (S 204). Insbesondere wird darüber entschieden, ob die kupplungsabsorbierte Energie E größer als ein vorbestimmter Schwellwert α ( beispielsweise α = 40 kJ) ist. Falls die kupplungsabsorbierte Energie E größer als der Schwellwert α ist („ja" in S 204), wird der Antriebswiderstand als hoch gekennzeichnet.
Wenn die Kupplung, wie in 4 dargestellt, den schleifend gekuppelten Zustand zum Zeitpunkt t₁ einnimmt, erhöht sich die Kupplungsdrehzahl allmählich und entspricht schließlich der Motordrehzahl. Ab diesem Zeitpunkt steigt, falls der Antriebswiderstand gering ist (durchgezogene Linie in 4), die Kupplungsdrehzahl sehr schnell an und erreicht beispielsweise zum Zeitpunkt t₂ die Motordrehzahl. Wenn jedoch der Antriebswiderstand hoch ist (gestrichelte Linie in 4), steigt die Kupplungsdrehzahl mit Verzögerung an und erreicht die Motordrehzahl erst beispielsweise zum Zeitpunkt t₃. Im Allgemeinen ist die Kupplung im vollständig gekuppelten Zustand angelangt, wenn die Kupplungsdrehzahl die Motordrehzahl (Zeitpunkt t₂ oder t₃) erreicht.
Die Berechnung der kupplungsabsorbierten Energie E beginnt am Zeitpunkt t₁, an dem die Kupplung in den schleifend gekuppelten Zustand eintritt, und, solange die kupplungsabsorbierte Energie E nicht größer als der Schwellwert α ist („nein" in S 204), verzweigt das Flussdiagramm zum Schritt S 201, und der oben beschriebene Ablauf wird wiederholt.
Wie im unteren Teil von 4 dargestellt, nimmt die kupplungsabsorbierte Energie E allmählich nach dem Zeitpunkt t₁ zu, jedoch überschreitet die kupplungsabsorbierte Energie E, selbst wenn der Antriebswiderstand hoch ist, nicht den Schwellwert α vor dem Zeitpunkt t₄. Aus diesem Grund werden in der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t₁ und t₄ die Arbeitsschritte S 201 bis S 204 wiederholt durchgeführt, so dass der Wert der kupplungsabsorbierten Energie E allmählich ansteigt.
Sobald die kupplungsabsorbierte Energie E den Schwellwert α überschreitet („ja" in S 204), sendet die Anfahrsteuerungsvorrichtung 29 ein Signal zur Schaltvorgang-Unterdrückung an die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33. Nach Eingang dieses Signals stoppt die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung die Erzeugung eines Schaltvorgangssignals. Zumindest in den Fällen, in denen ein Schaltvorgang unter Verwendung des Getriebekennfeldes 27 vorgenommen wird, erzeugt die Schaltsignaler zeugungsvorrichtung 33 kein Schaltsignal, auch wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedaldurchtritt Werte erreichen, an denen ein Hochschalten durchgeführt werden würde. Auf diese Weise wird der eingelegte Gang beim Anfahren gehalten.
Das Beibehalten des eingelegten Gangs wird solange weitergeführt, bis der Gaspedaldurchtritt weniger als 10 % beträgt oder die Motordrehzahl N_E 4000 Umdrehungen/min oder mehr erreicht (S 206 und S 207). Insbesondere wenn der Gaspedaldurchtritt 10 % oder mehr beträgt („nein" in S 206), wird die Motordrehzahl N_E überwacht. Falls die Motordrehzahl N_E weniger als 4000 Umdrehungen beträgt („nein" in S 207), kehrt der Prozessablauf zum Schritt S 206 zurück, und der oben beschriebene Ablauf wird wiederholt.
Wenn der Gaspedaldurchtritt weniger als 10 % beträgt („ja" in S 206) oder die Motordrehzahl N_E ≥ 4000 Umdrehungen/min erreicht („ja" in S 207), gibt die Anfahrsteuerungsvorrichtung 29 die Steuerung wieder an die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 (S 208) ab und beendet den Anfahrsteuerungsprozess. Auf diese Weise hebt die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 die Beibehaltung des eingelegten Gangs auf und führt eine Getriebesteuerung in Übereinstimmung mit dem Getriebekennfeld 27 aus.
Falls der Antriebswiderstand gering ist und die kupplungsabsorbierte Energie E den Schwellwert α nicht überschreitet (durchgezogene Linie im unteren Bereich der 4), wird der „nein"-Zweig im Schritt S 204 wiederholt beschritten, und die Schritte S 201 bis S 204 werden wiederholt durchlaufen, bis die Kupplungsdrehzahl die Motordrehzahl erreicht (bis zum Zeitpunkt t₂). Wenn die Kupplungsdrehzahl die Motordrehzahl erreicht, wird der Kupplungsmechanismus 3 in den gekuppelten Zustand gesteuert. In Folge dessen wird im Schritt S 201 die Kupplung als im „gekuppelten" Zustand befindlich angenommen. Wiederum in Folge dessen wird die Steuerung an die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 zurückgegeben (S 208), und der Ablauf der Anfahrsteuerung wird damit beendet.
Der oben beschriebene Ablauf der Anfahrsteuerung ermöglicht die Bestimmung des Antriebswiderstands direkt beim Anfahren, und, sofern der Antriebswiderstand hoch ist, wird der eingelegte Gang beim Anfahren durch Verhinderung von Schaltvorgängen beibehalten, auch wenn das Fahrzeug eine Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, bei der auf Basis des Getriebekennfelds 27 ein Getriebeschaltvorgang durchzuführen wäre.
Da, wie oben beschrieben, der Antriebswiderstand durch Abschätzen der auf die Kupplung im schleifend gekuppelten Zustand beim Anfahren des Fahrzeugs wirkenden Last bestimmt wird, ist eine Bestimmung des Antriebswiderstands direkt beim Anfahren möglich, ohne dafür besondere Vorrichtungen, wie beispielsweise Sensoren zur Bestimmung des Antriebswiderstandes, zu erfordern. Falls der Antriebswiderstand direkt nach dem Anfahren hoch ist, wird der eingelegte Gang während einer bestimmten Zeitspanne durch Verhinderung des Hochschaltens beibehalten.
Im Vergleich mit üblichen Vorrichtungen, bei denen das Hochschalten nach dem Anfahren unter Berücksichtigung des Antriebswiderstands unterdrückt wird, wobei der Antriebswiderstand durch die Beschleunigung und das Motordrehmoment während des Fahrens abgeschätzt wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung in der oben beschriebenen Konfiguration eine schnelle Bestimmung des Antriebwiderstands und kann in zuverlässiger Weise ein Hin- und Herschalten beim Anfahren unterdrücken und somit verhindern, dass der Fahrkomfort darunter leidet.
Je größer die auf die Kupplung beim Anfahrzeitpunkt wirkende Last, umso größer ist die Last (d.h. der Antriebswiderstand), der auf das Fahrzeug bei steiler Bergauffahrt oder beim Transportieren einer schweren Last wirkt. Aus diesem Grund kann der Antriebswiderstand durch Berechnung der auf die Kupplung wirkenden Kraft als kupplungsabsorbierte Energie ermittelt werden, indem diese durch Integration des Produkts aus Kupplungsdrehmoment und Differenz von Motordrehzahl und Kupplungsdrehzahl berechnet wird.
Da das Kupplungsdrehmoment aus der Kupplungsstellung bezogen auf ein Kennfeld, das einen Zusammenhang zwischen Kupplungsstellung und Kupplungsdrehmoment aufzeigt, ermittelt wird, erfordert die Ermittlung des Kupplungsdrehmoments keine komplizierte Steuerungslogik, hierdurch kann das Kupplungsdrehmoment schneller berechnet werden. Im Ergebnis kann der Antriebswiderstand sofort beim Anfahren schnell ermittelt und unnötiges Hochschalten sehr zuverlässig unterdrückt werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das oben dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Verschiedene davon abweichende Modifikationen sind möglich und diese Modifikationen fallen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung. So beträgt z.B. in der oben beschriebenen Ausführungsform der Schwellwert α der kupplungsabsorbierten Energie 40 kJ, jedoch ist der Schwellwert α nicht auf diesen Wert beschränkt und es kann im Vorhinein ein anderer Wert gewählt werden, der durch Messung oder andere geeignete Verfahren bestimmt werden kann. Des Weiteren sind in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Gaspedaldurchtritt von 10 % und eine Motordrehzahl von 4000 Umdrehungen/min als Kriterien zur Bestimmung des Zeitpunkts, an dem die Getriebeschaltsteuerung an die Schaltsignalerzeugungsvorrichtung 33 zurückgegeben wird, ausgewählt worden, jedoch dienen diese Werte als reine Beispielwerte, und die als Kriterien dienenden Werte Gaspedaldurchtritt und Motordrehzahl sind nicht auf diese Werte beschränkt. Die als Kriterien dienenden Werte Gaspedaldurchtritt und Motordrehzahl können im Vorhinein als fest definierte Werte festgelegt und im ROM 415 der Getriebe-ECU 41 abgespeichert werden.

Claims

Mechanische automatische Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch einen Motor, ein Getriebe zur Übertragung der Antriebsenergie an ein Antriebssystem des Fahrzeugs, eine Kupplung, die zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist und selektiv die Antriebsenergie vom Motor an das Getriebe überträgt, ein Betriebszustands-Erkennungselement zur Erfassung des Betriebszustands des Fahrzeugs, ein Getriebekennfeld zur Speicherung von Zielschaltpositionen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs, ein Getriebesteuerelement zur Betätigung der Kupplung und des Getriebes, um einen Schaltvorgang durchzuführen, sofern eine andere Zielschaltposition aus dem Getriebekennfeld aufgrund des Betriebszustandes des Fahrzeuges, der vom Betriebszustands-Erkennungselement festgestellt wurde, gewählt wird, ein Kupplungslast-Erkennungselement zur Erfassung der auf die Kupplung wirkenden Last, und ein Antriebswiderstands-Abschätzungselement zum Abschätzen des zum Anfahrzeitpunkt vorliegenden Antriebswiderstands, der beim Anfahren durch die Last auf die Kupplung in der Zeitspanne des schleifenden Zustands wirkt, wobei die Last durch das Kupplungslast-Erkennungselement gemessen wird, wobei das Getriebesteuerelement das Schalten verhindert und einen anfänglich eingelegten Gang beibehält, falls der durch das Antriebswiderstands-Abschätzungselement abgeschätzte Antriebswiderstand höher als ein zuvor festgelegter Wert ist.
Mechanische automatische Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungslast-Erkennungselement die auf die Kupplung wirkende Last durch Integration des Produktes von Kupplungsdrehmoment und der Differenz aus Motordrehzahl und Kupplungsdrehzahl berechnet.
Mechanische automatische Getriebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungslast-Erkennungselement das Kupplungsdrehmoment ausgehend von einer Kupplungsposition unter Bezugnahme auf ein Kennfeld ermittelt, das die Relation von Kupplungsposition zu Kupplungsdrehmoment definiert.