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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum synchronen Schalten zwischen einem hohen Bereich und einem niedrigen Bereich eines Verteilergetriebes eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Die hierin bereitgestellte Hintergrundbeschreibung, dient dazu, den Kontext der Offenbarung im Allgemeinen darzustellen. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
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Ein Verteilergetriebe für ein 4 × 4-Fahrzeug ist typischerweise in der Lage, in zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zu arbeiten, bezeichnet als hoher Bereich und niedriger Bereich. Im Allgemeinen erfordert das Umschalten zwischen dem hohen Bereich und dem niedrigen Bereich, dass das Fahrzeug gestoppt wird, und dass das Fahrzeuggetriebe in den Leerlauf geschaltet wird. Stoppen des Fahrzeugs erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug steckenbleibt. Das Ausführen einer 4 × 4-Bereichsschaltung, während sich das Fahrzeug bewegt, kann auch dazu beitragen, eine signifikante Antriebssystemdrehmomentstörung zu vermeiden, wenn das Verteilergetriebe vom Leerlauf in einen hohen Bereich oder vom Leerlauf in einen niedrigen Bereich geschaltet wird, der durch ein übermäßiges Getriebeabtriebswellen-Schleppmoment verursacht wird.
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Obwohl Systeme zur Bereichsschaltung eines Verteilergetriebes im Stand der Technik bekannt sind und deren beabsichtigter Zweck immer noch besteht, bleibt ein Bedarf nach verbesserten Systemen und Verfahren bestehen. Genauer gesagt besteht ein Bedarf nach einem neuen und verbesserten System, das eine Verteilergetriebe-Bereichsschaltung ermöglicht, während sich das Fahrzeug bewegt, wobei eine Änderung des Vortriebs, der Zugkraft und/oder der Antriebssystemstörung für den Fahrzeugbediener minimiert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Verfahren zum Schalten eines zweistufigen Verteilergetriebes zwischen einem niedrigen Drehzahlbereich und einem hohen Drehzahlbereich in einem Vierradantriebsfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln eines gewünschten Verteilergetriebebereichs basierend auf dem anfänglichen Verteilergetriebebereich, und eines Zielgetriebeübersetzungsverhältnisses basierend auf der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem anfänglichen Verteilergetriebebereich. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren das Ermitteln, ob sich die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem geeigneten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich befindet, und Schalten des Getriebes in das Zielgetriebeübersetzungsverhältnis, wenn bestimmt wird, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem geeigneten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich befindet. Das Verfahren verringert dann das Verteilergetriebeantriebsdrehmoment auf einen Minimalwert und schaltet das Verteilergetriebe in den Leerlauf, sobald das Antriebsdrehmoment zu dem Verteilergetriebe minimiert ist. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren das Ermitteln eines gewünschten Bereichs der Getriebeabtriebswellendrehzahl und das Einstellen der Motordrehzahl und der Getriebegangeinstellung, um die Getriebeabtriebswellendrehzahl zu steuern. Gemäß dem Verfahren wird das Verteilergetriebe von Leerlauf in den gewünschten Verteilergetriebebereich geschaltet, wenn die Getriebeabtriebswellendrehzahl innerhalb des gewünschten Bereichs der Getriebeabtriebswellendrehzahl liegt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Schritt des Reduzierens des Verteilergetriebeantriebsdrehmoments auf einen Minimalwert das Minimieren des Motorabtriebsdrehmoments.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Schritt des Reduzierens des Verteilergetriebeantriebsdrehmoments das Schalten des Getriebes in einen Leerlaufzustand.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Schritt des Reduzierens des Verteilergetriebeantriebsdrehmoments das Reduzieren des Hydraulikleitungsdrucks auf null, um das Getriebeabtriebswellenschleppmoment zu minimieren.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verteilergetriebe einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad und einem Planetenträger. Die Verteilergetriebeabtriebswellendrehzahl ist gleich der Sonnenraddrehzahl, wenn sich das Verteilergetriebe im hohen Drehzahlbereich befindet, und die Verteilergetriebeabtriebswellendrehzahl ist gleich der Planetenträgerdrehzahl, wenn sich das Verteilergetriebe im niedrigen Drehzahlbereich befindet.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Getriebeabtriebswellendrehzahl durch einen Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor gemessen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verteilergetriebeabtriebswellendrehzahl durch einen Verteilergetriebeabtriebswellendrehzahlsensor gemessen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verteilergetriebeabtriebswellendrehzahl auf der Basis einer Messung von einem Raddrehzahlsensor berechnet.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren des Weiteren das Anzeigen für einen Bediener des Fahrzeugs, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit auf den geeigneten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich erhöht oder verringert werden muss.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin:
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1 eine Draufsicht eines schematischen Diagramms eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine Tabelle mit beispielhaften Übersetzungsverhältnissen gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine Tabelle ist, die beispielhafte kombinierte Übersetzungsverhältnisse mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich und mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich gemäß der vorliegenden Erfindung vergleicht;
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4 eine Tabelle ist, die eine beispielhafte prozentuale Differenz zwischen Paaren kombinierter Übersetzungsverhältnisse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ein Flussdiagramm ist, das Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Erzielen einer synchronen Bereichsschaltung eines Verteilergetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „oben“, „unten“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, darstellen. Weiterhin können die Erfindungen hierin in Bezug auf die funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der spezifizierten Funktionen konfiguriert sind.
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In den Figuren bezeichnen die entsprechenden Nummern die entsprechenden Bauteile in den verschiedenen Ansichten, ein Fahrzeug wird in der Regel als 20 in 1 schematisch dargestellt. Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeug 20 einen Motor 22, ein Getriebe 24, ein Verteilergetriebe 26, eine Hinterachse 28 und eine Vorderachse 110. Der Motor 22 kann jede Art, Größe und/oder Konfiguration des Motors 22 beinhalten, der geeignet für ein Fahrzeug 20 ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen Benzinmotor oder einen Dieselmotor. Der Motor 22 erzeugt ein Antriebsmoment, das durch eine Kurbelwelle 30 ausgegeben wird.
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Das Getriebe 24 ist mit dem Motor 22 verbunden und beinhaltet eine Mehrzahl von unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Beispielsweise kann das Getriebe 24 vier, fünf, sechs, acht, neun, zehn oder mehr unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse beinhalten. Eine Getriebeantriebswelle 32 ist mit der Kurbelwelle 30 verbunden und empfängt das Antriebsmoment von dem Motor 22. Eine Getriebeabtriebswelle 34 ist mit der Getriebeantriebswelle 32 über einen Zahnradsatz (nicht dargestellt) verbunden, der die Mehrzahl von unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen definiert. Die Getriebeabtriebswelle 34 überträgt das Antriebsmoment an das Verteilergetriebe 26, das mit dem Getriebe 24 verbunden ist.
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Typischerweise beinhaltet das Verteilergetriebe 26 zwei unterschiedliche Gangbereiche, die allgemein als ein hoher Bereich und ein niedriger Bereich bezeichnet werden. Das Antriebsmoment, das von dem Getriebe 24 ausgegeben wird, wird durch eines der Übersetzungsverhältnisse des Verteilergetriebes 26 weitergegeben. Das Verteilergetriebe 26 beinhaltet eine erste Verteilergetriebeabtriebswelle 36, die das Verteilergetriebe 26 und die Hinterachse 28 verbindet, und überträgt das Antriebsmoment vom Verteilergetriebe 26 auf die Hinterachse 28. Die Hinterachse 28 beinhaltet ein Differenzial 38 mit einem Zahnradsatz (nicht dargestellt), der ein Hinterachsübersetzungsverhältnis definiert, wodurch das Antriebsmoment weitergeleitet wird. Die Hinterachse 28 überträgt das Antriebsmoment auf mindestens ein Antriebsrad 40, das an der Hinterachse 28 befestigt ist, um das Fahrzeug 20 anzutreiben. Das Verteilergetriebe 26 beinhaltet eine zweite Verteilergetriebeabtriebswelle 112, die das Verteilergetriebe 26 und die Vorderachse 110 verbindet, und überträgt das Antriebsmoment vom Verteilergetriebe 26 auf die Vorderachse 110. Die Vorderachse 110 beinhaltet ein Differenzial 114 mit einem Zahnradsatz (nicht dargestellt), der ein Vorderachsübersetzungsverhältnis definiert, wodurch das Antriebsmoment weitergeleitet wird. Die Vorderachse 110 überträgt das Antriebsmoment auf mindestens einem Antriebsrad 40, das an der Vorderachse 110 befestigt ist, um das Fahrzeug 20 anzutreiben.
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Das Fahrzeug 20 beinhaltet des Weiteren eine Klimaanlagesteuerung 56. Das Steuergerät 56 kann einen Computer und/oder Prozessor, und alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. beinhalten, die zur Verwaltung und Steuerung des Betriebs der Antriebsstrangkomponenten mit dem Motor 22, dem Getriebe 24 und dem Verteilergetriebe 26 notwendig sind. Als solches kann ein Verfahren, das nachfolgend beschrieben ist, als ein auf dem Steuergerät 56 implementiertes Programm ausgeführt werden. Es versteht sich, dass das Steuergerät 56 jedwede Vorrichtung enthalten kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren oder anderen Geräten zu analysieren, Daten zu vergleichen, die erforderlichen Entscheidungen zu treffen, die zum Bestimmen nötig sind, in welchem Übersetzungsverhältnis das Getriebe 24 und das Verteilergetriebe 26 arbeiten, und zum Ausführen der Aufgaben, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens notwendig sind. Diese Aufgaben können einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt, die Drehzahl des Motors 22 zu steuern, das vom Motor 22 erzeugte Drehmoment zu steuern, zu steuern, ob das Getriebe 24 in einem Leerlaufzustand ist, in dem die Getriebeantriebswelle 32 von der Getriebeabtriebswelle 34 gelöst ist, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 24 zu steuern, in dem es arbeitet, Steuern ob das Verteilergetriebe in einem Leerlaufzustand ist, in dem die Getriebeabtriebswelle 34 von der Verteilergetriebeabtriebswelle 36 gelöst ist, und Steuern des Übersetzungsverhältnisses, in dem das Verteilergetriebe 26 arbeitet.
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Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Fahrzeug mit einem Getriebe ausgestattet sein 24, welches ein achtstufiges Getriebe ist, und ein Verteilergetriebe 26, welches ein zweistufiges Verteilergetriebe mit den in der Tabelle in 2 aufgeführten Übersetzungsverhältnissen ist. Für die in 2 dargestellte beispielhafte Fahrzeugkonfiguration hat das Getriebe folgende Übersetzungsverhältnisse: erster Gang 4,62:1; zweiter Gang 3,04:1; dritter Gang 2,07:1; vierter Gang 1,66:1; fünfter Gang 1,26:1; sechster Gang 1,00:1; siebter Gang 0,85:1; und achter Gang 0,66:1. Die in 2 dargestellte beispielhafte Fahrzeugkonfiguration weist ein zweistufiges Verteilergetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 2,72:1 im niedrigen Bereich und einem Übersetzungsverhältnis von 1,00:1 im hohen Bereich auf.
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Die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 24, des Verteilergetriebes 26 und der Hinterachse 28 werden kombiniert, um eine vorbestimmte Anzahl von diskreten kombinierten Übersetzungsverhältnissen zu definieren. Ein kombiniertes Übersetzungsverhältnis kann als das Getriebeübersetzungsverhältnis multipliziert mit dem Verteilergetriebeübersetzungsverhältnis berechnet werden. Das kombinierte Übersetzungsverhältnis kann als eine Antriebsdrehzahl geteilt durch eine Abtriebsdrehzahl definiert werden. Die in der Tabelle von 2 aufgeführten kombinierten Übersetzungsverhältnisse stellen die Getriebeantriebswellendrehzahl 102 geteilt durch die Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 dar. Es kann eine alternative Definition des kombinierten Übersetzungsverhältnisses in Betracht gezogen werden, bei der die Achsdrehzahl 108 in die Berechnung einbezogen ist. Jedoch steht die Achsdrehzahl 108 mit der Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 durch das Übersetzungsverhältnis, der Hinterachse in Zusammenhang, das fest ist. Zur Vereinfachung definiert die nachfolgende Abhandlung das kombinierte Übersetzungsverhältnis als das Verhältnis der Getriebeantriebswellendrehzahl 102 zur Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106.
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Mit fortgesetztem Bezug auf 2 liegt das kombinierte Übersetzungsverhältnis mit dem Verteilergetriebe in seinen niedrigen Einstellungsbereichen in einem Bereich von einem hohen Wert von 12,57 mit dem Getriebe im ersten Gang zu einen niedrigen Wert von 1,80 mit dem Getriebe im achten Gang. Mit dem Verteilergetriebe in seiner hohen Einstellung liegt das kombinierte Übersetzungsverhältnis in einem Bereich von einem hohen Wert von 4.62 mit dem Getriebe im ersten Gang zu einem niedrigen Wert von 0,66 mit dem Getriebe im achten Gang.
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2 zeigt acht getrennte kombinierte Übersetzungsverhältnisse für den Zustand, in dem sich das Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich befindet, und acht getrennte kombinierte Übersetzungsverhältnisse für den Zustand, in dem sich das Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich befindet. Jedes der acht Kombinationsverhältnisse im niedrigem Bereich kann mit jedem der acht Kombinationsverhältnisse im hohen Bereich verglichen werden, was zu vierundsechzig möglichen Vergleichen führt. 3 ist eine Tabelle, die den absoluten Wert der Verhältnisdifferenz für jeden der vierundsechzig Vergleiche auflistet. In 3 sind in Spalte 210 und Zeile 212 die acht möglichen Getriebegangeinstellungen aufgeführt, d. h. der erste bis einschließlich achte Gang. Die Spalte 214 listet das kombinierte Übersetzungsverhältnis für jede der Getriebeeingangseinstellungen in der benachbarten Zelle in Spalte 210 auf, mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zahlen in Spalte 214 dieselben wie die Zahlen in der vierten Spalte von 2 sind. Die Zeile 216 in 3 führt das kombinierte Übersetzungsverhältnis für jede der Getriebegangeinstellungen in der benachbarten Zelle in Zeile 212 mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich auf. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zahlen in Spalte 216 dieselben wie die Zahlen in der sechsten Spalte von 2 sind.
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Mit weiterem Bezug auf 3 stellt die Zahl in jeder Zelle in dem Bereich 218 der Tabelle den absoluten Wert der algebraischen Differenz zwischen dem kombinierten Übersetzungsverhältnis in Spalte 214 in der gleichen Zeile wie die jeweilige betroffene Zelle dar, und die kombinierte Getriebeübersetzung in der Zeile 216 in der gleichen Spalte wie die betroffene Zelle. Beispielsweise weist die obere linke Zelle in Bereich 218 von 3 einen Wert von 7,95 auf, der als der absolute Wert von (12,57–4,62) berechnet wird; wobei 12,57 die kombinierte Getriebeübersetzung ist, die in Spalte 214 in derselben Zeile wie die obere linke Zelle von Bereich 218 aufgeführt ist, und 4,62 ist das kombinierte Übersetzungsverhältnis in Zeile 216 in der gleichen Spalte wie die linke obere Zelle von Bereich 218. Die Zahlen im Rest von Bereich 218 werden in gleicher Weise berechnet.
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4 zeigt eine Tabelle, in der jeder der Einträge in Bereich 220 der Differenz der kombinierten Übersetzungsverhältnisse entspricht, ähnlich der Tabelle in 3, mit der Ausnahme, dass jede Differenz als ein Prozentsatz des kombinierten Übersetzungsverhältnisses mit niedrigem Bereich in Spalte 214 ausgedrückt wird. Beispielsweise weist die obere linke Zelle in Bereich 220 von 4 einen Wert von 63,2 auf, der als 100 % des absoluten Werts von (12,57–4,62)/12,57 berechnet wird; wobei 12,57 die kombinierte Getriebeübersetzung ist, die in Spalte 214 in derselben Zeile wie die obere linke Zelle von Bereich 220 aufgeführt ist, und 4,62 ist das kombinierte Übersetzungsverhältnis in Zeile 216 in der gleichen Spalte wie die linke obere Zelle von Bereich 220. Die Zahlen im Rest von Bereich 220 werden in gleicher Weise berechnet.
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Die Zahl in jeder der Zellen, die in Bereich 220 von 4 aufgeführt sind, nähert die prozentuale Schwerpunktänderung bei der Getriebeantriebswellendrehzahl 102 an, die erforderlich ist, um dieselbe Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 beizubehalten, wenn das Getriebe und Verteilergetriebe zwischen dem Getriebegang geschaltet werden, der in der gleichen Zeile der Spalte 210 aufgeführt ist, wie die betreffende Zelle mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich und der Getriebegang, der in der gleichen Spalte der Zeile 212 wie die betreffende Zelle mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich aufgeführt ist. Zellen im Bereich 220 von 4, die eine relativ kleine Zahl aufweisen, können verwendet werden, um Betriebsbereiche zu ermitteln, in denen das Schalten des Verteilergetriebebereichs mit relativ kleinen Änderungen bei Vortrieb, Zugkraft und/oder Antriebsstrangstörung für den Fahrzeugbediener durchgeführt werden kann. Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Ergebnisse in 4.
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Beispiel 1:
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Ein Fahrzeug mit dem in 2 dargestellten beispielhaften Übersetzungsverhältnis arbeitet im vierten Getriebegang und dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich, mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102 von 2500 U/min. Aus Spalte 214 von 3 und 4 beträgt das kombinierte Übersetzungsverhältnis von Getriebeantriebswellendrehzahl 102 zur Verteilergetriebeabtriebswellendrehzahl 106 4,52. Die Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 ergibt sich durch (Getriebeantriebswellendrehzahl 102) geteilt durch (kombiniertes Übersetzungsverhältnis), was gleich 2500/4,52 oder 553 U/min. ist. Die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 von 553 U/min. kann erreicht werden mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich, mit dem Getriebe im ersten Gang (kombiniertes Übersetzungsverhältnis = 4,62 aus Zeile 216 von 3 oder 4) mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102 gleich 2555 U/min. (2555/4,62 = 553). Das Verhältnis der Getriebeantriebswellendrehzahl 102, die die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 ergibt, kann als 2555/2500 oder 1,022 berechnet werden. Das heißt, das Fahrzeug kann vom vierten Gang mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich in den ersten Gang mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich geschaltet werden, wobei die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 beibehalten wird, durch die Bereitstellung einer 2,2-prozentigen Erhöhung der Getriebeantriebswellendrehzahl 102. Die Bereichsschaltung in Beispiel 1 entspricht der Zelle mit der Kennzeichnung 222 in 4.
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Beispiel 2:
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Ein Fahrzeug mit dem in 2 dargestellten beispielhaften Übersetzungsverhältnis arbeitet im zweiten Getriebegang und dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich, mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102 von 2500 U/min. Aus Zeile 216 von 3 oder 4 beträgt das kombinierte Übersetzungsverhältnis von Getriebeantriebswellendrehzahl 102 zur Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 3,04. Die Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 ergibt sich durch (Getriebeantriebswellendrehzahl 102) geteilt durch (kombiniertes Übersetzungsverhältnis), was gleich 2500/3,04 oder 822 U/min. ist. Die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 von 822 U/min. kann erreicht werden mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich, mit dem Getriebe im fünften Gang (kombiniertes Übersetzungsverhältnis = 3,43 aus Zeile 214 von 3 oder 4) mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102 gleich 2819 U/min. (2819/3,43 = 822). Das Verhältnis von Getriebeantriebswellendrehzahl 102, die die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 ergibt, kann als 2819/2500 oder 1,12 berechnet werden. Das heißt, das Fahrzeug kann vom zweiten Gang mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich in den fünften Gang mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich geschaltet werden, wobei die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 beibehalten wird, durch die Bereitstellung einer 12-prozentigen Erhöhung der Getriebeantriebswellendrehzahl 102. Die Bereichsschaltung in Beispiel 2 entspricht der Zelle mit der Kennzeichnung 224 in 4.
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Beispiel 3:
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In diesem Beispiel werden die gleichen Ausgangsbedingungen wie in Beispiel 2 oben dargestellt verwendet werden. Ein Fahrzeug mit dem in 2 dargestellten beispielhaften Übersetzungsverhältnis arbeitet im zweiten Getriebegang und dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich, mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102 von 2500 U/min. Aus Zeile 216 von 3 oder 4 beträgt das kombinierte Übersetzungsverhältnis von Getriebeantriebswellendrehzahl 102 zur Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 3,04. Die Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 ergibt sich durch (Getriebeantriebswellendrehzahl 102) geteilt durch (kombiniertes Übersetzungsverhältnis), was gleich 2500/3,04 oder 822 U/min. ist. In diesem Beispiel kann gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 von 822 U/min. kann erreicht werden mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich, mit dem Getriebe im fünften Gang (kombiniertes Übersetzungsverhältnis = 2,72 aus Zeile 214 von 3 oder 4) mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102 gleich 2819 U/min. (2235/2,72 = 822). Das Verhältnis von Getriebeantriebswellendrehzahl 102, die die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 ergibt, kann als 2235/2500 oder 0,89 berechnet werden. Das heißt, das Fahrzeug kann vom zweiten Gang mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich in den fünften Gang mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich geschaltet werden, wobei die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 beibehalten wird, durch die Bereitstellung einer 11-prozentigen Verringerung der Getriebeantriebswellendrehzahl 102. Die Bereichsschaltung in Beispiel 3 entspricht der Zelle mit der Kennzeichnung 226 in 4.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „synchron", wie er auf eine Getriebebereichsschaltung angewendet wird, auf eine Bereichsschaltung, bei der die Getriebeantriebswellendrehzahl 102 und das Getriebe 24 so gesteuert werden, dass die Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 im Wesentlichen dieselbe ist, nachdem der Verteilergetriebebereich geschaltet wurde, wie es war, bevor der Verteilerfallbereich geschaltet wurde. Berechnungen wie diejenigen, die verwendet werden, um die Tabelle in 4 zu füllen, können verwendet werden, um Betriebsbedingungen zu identifizieren, die günstig sind, um eine synchrone Verteilergetriebebereichsschaltung zu erreichen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine vorbestimmte Schwelle, beispielsweise auf einem Niveau von 15 Prozent, festgelegt werden. Aus 4 ist ersichtlich, dass bei dem Verteilergetriebe im hohen Bereich mit dem Getriebe im ersten Gang (Zelle 222), zweiten Gang (Zellen 224 und 226), dritten Gang (Zelle 228) und vierten Gang (Zelle 230) Werte von weniger als 15 Prozent auftreten. Dementsprechend ist mit dem Verteilergetriebe in seinem hohen Bereich und dem Getriebe in dem ersten, zweiten, dritten oder vierten Gang eine Verteilergetriebebereichsschaltung von hoch nach niedrig, die die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 beibehält, mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102-Änderung von weniger als oder gleich etwa 15 Prozent durch entsprechende Auswahl des Getriebeübersetzungsverhältnisses möglich, wenn das Verteilergetriebe in seinen niedrigen Bereich geschaltet wird.
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Ähnlich zeigt mit dem Verteilergetriebe im niedrigen Bereich 4, dass mit dem Getriebe im vierten Gang (Zelle 222), fünften Gang (Zelle 224), sechsten Gang (Zelle 226), siebten Gang (Zelle 228) und achten Gang (Zelle 230) Werte von weniger als 15 Prozent auftreten. Dementsprechend ist mit dem Verteilergetriebe in seinem niedrigen Bereich und dem Getriebe im vierten, fünften, sechsten, siebten oder achten Gang eine Verteilergetriebebereichsschaltung von niedrig nach hoch, die die gleiche Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 beibehält, mit einer Getriebeantriebswellendrehzahl 102-Änderung von weniger als oder gleich etwa 15 Prozent durch entsprechende Auswahl des Getriebeübersetzungsverhältnisses möglich, wenn das Verteilergetriebe in seinen niedrigen Bereich geschaltet wird, da die beispielhaften Übersetzungsverhältnisse in der Tabelle von 2 aufgezählt sind.
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Ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 300 für die synchrone Verteilergetriebebereichsschaltung darstellt, ist in 5 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 5 gibt in Schritt 310 der Fahrer des Fahrzeugs an, dass eine Verteilergetriebebereichsschaltung gewünscht ist. Die gewünschte Bereichsschaltung kann entweder eine Schaltung von einem niedrigen Bereich in einen hohen Bereich oder eine Schaltung von einem hohen Bereich in einen niedrigen Bereich sein.
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Nachdem erkannt wird, dass eine Bereichsschaltung erwünscht ist, geht das Verfahren zum Schritt 312 über, wo ein Zielgetriebeübersetzungsverhältnis ermittelt wird. Das Zielgetriebeübersetzungsverhältnis wird so bestimmt, dass das Produkt des Zielgetriebeübersetzungsverhältnisses mal der anfänglichen (aktuellen) Verteilergetriebeübersetzung innerhalb eines vorbestimmten Prozentsatzes eines verfügbaren neuen kombinierten Übersetzungsverhältnisses liegt, d. h. des Produkts eines verfügbaren neuen Getriebeübersetzungsverhältnisses mal dem Verteilergetriebeübersetzungsverhältnis in dem gewünschten Verteilergetriebebereich, wobei der gewünschte Verteilergetriebebereich der Bereich ist, der nicht der anfängliche Verteilergetriebebereich ist. Das verfügbare neue Getriebeübersetzungsverhältnis, das verwendet wird, um das Zielgetriebeübersetzungsverhältnis zu bestimmen, wird in der Abhandlung des Schritts 322 als das gewünschte neue Übersetzungsverhältnis bezeichnet.
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Das Verfahren kann erfordern, dass das Fahrzeug in einem geeigneten Drehzahlbereich arbeitet, bevor die Verteilergetriebebereichsschaltung durchgeführt werden darf. Beispielsweise kann eine minimale Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich sein, um das geeignete Zielgetriebeübersetzungsverhältnis zu erreichen, bevor es aus dem niedrigen Bereich geschaltet wird. Ebenso kann es notwendig sein, das Fahrzeug auf eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken, um das geeignete Zielgetriebeübersetzungsverhältnis zu erreichen, bevor es aus dem hohen Bereich geschaltet wird. In Schritt 314 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht, um sicherzustellen, dass sie angemessen ist, bevor mit dem Verfahren fortgefahren wird. Es kann wünschenswert sein, dem Fahrzeugbediener einen Hinweis zu geben, die Fahrzeuggeschwindigkeit höher oder niedriger einzustellen, um den geeigneten Drehzahlbereich zu erreichen, um zu ermöglichen, dass die Verteilergetriebebereichsschaltung auftritt.
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Sobald festgestellt wurde, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem geeigneten Bereich ist, schaltet die Steuerung 56 das Getriebe 24 in Schritt 316 auf das Zielübersetzungsverhältnis. In Schritt 318 wird das Verteilergetriebeantriebsdrehmoment vorübergehend auf ein Minimum reduziert. Maßnahmen zur Erzielung einer Verteilergetriebeantriebsdrehmomentverringerung können die Steuerung des Motors 22 beinhalten, um das Motorabtriebsdrehmoment zu minimieren, das Getriebe 24 auf Leerlauf zu schalten, und/oder den Hydraulikleitungsdruck auf null zu reduzieren und/oder zu reduzieren, um das Schleppdrehmoment der Getriebeabtriebswelle zu minimieren.
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Nachdem das Antriebsdrehmoment auf das Verteilergetriebe im Schritt 318 minimiert wurde, fährt das Verfahren mit Schritt 320 fort. In Schritt 320 schaltet die Steuerung 56 das Verteilergetriebe 26 auf Leerlauf. Das Verfahren geht dann zu Schritt 322 über. In Schritt 322 schaltet die Steuerung 56 das Getriebe auf die Gangeinstellung, die das oben erwähnte gewünschte Übersetzungsverhältnis relativ zum Verfahrensschritt 312 erzeugt. Nach dem Schalten des Getriebes steuert die Steuerung 56 den Motor 22, um die Getriebeabtriebswellendrehzahl 104 auf einen gewünschten Drehzahlbereich zu steuern, der eine Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs dessen erzeugt, was die Verteilergetriebeabtriebsdrehzahl 106 vor dem Schalten des Verteilergetriebes 26 in den Leerlauf im Schritt 320 war. Ein Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung kann in dem Getriebe 24 vorgesehen sein. Die Drehmomentwandlerkupplung kann angewiesen werden, um gesperrt zu werden, um eine bessere Steuerung der Getriebeabtriebswellendrehzahl 104 zu erleichtern. Alternativ kann die Drehmomentwandlerkupplung entsperrt werden, um möglicherweise einen größeren Drehzahlbereich zuzulassen, in dem synchrone Bereichsschaltungen durchgeführt werden könnten. Die Getriebeabtriebswellendrehzahl 104 wird im Schritt 324 überwacht, bis sie in ihrem gewünschten Bereich ist, wobei zu diesem Zeitpunkt das Verfahren mit Schritt 326 fortfährt, wobei die Steuerung 56 das Verteilergetriebe von Leerlauf auf den gewünschten Verteilergetriebebereich schaltet. Das Verfahren geht dann weiter zum Schritt 328, wobei der Fahrer die normale Steuerung des Fahrzeugantriebsdrehmoments über das Fahrzeuggaspedal auf die Vorder- und Hinterachse wieder aufnimmt.
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Die vorstehende Beschreibung konzentriert sich auf ein Fahrzeug mit einem Getriebe mit einer endlichen Anzahl von unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Es versteht sich, dass das hier beschriebene Verfahren auf andere Getriebeformen angewendet werden kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT), ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) und ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT), vorausgesetzt, dass das Getriebedrehzahlverhältnis elektronisch gesteuert werden kann. Obwohl diese anderen Getriebeformen möglicherweise keine Drehzahlumwandlung durch Zahnräder mit unterschiedlichen Verhältnissen von Verzahnungen erreichen können, ist es üblich, Drehzahlverhältnisse derartiger Getriebe in Bezug auf ein effektives Übersetzungsverhältnis zu beschreiben. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Übersetzungsverhältnis“, wenn er auf ein Getriebe angewandt wird, auf ein effektives Übersetzungsverhältnis, das dem Drehzahlverhältnis entspricht, das durch das Getriebe erreicht wird, falls die Drehzahlumwandlung nicht das Ergebnis der Anzahl von Zahnradzähnen bei im Eingriff befindlichen Zahnrädern ist.
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Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Aus Gründen der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck „mindestens eines von A, B und C“ so ausgelegt werden, dass er einen logischen Ausdruck (A oder B oder C) bedeutet, unter Verwendung eines nicht-ausschließlichen logischen OR (ODER). Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff Modul beziehen auf, ein Teil sein von, oder beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine diskrete Schaltung; eine integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip. Der Begriff Modul kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenspeicher) beinhalten, der Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
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Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam bedeutet, wenn er oben verwendet wird, dass ein Teil oder der gesamte Code aus mehreren Modulen unter Verwendung eines einzigen (gemeinsamen) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil oder der gesamte Code aus mehreren Modulen durch einen einzigen (gemeinsamen) Speicher gespeichert werden. Zusätzlich kann ein Teil oder der gesamte Code aus einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
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Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten beinhalten und/oder auf diesen basieren. Nicht-einschränkende Beispiele für das nicht-transitorische, konkrete, computerlesbare Medium beinhalten nicht-flüchtigen Speicher, flüchtigen Speicher, Magnetspeicher und optischen Speicher.
