DE10222664A1

DE10222664A1 - Verfahren zur Schlupfregelung an einer einem automatischen Gertiebe zugeordneten Kupplung

Info

Publication number: DE10222664A1
Application number: DE10222664A
Authority: DE
Inventors: Joachim Luh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: FR2839928B1; DE10222664B4; HUP0301371A2; KR20030091706A; HUP0301371A3; FR2839928A1; US7022043B2; JP2003336666A; US20030220172A1; HU0301371D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Betriebsweise einer mit einer Automatgetriebestufe (17) zusammenarbeitenden Kupplung (19). Der Automatgetriebestufe (17) ist ein Variatorregler (16) zugeordnet, der Kupplung (19) eine Anpreßkraftsteuerung (18). Abhängig von erkannten und klassifizierten Fahrsituationen werden erste und zweite Drehmoment-/Anpreßkraftreserven (13, 44) ermittelt, die einer Eingangsgröße M¶E¶ (22) des Variatorreglers (16) und der Anpreßkraftsteuerung (18) für die Kupplung (19) zugeführt werden, deren Ausgangssignale (20, 21) die Betriebsweise der Automatgetriebestufe (17) und der Kupplung (19) beeinflussen.

Description

Technisches Gebiet

Neben Handschaltgetrieben mit Anfahr- und Trennkupplungen sowie einem Zahnradwechselgetriebe werden heute an Kraftfahrzeugen zunehmend automatische Getriebe eingesetzt, wie zum Beispiel unter Last schaltende Automatgetriebe. Zu den unter Last schaltenden Automatgetrieben zählen die stufenlosen Getriebe. Diese können entweder mechanisch, hydraulisch oder elektrisch ausgebildet sein. Zu den mechanischen Getrieben sind Umschlingungsgetriebe zu zählen, die einen als endloses Stahlband ausgebildetes Übertragungselement umfassen. Solchen Automatgetrieben sind in der Regel Elemente zur Herstellung bzw. Unterbrechung des Kraftflusses, wie zum Beispiel schlupfgeregelte Kupplungen zugeordnet.

Stand der Technik

Aus EP 0 446 497 B1 ist eine kontinuierlich, d. h. stufenlose variable Kraftübertragung bekannt. Diese umfaßt zumindest eine primäre Riemenscheibe, die an einer primären Welle befestigt ist sowie eine sekundäre Riemenscheibe, die an einer sekundären Welle aufgenommen ist. Zwischen der primären und der sekundären Riemenscheibe ist ein endloses, riemenförmiges Transmissionselement angeordnet, welches zur Übertragung des Drehmomentes zwischen den beiden Riemenscheiben dient. Im Übertragungsweg des Drehmomentes sind Reibschlupfverhinderungsmittel derart aufgenommen, daß in allen Betriebszuständen gewährleistet ist, daß das maximale, über die Schlupfverhinderungsmittel zu übertragende Drehmoment unter diesen Betriebszuständen kleiner ist als das Schlupfmoment des endlosen, als umlaufendes Stahlband ausgebildeten Transmissionselements unter diesen, identischen Betriebszuständen. Die Reibschlupfverhinderungsmittel enthalten Kupplungselemente vom Reibplattentyp, die einstellbar sind. Die Einstellbarkeit kann insbesondere über ein Fluid erfolgen. Dazu ist eine innerhalb eines Zylinders angeordnete Kolbeneinheit vorgesehen, die das Fluid zur Herbeiführung der Einstellbarkeit der Kupplung enthält.

Gemäß dieser Lösung erfolgt eine nur unzureichende Berücksichtigung der Fahrsituation des Kraftfahrzeuges bei der Bestimmung der Anpreßsicherheit einer Automatgetriebestufe (Variators) bzw. einer Kupplung.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrensweise kann in Abhängigkeit von auftretenden Fahrsituationen eines Kraftfahrzeuges ein schlupfender Betrieb einer Kupplung verhindert werden. Dies erfolgt dadurch, daß an einer der Kupplung zugeordneten Anpreßkraftsteuerung eine Drehmoment- bzw. Anpreßkraftreserve abrufbar ist, mit der die Kupplung in Abhängigkeit vom Auftreten bestimmter Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges beaufschlagt werden kann, um das Auftreten von Schlupf an der Kupplung zu verhindern. Gleichzeitig kann durch das vorgeschlagene Verfahren eine Drehmoment- bzw. Anpreßkraftreserve eines Variatorreglers, welcher dem Automatgetriebe zugeordnet ist, abhängig von der erkannten Fahrsituation gezielt zur Beaufschlagung der verstellbaren Riemenscheibenkomponenten des Automatgetriebes aufgegeben werden. Die Anpreßkraftsteuerung kann einen Schlupfregler umfassen.

In der elektronischen Steuerung eines Automatgetriebes, wie zum Beispiel eines stufenlosen Getriebes, werden Fahrsituationen des Fahrzeuges klassifiziert. Um dies zu erreichen, werden verschiedene Sensor- oder Steuersignale herangezogen. Dies sind vorteilhafterweise Steuergeräte zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine, des Getriebes und der Fahrdynamik, wie beispielsweise ABS, ASR und ESP. Die Signale, die die Bestimmung und die Klassifikation der jeweiligen Fahrsituation des Fahrzeuges ermöglichen, sind dabei zum Beispiel die Raddrehzahlen, Drehraten des Fahrzeuges, die Getriebedrehzahlen hinsichtlich der Eingangs- und der Ausgangsgetriebedrehzahl, die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine sowie Signale über die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit. Ferner kann die tatsächliche Fahrsituation aus der Stellung der Fahrpedale abgeleitet werden, ferner aus dem abgegebenen Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine, der Übersetzung des Getriebes sowie aus den Signalen zur Ansteuerung von Kupplungen, ferner aus den Informationen des Wählhebels des Automatgetriebes hinsichtlich der eingelegten Fahrstufe.

Es lassen sich neben weiteren Fahrsituationen die nachfolgend im Rahmen einer beispielhaften Aufzählung dargestellten Fahrsituationen klassifizieren. Bei einer Position des Wählhebels des Automatgetriebes in Stellung P kann beispielsweise die Fahrsituation Stillstand oder nahe des Stillstands erkannt und dementsprechend klassifiziert werden. Ferner läßt sich anhand der Wählhebelposition des Automatgetriebes in den Positionen D bzw. R ein Stillstand des Fahrzeugs erkennen, etwa bei einem Ampelstop oder beim Rangieren. Bei den Wählhebelpositionen D bzw. R kann die Fahrsituation langsame Fahrt mit geringer Last, d. h. ein Vorwärtsfahren bzw. Rückwärtsfahren mit konstanter Geschwindigkeit ebenfalls erkannt werden. Des weiteren läßt sich bei eingelegten Wählhebelstufen D, R des Automatgetriebes ein Beschleunigungsvorgang unter hoher Last erkennen. Wird vom Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeitsschwelle überschritten, kann bei eingelegter Wählhebelstufe D am Automatgetriebe die Fahrsituation schnelle Fahrt erkannt und dementsprechend klassifiziert werden. Weiterhin ist es möglich, die Fahrsituation Fahren mit hoher Motor- und/oder hoher Getriebedrehzahl bei den eingelegten Fahrstufen D und - was seltener vorkommt - bei der Fahrstufe R des Automatgetriebes zu erkennen.

Neben den oben exemplarisch aufgezählten klassischen Fahrsituationen, zu denen noch Fahrsituationsabwandlungen hinzutreten können, läßt sich das langsame Fahren bei eingelegter Wählhebelstufe N (Neutral) erfassen und klassifizieren. Das Fahren auf einer Schlechtwegstrecke kann ebenso erkannt werden, so zum Beispiel aus Signalen der Traktionskontrolle; es läßt sich auch ein Fahrzustand bei aktiviertem ABS, ASR- oder ESP- Eingriff erfassen, ebenso wie der Eingriff eines automatischen Blockiersystems. Auch ein Anlassen der Verbrennungskraftmaschine im Start/Stop-Betriebsmodus, beispielsweise im Stadtverkehr, ist erfaßbar. Weiterhin läßt sich auch die Fahrsituation eines im Notlauf bzw. im teilweisen Notlauf betriebenen Kraftfahrzeugs detektieren. Ein Ausbrechen des Fahrzeuges kann aus Signalen der Traktionskontrolle erkannt werden.

Abhängig von den vorstehend exemplarisch aufgezählten Fahrsituationen eines Kraftfahrzeuges kann die Betriebsweise durch Variation einer fahrsituationsabhängigen Drehmoment-/Anpreßkraftreserve für eine Anpreßkraftsteuerung der Kupplung beeinflußt werden. Bei Vollast und Beschleunigung ist Schlupf möglichst zu vermeiden, da in diesen Situationen das maximal übertragbare Drehmoment abgerufen wird. In diesen Fahrsituationen wird die Kupplung, sei es eine Trocken-, sei es eine Naßkupplung, durch eine vorhandene Anpreßkraftreserve beaufschlagt, so daß zum Beispiel zwischen den Lamellen bzw. den Reibflächen der Kupplung aufgrund der hohen Anpreßkräfte der Schlupf zu Null wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich die fahrsituationsabhängig ermittelte Drehmoment- bzw. Anpreßkraftreserve des Variatorreglers für das Automatgetriebe, ebenfalls abhängig von der erkannten und entsprechend klassifizierten Fahrsituation, oder von der aus der daraus abgeleiteten Betriebsweise der Anpreßkraftsteuerung der Kupplung beeinflussen.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Regelung eines Variatorreglers für ein Automatikgetriebe und einer Anpreßkraftsteuerung für die Kupplung und

Fig. 2 den schematisch dargestellten Aufbau der Automatgetriebestufe und der Kupplung.

Ausführungsvarianten

Der Darstellung gemäß des Blockschaltbildes in Fig. 1 ist die Regelung des Variatorreglers für das Automatikgetriebe und die Regelung der Anpreßkraftsteuerung für die Kupplung zu entnehmen.

In einer elektronischen Steuerung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeuges können Fahrsituationen des Fahrzeuges erfaßt und entsprechend klassifiziert werden. Dazu werden verschiedene Sensor- oder auch Steuersignale elektronischer Steuergeräte, wie zum Beispiel der Steuerung des Motors, des Automatgetriebes und die Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges erkennende und auf diese reagierende Systeme wie zum Beispiel ABS, ASR und ESP verwendet.

Über den Rädern des Kraftfahrzeuges zugeordnete Raddrehzahlsensoren lassen sich die Drehzahlen n₁, n₂, n₃ und n₄ der Räder des Kraftfahrzeuges erfassen. Die Raddrehzahlen können in bestimmten Fahrsituationen durchaus unterschiedlich sein und zum Beispiel zu einem Eingriff des ABS führen. Die Raddrehzahlen n₁ bis n₄ variieren fahrsituations- und traktionsabhängig vom Straßenzustand und bei einem in unebenem Gelände festgefahrenen Fahrzeug. Anhand der jeweils erfaßten Raddrehzahlen n₁ bis n₄ kann beispielsweise dasjenige der Räder des Kraftfahrzeuges identifiziert werden, welches gerade nicht durchdreht. Die Drehraten ω des Fahrzeuges können über Drehratensensoren erfaßt werden. Die Drehraten eines Fahrzeuges werden zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen mit Navigationssystemen als zur Ortung des Fahrzeuges herangezogen und können demzufolge auch Eingang in die Bestimmung der jeweiligen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges finden. Die elektronische Steuerung eines Automatgetriebes erfaßt sowohl die Eingangsdrehzahl n_G1 des Getriebes als auch dessen Ausgangsdrehzahl n_G2. Über einen Kurbelwellengeber, der mit einem Nockenwellengeber zusammenarbeiten kann, wird die Drehzahl des Antriebes einer Verbrennungskraftmaschine beispielsweise erfaßt und ist somit im zentralen Steuergerät 23 eines Kraftfahrzeuges bekannt. Ferner ist eine Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit selbstverständlich, zum Beispiel aus den Raddrehzahlen n₁, n₂, n₃ und n₄ und den Rückschluß auf eine Fortbewegung des Fahrzeuges mit einer bestimmten Geschwindigkeit schließen lassen.

Des weiteren können als die Fahrsituation eines Kraftfahrzeuges charakterisierenden Größen die Pedalwege von Gaspedal h₁ bzw. die Pedalwege des Bremspedales h₂ Berücksichtigung finden. Ferner kann beispielsweise das Motordrehmoment M_MOT erfaßt werden, welches die Verbrennungskraftmaschine, falls eine solche zum Antrieb eines Fahrzeuges eingesetzt wird, momentan gerade abgibt. Des weiteren kann über ein Signal s_MOT der Betriebszustand der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine erfaßt werden. Ferner lassen sich über die elektronische Steuerung des Automatgetriebes die jeweiligen Getriebeübersetzungen ü_G erfassen sowie gegebenenfalls die Ansteuersignale von Kupplungen a₁, a₂. Ferner kann von der Verbrennungskraftmaschine die Betriebsart, wie zum Beispiel Homogen- und Magerbetrieb sowie dessen Warmlaufphase erfasst werden.

Neben diesen über einen zentralen Steuerbus 24 verschiedenen Fahrzeugsystemen zur Verfügung stehenden, die augenblickliche Fahrsituation des Kraftfahrzeug charakterisierenden Größen, die in einem zentralen Steuergerät 23 abrufbar sind, können die jeweils eingelegten Wählhebelstufen eines Wählhebels des Automatgetriebes zur Charakterisierung der Fahrsituationen und deren Klassifizierung herangezogen werden. Bei Automatgetrieben von Kraftfahrzeugen können die Stufen P, D, R, N und im Einzelfalle auch ein Hochschalten in höhere Gänge verhindernde Fahrstufen 1, 2, 3 und 4 eingelegt werden. Die jeweils eingelegte Wählhebelstufe ist in der elektronischen Steuerung eines Automatgetriebes bekannt und kann somit ebenfalls zur Charakterisierung der augenblicklichen Fahrsituation unter Berücksichtigung der Fahrdynamiksysteme ABS, ASR bzw. ESP Berücksichtigung finden.

Bei Kraftfahrzeugen, die für den Geländeeinsatz ausgelegt sind, kann darüber hinaus die speziell für Geländefahrten ausgelegte Wählhebelsequenz 4AT (4 Räder All Time), N, 4LO (Vierradantrieb mit Untersetzung) sowie 2AT (eine Achse permanent angetrieben) zur Charakterisierung einer augenblicklichen Fahrsituation herangezogen werden. Auch diese Fahrzustände sind in der elektronischen Steuerung des Getriebes durch eine entsprechende Positionierung des Wählhebels des Automatgetriebes bekannt.

Daneben ist es auch möglich, verschiedene Federungsstufen eines hydraulischen oder pneumatisch arbeitenden Federungssystemes eines Kraftfahrzeuges zur Ermittlung der augenblicklichen Fahrsituation heranzuziehen. Die unterschiedlichen Federungsstufen I, II, III, IV, welche an Fahrzeugen mit pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagten Federungssystemen vorwählbar sind, können ebenfalls Eingang in die Berücksichtigung der augenblicklichen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges finden. Auch die die jeweils gewählte Federungsstufe eines pneumatisch bzw. hydraulisch beaufschlagten Federungssystems charakterisierende Größe kann über den zentralen Datenbus 24 innerhalb eines Kraftfahrzeuges von einem zentralen Steuergerät 23 aus weiteren, die Fahrdynamik charakterisierenden Systemen zur Verfügung gestellt werden.

Neben den oben genannten, die augenblickliche Fahrsituation eines Kraftfahrzeuges charakterisierenden Größen lassen sich beispielsweise als Unterfall der Drehraten ω eines Fahrzeuges auch die jeweilige Fahrzeugneigung, beispielsweise unter Heranziehung der Tankfüllstandssensoren, bestimmen. Es kann zur Charakterisierung der augenblicklichen Fahrsituation eines Kraftfahrzeuges durchaus sinnvoll sein, zu bestimmen, ob gerade eine Bergauffahrt oder eine Bergabfahrt bewältigt wird. Neben diesen die Neigung des Kraftfahrzeuges beispielsweise um die Querachse charakterisierenden Eingangsgrößen zur Bestimmung der Fahrsituation und der Fahrdynamik lassen sich auch die Impulse des Fahrzeugbremssystems zur Bestimmung der augenblicklichen Fahrsituation heranziehen, die auch bereits zur Bestimmung eines ABS-Eingriffs herangezogen werden.

Die in der Blockschaltbilddarstellung gemäß Fig. 1 die Fahrsituation charakterisierenden Größen können unmittelbar als Eingangsgröße, beispielsweise bereitgestellt über einen zentralen Datenbus 24, einer Drehmoment-/Anpreßkraftreserveermittlung 12 zugeführt werden. Die Fülle der aufgezählten, die augenblickliche Fahrsituation charakterisierenden Eingangssignale setzt eine entsprechende Leistungsfähigkeit sowohl des zentralen Datenbusses 24 als auch des zentralen Steuergerätes 23 sowie der Drehmoment- /Anpreßkraftermittlung 12 bzw. einer Anpreßkraftsteuerung 18 für eine Kupplung 19 voraus. Abhängig von den Eingangsgrößen, die der Drehmoment-/Anpreßkraftermittlung 12 eingangsseitig aufgegeben werden, ermittelt diese eine fahrsituationsabhängige Anpreßkraftreserve 13 für die Kupplung sowie eine Anpreßkraftreserve 44 für einen Variatorregler einer Automatgetriebestufe 17. Das dieser ersten Drehmoment-/Anpreßkraftreserve 13 entsprechende Ausgangssignal wird einem Eingangssignal 22 einer Anpreßkraftsteuerung 18für die Kupplung 19 überlagert. Das der zweiten Drehmoment-Anpreßkraftreserve 44 für den Variator 17 entsprechende Ausgangssignal wird einem Eingangssignal 22 eines Variatorreglers 16 für eine Automatgetriebestufe 17 überlagert. Die Eingangsgröße 22 des Variatorreglers 16 der Automatgetriebestufe 17 und der Anpreßkraftsteuerung 18 der Kupplung 19 ist ein Drehmomentsignal, welches das vom Variator zu übertragende Drehmoment darstellt, welches im wesentlichen durch die Verbrennungskraftmaschine aufgebracht wird. Bei einer offenstehenden Überbrückungskupplung an einem Drehmomentwandler, kann über diesen eine Drehmomentverstärkung erreicht werden, welche gegebenenfalls bei der Bildung der Eingangsgröße 22 berücksichtigt werden kann.
Der Eingangsgröße 22, d. h. einem Drehmomentsignal, welches das von der Automatgetriebestufe 17 (Variator) zu übertragende Drehmoment darstellt, und die der Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 zugeführt wird, werden in der Drehmoment- /Anpreßkraftermittlung 12 des Variatorreglers 16 und der Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 die ermittelten Drehmoment-/Anpreßkraftreserven 13 bzw. 44 an Summationspunkten 14 bzw. 15 überlagert. Die Eingangsgröße des Variatorreglers 16 sowie der Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 ist somit um die in der Drehmoment- /Anpreßkraftreserveermittlung 12 ermittelten Drehmoment-/Anpreßkraftreserven 13 bzw. 44 ergänzt. Abhängig von der um die Drehmoment-/Anpreßkraftreserven 13 bzw. 44 ergänzten Eingangsgröße 22, welche das Drehmoment charakterisiert, welches von der Automatgetriebestufe 17 (Variator) zu übertragen ist und im wesentlichen durch den Verbrennungsmotor hervorgerufen wird, ermittelt der Variatorregler 16 für die Automatgetriebestufe 17 eines Automatgetriebes 45 bzw. die Anpeßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 Ausgangssignale. Der Variatorregler 16 ermittelt Ausgangssignale 20, d. h. die Ausgangsgrößen F_P und F_S. Die Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19, über welche der sich an der Kupplung 19 einstellende Schlupf zwischen den Reibpartnern eingestellt wird, generiert als Ausgangsgröße das Ausgangssignal 21, gekennzeichnet durch F_K. Aufgrund der Überlagerung des Eingangssignals 22 mit den Drehmoment-/Anpreßkraftreserven 13 bzw. 44, die fahrsituationsabhängig ermittelt werden, ist eine ständige Nachführung der Eingangsgröße des Variatorreglers 16 für die Automatgetriebestufe 17 und die Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 gewährleistet. Die Drehmoment- /Anpreßkraftreserven 13 bzw. 44 werden dem Variatorregler 16 und der Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 an den Summationspunkten 14 bzw. 15 gleichzeitig aufgeprägt, so daß eine unmittelbare Berücksichtigung der Drehmoment-/Anpreßkraftreserven 13 bzw. 44 fahrsituationsabhängig in den durch den Variatorregler 16 und der Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 generierten Ausgangssignalen 20 bzw. 21 gewährleistet ist.
Die erwähnten, die Fahrsituation charakterisierenden Sensor- bzw. Steuersignale n₁ bis n₄, ω, n_G1, n_G2, n_MOT, v_F, h₁, h₂, M_MOT, ü_G, a₁, a₂ sowie die jeweils eingelegten Wählhebelstufen des Automatgetriebes 17 P, D, R, N, 4, 3, 2, 1 bzw. bei Fahrzeugen mit Geländeuntersetzung 4AT, N, 4LO, 2AT bzw. die Federungsstufen charakterisierenden Größen I, II, III und IV können sowohl der Drehmoment-/Anpreßkraftreserveermittlung 12 als auch der Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 direkt aufgegeben werden, wie durch die geschweiften Klammern im Blockschaltbild gemäß der Darstellung in Fig. 1 angedeutet ist.
Fig. 2 zeigt den schematisch dargestellten Aufbau einer Automatgetriebestufe, welche mit einer Kupplung zusammenarbeitet.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht hervor, daß eine Kupplung 19 auf der Abtriebsseite der Automatgetriebestufe 17 (Variator) angeordnet ist. Eine Antriebswelle 31 erstreckt sich von der Kupplung 19 zum Antriebsstrang der Räder des Kraftfahrzeuges. In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2 umfaßt die Kupplung 19 ein erstes Kupplungsteil 32 sowie ein zweites Kupplungsteil 33. Das erste Kupplungsteil 32 ist auf der Antriebswelle 31 des Antriebsstranges aufgenommen. Das zweite Kupplungsteil 33 ist auf einer Abtriebswelle 37 der Automatgetriebestufe 17 (Variator) aufgenommen und wird von einem in axialer Richtung fixierten Scheibenelement 38.1 einer ersten Scheibenanordnung 38 der Automatgetriebestufe 17 (Variator) angetrieben.
Der erste Kupplungsteil 32 umfaßt Kupplungsscheiben 34, von denen in axiale Richtung mehrere hintereinanderliegend angeordnet sein können. Zu den Ausnehmungen der einzelnen Kupplungsscheiben 34 des ersten Kupplungsteils 32 korrespondierend sind am zweiten Kupplungsteil 33 ebenfalls Kupplungsscheiben 35 ausgebildet. Je nach Anzahl der in Axialerstreckung der Kupplung 19 an den Kupplungsteilen 32 bzw. 33 ausgebildeten Kupplungsscheiben 34 bzw. 35 lassen sich unterschiedlich große Drehmomente von einer Automatgetriebestufe 17 (Variator) an die Kupplung 19 und von dieser in den Antriebsstrang an die Räder des Kraftfahrzeuges übertragen. Die Überdeckung, mit welchen sich die einzelnen Kupplungsscheiben 34 bzw. 35 der Kupplung 19 in radiale Richtung überdecken, ist mit Bezugszeichen 36 und dem zugehörigen Doppelpfeil angedeutet. Die in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2 eine Stirnseite des ersten Kupplungsteils 32 beaufschlagende Anpreßkraft F_K, korrespondierend zum Ausgangssignal 21 des der Kupplung 19 zugeordneten Anpreßkraftsteuerung 18 wird fahrsituationsabhängig so beeinflußt, daß bei einer entsprechenden Höhe der Anpreßkraft F_K, die auf die Kupplung 19 wirkt, ein Schlupf zwischen den einzelnen Kupplungsscheiben 34 bzw. 35 des ersten Kupplungsteils 32 und des zweiten Kupplungsteils 33 verhindert wird. Dies kann beispielsweise in einer Fahrsituation erwünscht sein, in welcher das Kraftfahrzeug beschleunigt bzw. in welcher eine Anhängelast bei einem Kraftfahrzeug mit Anhängerkupplung eine lange Steigerung hinaufbewegt werden muß.
Die Abtriebswelle 37 der Automatgetriebestufe 17 (Variator) nimmt das bereits erwähnte erste in axiale Richtung festgelagerte Scheibenelement 38.1 einer ersten Scheibe 38 der Automatgetriebestufe 17 auf. Bei der in Fig. 2 dargestellten Automatgetriebestufe 17 (Variator) handelt es sich um eine stufenlos, unter Last schaltbare Automatgetriebestufe 17, deren Übertragungselement durch einen Stahlgliederriemen 40 gebildet ist. Die erste Scheibe 38 der Automatgetriebestufe 17 umfaßt das bereits erwähnte, in axialer Richtung fixierte, fest angeordnete Scheibenelement 38.1 sowie ein zu diesem in axiale Richtung bewegbares zweites axial verschiebbares Scheibenelement 38.2. An ihren jeweils dem in Riemenform ausgebildeten Übertragungselement 40 zuweisenden Seiten sind die Scheibenelemente 38.1 bzw. 38.2 mit einem Flankenverlauf 41 ausgebildet, so daß sich ein in radiale Richtung erweiternder Abstand zwischen den Innenseiten der Scheibenelemente 38.1 bzw. 38.2 der ersten Scheibe 38 der Automatgetriebestufe 17 einstellt. Entsprechend des sich einstellenden axialen Abstandes zwischen den Innenkonturen der ersten Scheibe 38.1 bzw. 38.2 stellt sich die radiale Umfangserstreckung ein, auf der das jeweilige Übertragungselement 40 abläuft.
In einem axialen Abstand zur Abtriebswelle 37 der Automatgetriebestufe 17 (Variator) versetzt ist in Fig. 2 eine Antriebswelle 42 der Automatgetriebestufe 17 dargestellt. Die Antriebswelle 42 der Automatgetriebestufe 17 umfaßt eine analog zur ersten Scheibe 38 ausgebildete zweite Scheibe 39. Die zweite Scheibe 39 umfaßt ein in axialer Richtung fixiertes, stationär angeordnetes festes Scheibenelement 39.1, welches drehfest auf der Antriebswelle 42 der Automatgetriebestufe 17 aufgenommen ist. Diesem ersten in axialer Richtung fest gelagerten Scheibenelement 39.1 ist gegenüberliegend ein in axiale Richtung in Bezug auf die Antriebswelle 42 verschiebbares zweites Scheibenelement 39.2 zugeordnet. Die Scheiben 38 bzw. 39 der Automatgetriebestufe 17 können auch je nach axialem Abstand der Abtriebswelle 37 bzw. der Antriebswelle 42 der Automatgetriebestufe 17 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so daß sich ein weiter Bereich einzustellender Übersetzungsverhältnisse ü_G der Automatgetriebestufe 17 (Variator) stufenlos unter Last einstellen läßt.
Auch die dem riemenförmig ausgebildeten Übertragungselement 40 zuweisenden Innenseiten des fest gelagerten Scheibenelementes 39.1 und des zu diesem korrespondierend verschiebbar auf der Antriebswelle 42 aufgenommenen zweiten Scheibenelements 39.2 sind mit einem sich in radiale Richtung ändernden Durchmesser versehen, so daß sich bei entsprechender Axialbewegung der zweiten Scheibenelemente 39.1 bzw. 39.2 relativ zu den fest angeordneten Scheibenelementen 38.1 bzw. 38.2 unterschiedliche radiale Ablaufwege des Übertragungselementes 40 zwischen der ersten Scheibe 38 und der zweiten Scheibe 39 und damit unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse ü_G der Automatgetriebestufe 17 (Variator) stufenlos einstellen lassen.
Aus der schematischen Wiedergabe der Automatgetriebestufe 17 (Variator) in Fig. 2 geht hervor, daß die zweiten Scheibenelemente 38.2 bzw. 39.2 durch Anpreßkräfte F_P, hinsichtlich des zweiten Scheibenelementes 39.2 bzw. durch eine Anpreßkraft F_S hinsichtlich des zweiten Scheibenelementes 38.2 der der Kupplung zugeordneten ersten Scheibe 38 beaufschlagt sind. Die Anpreßkräfte entsprechen den Ausgangssignalen 20, die vom Variatorregler 16 der Automatgetriebestufe 17 unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges generiert werden.
Durch die die beweglichen Scheibenelemente 38.2 bzw. 39.2 axial beaufschlagenden Anpeßkräfte F_S bzw. F_P kann erreicht werden, daß sich in der Automatgetriebestufe 17 (Variator) ein schlupffreier Betrieb einstellt. Gleichzeitig kann fahrsituationsabhängig auch an der Kupplung 19 durch entsprechendes Aufbringen einer die Kupplung 19 beaufschlagenden Anpreßkraft F_K fahrsituationsabhängig ein schlupffreier Betrieb der Kupplung 19, d. h. eine relativgeschwindigkeitsfreie Verdrehung der Kupplungsteile 32 und 33 zueinander erreicht werden. Die Anpreßkräfte F_K bzw. F_P und F_S werden durch die Drehmoment- bzw. Anpreßkraftreserveermittlung 12 beeinflußt und ermöglichen eine unmittelbare Berücksichtigung der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges, in welcher die über den Variatorregler 16 geregelte Automatgetriebestufe 17 (Variator) und die über die Anpreßkraftsteuerung 18 für die Kupplung 19 berücksichtigten Parameter enthalten sind. Die Verbrennungskraftmaschine ist an die Antriebswelle 42 der Automatgetriebestufe 17 (Variator) angekoppelt, wobei zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebswelle 42 beispielsweise eine (nicht dargestellte) Hydraulikpumpe und ein ebenfalls nicht dargestellter Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung als Anfahrelement angeordnet sein können. Die Kupplung 19 befindet sich auf der Abtriebsseite der Automatgetriebestufe 17 (Variator). Jedoch gibt es auch Getriebekonfigurationen, bei denen die Kupplung 19 auf der Antriebsseite der Automatgetriebestufe 17 (Variator) angeordnet sein kann. Gemäß dieser alternativen Ausführungsform befindet sich die Kupplung 19 auf dem Weg zwischen einem Verbrennungsmotor und der Primärscheibe 39.
Die Fahrsituationen, welche aus den aufgezählten Eingangsgrößen ermittelt werden, werden vorzugsweise in der elektronischen Steuerung der Automatgetriebestufe 17 (Variator) des Kraftfahrzeuges klassifiziert. Abhängig von der Positionierung des Wählhebels der Automatgetriebestufe 17 lassen sich der Stillstand oder eine dem Stillstand nahekommende Fahrsituation des Fahrzeugs bei gewählter Wählhebelstellung P oder N erkennen. Ferner läßt sich der Stillstand des Fahrzeuges oder einem diesem entsprechender Fast-Stillstand bei eingelegter Wählhebelstufe D (vorwärts) bzw. bei eingelegter Wählhebelstufe R (rückwärts) erkennen und entsprechend klassifizieren. Darüber hinaus können bei den eingelegten Wählhebelstufen D bzw. R des Wählhebels der Automatgetriebestufe 17 (Variator) langsame Fahrt mit geringer Last sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung mit konstanter Geschwindigkeit erfaßt und klassifiziert werden. Bei Vorwärtsfahrt in Wählhebelstufe D läßt sich ein Beschleunigen unter hoher Last erfassen und klassifizieren, wohingegen auch eine Beschleunigung unter hoher Last in Wählhebelposition R erfaßbar ist, was jedoch als Fahrsituation eher selten in Betracht kommt, aber nicht völlig auszuschließen ist. Eine schnelle Autobahnfahrt läßt sich beispielsweise über die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Überschreiten einer Geschwindigkeitsschwelle bei Wählhebelposition D der Automatgetriebestufe 17 (Variator) detektieren. Ein Fahren mit hoher Motor- bzw. Getriebedrehzahl in Wählhebelposition D (Vorwärtsfahrt) bei Passage einer Steigung läßt sich ebenfalls erkennen. Bei in Position N (Neutral) eingestellter Wählhebelposition kann ein Fahren ohne Kraftschluß zu den das Kraftfahrzeug antreibenden Rädern ermittelt werden, was einem Abwärtsrollen oder einem Ausrollen eines Kraftfahrzeuges gleichkommt. Demgegenüber läßt sich auch das Bewegen des Kraftfahrzeuges auf einer Schlechtwegstrecke mit geringer Geschwindigkeit und unterschiedlichen Raddrehzahlen n₁. . .n₄ detektieren, ebenso wie die Aktivierung des ASR-Eingriffes oder des ABS- Eingriffes. Darüber hinaus ist das Fahren in den Wählhebelstufen D bzw. R mit angezogener Handbremse als Fahrsituation detektierbar, ebenso wie das Fahren in einem elektronischen Notlauf oder einem teilweisen elektronischen Notlauf der das Kraftfahrzeug antreibenden Verbrennungskraftmaschine. Im Stadtbetrieb läßt sich ein Betrieb des Kraftfahrzeuges in den Fahrsituationen Anlassen des Motors bei Start/Stop-Betrieb detektieren. Bezugszeichenliste n₁. . .n₄ Raddrehzahlen
ω Fahrzeugdrehrate
n_G1, n_G2 Getriebedrehzahl
n_MOT Motordrehzahl
v_F Fahrzeuggeschwindigkeit
h₁, h₂ Fahrpedalsignale, Bremspedalsignale
M_MOT Motordrehmoment
s_MOT Betriebszustand Motorsteuerung
ü_G Übersetzung Getriebe
a₁, a₂ Kupplungssignale
P, D, R, N; 4, 3, 2, 1 Wählhebelpositionen Automatgetriebestufe 17
4AT, N, 4LO, 2AT Wählhebelpositionen Geländemodus
I, II, III, IV Fahrwerkdämpfungsstufen
12 Drehmoment-/Anpreßkraftreserveermittlung
13 Anpreßkraftreserve (Kupplung)
14 erster Summationspunkt
15 zweiter Summationspunkt
16 Variatorregler Automatgetriebestufe
17 Automatgetriebestufe (Variator)
18 Anpreßkraftsteuerung Kupplung (Schlupfregler)
19 Kupplung
20 Ausgangssignale F_S, F_P Variatorregler 16
21 Ausgangssignal F_K für Anpreßkraftsteuerung 18 für Kupplung
22 Eingangsdrehmoment M_E
23 Steuergerät
24 zentraler Bus
30 Abtriebsdrehmoment
31 Antriebswelle zum Radantrieb
32 erster Kupplungsteil
33 zweiter Kupplungsteil
34 Kupplungsscheiben erster Kupplungsteil
35 Kupplungsscheiben zweiter Kupplungsteil
36 Übergriff
37 Abtriebswelle Automatgetriebestufe 17 (Variator)
38 erste Scheibe
38.1 axial fixiertes Scheibenelement
38.2 axial verschiebbares Scheibenelement
39 zweite Scheibe
39.1 axial fixiertes Scheibenelement
39.2 axial verschiebbares Scheibenelement
40 Übertragungselement
41 Flankenkontur
42 Antriebswelle Automatgetriebestufe 17
43 tatsächliches Eingangsdrehmoment M_AN Automatgetriebestufe 17
44 Anpreßkraftreserve (Variator)
45 Automatgetriebe

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Betriebsweise einer mit einer Automatgetriebestufe (17) zusammenarbeitenden Kupplung (19), wobei der Automatgetriebestufe (17) ein Variatorregler (16) und der Kupplung (19) eine Anpreßkraftsteuerung (18) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von erkannten und klassifizierbaren Fahrsituationen erste und zweite Drehmoment-/Anpreßkraftreserven (13, 44) ermittelt werden und eine Eingangsgröße M_E (22) des Variatorreglers (16) und der Anpreßkraftsteuerung (18) zugeführt werden, deren Ausgangssignale (20, 21) die Betriebsweise der Automatgetriebestufe (17) und der Kupplung (19) beeinflussen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßkraftsteuerung (18) für die Kupplung (19) ein Schlupfregler zugeordnet ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße M_E (22) ein Drehmomentsignal darstellt, welches das von der Automatgetriebestufe (17) (Variator) zu übertragende Drehmoment repräsentiert, welches im wesentlichen von einer Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird und gegebenenfalls von zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einer Antriebswelle (42) der Automatgetriebestufe (17) vorhandenen weiteren Getriebestufe oder Verbrauchern verstärkt bzw. verringert wird

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrsituationsabhängig ermittelte Drehmoment-/Anpreßkraftreserve (44) der Eingangsgröße (22) des Variatorreglers (16) an einem ersten Summationspunkt (14) zugeführt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrsituationsabhängig ermittelte Drehmoment-/Anpreßkraftreserve (13) der Eingangsgröße (22) der Anpreßkraftsteuerung (18) an einem zweiten Summationspunkt (15) zugeführt wird.

6. Verfahren gemäß der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der fahrsituationsabhängigen Drehmoment-/Anpreßkraftreserven (13, 44) zu den Summationspunkten (14, 15) gleichzeitig erfolgt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (20, 21) des Variatorreglers (16) bzw. der Anpreßkraftsteuerung (18) auf Übertragungselemente (38, 39) der Automatgetriebestufe (17) bzw. auf Kupplungsteile (32, 33) wirkende Anpreßkräfte F_S, F_P; F_K repräsentieren.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen P, D, R, N; 4, 3, 2, 1 des Wählhebels des Automatgetriebes (45) in die Erfassung und Klassifizierung der Fahrsituation eingehen.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen 4AT, N, 4LO, 2AT des Wählhebels des Automatgetriebes (45) im Modus Geländefahrt in die Erkennung und Klassifizierung der Fahrsituation eingehen.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrwerkdämpfungsstufen I, II, III und IV eines hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Federungssystems eines Kraftfahrzeuges bei der Erkennung und Klassifizierung der Fahrsituationen berücksichtigt werden.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erkennung und Klassifizierung der Fahrsituation die Fahrdynamik beeinflussende Größen n₁, n₂, n₃, n₄; ω, n_MOT, v_F, M_MOT berücksichtigt werden.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erkennung und Klassifizierung der Fahrsituation Kupplungs- und Getriebegrößen n_G1, n_G2; ü_G, a₁, a₂ berücksichtigt werden.

13. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erkennung und Klassifizierung der Fahrsituation des Kraftfahrzeuges die Fahrpedalsignale h₁, h₂ berücksichtigt werden.

14. Verfahren gemäß der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fahrsituation charakterisierenden Größen (P, D, R, N; 4, 3, 2, 1; 4AT, N, 4LO, 2AT; I, II, III, IV; n₁, n₂, n₃, n₄; ω, n_MOT, v_F; n_G1, n_G2; M_MOT, ü_G, a₁, a₂; h₁, h₂ über ein zentrales Bussystem (24) der Drehmoment-/Anpreßkraftreserveermittlung (12) zugeführt werden.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrsituation charakterisierende Größen (P, D, R, N; 4, 3, 2, 1; 4AT, N, 4LO, 2AT; I, II, III, IV; n₁, n₂, n₃, n₄; ω, n_MOT, v_F; n_G1, n_G2, M_MOT, ü_G, a₁, a₂; h₁, h₂ der der Kupplung (19) zugeordneten Anpreßkraftsteuerung (18) als Eingangsgrößen zugeführt werden.

16. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erkennung und Klassifizierung der Fahrsituationen Betriebsparameter n_mot, M_MOT, s_MOT der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt werden.

17. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung einer ein Eingangsdrehmoment repräsentierenden Eingangsgröße (22) M_e mindestens eines der folgenden Signale berücksichtigt wird:

- das von einer Motorsteuerung ermittelte Motordrehmoment M_MOT,

- die Motordrehzahl m_MOT und aus ihr abgeleitete Größen,

- Getriebedrehzahlen n_G1, n_G2 und

- Kupplungssignale a₁, a₂