DE19719457A1 - Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Automatikgetriebes zum Hochschalten mit variabler Stufe im Hinblick auf den Radschlupf - Google Patents
Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Automatikgetriebes zum Hochschalten mit variabler Stufe im Hinblick auf den RadschlupfInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gang
schaltsteuerung eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs
und insbesondere auf eine Verbesserung bei einer Gang
schaltsteuerung eines Automatikgetriebes, die den Reifen
schlupf von Fahrzeugrädern verringert.
Das Automatikgetriebe von Fahrzeugen wird im allgemei
nen durch eine Gangschaltsteuerungsvorrichtung in einer
solchen Weise gesteuert, daß dieses entsprechend einem Ver
gleich zwischen der Motordrosselöffnung und der Fahrzeugge
schwindigkeit zwischen einer Vielzahl von Schaltstufen ge
schaltet wird, so daß, wenn das Fahrzeug vom Stillstand aus
gestartet wird und allmählich beschleunigt wird, das Auto
matikgetriebe entsprechend einem relativen Ansteigen der
Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf die Drosselöffnung
zu einer höheren Schaltstufe aufeinanderfolgend hochge
schaltet wird, oder, wenn das Fahrzeug von einem Fahrzu
stand mit hoher Geschwindigkeit verlangsamt wird, das Auto
matikgetriebe entsprechend einer Relativverringerung der
Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf die Drosselöffnung
zu einer niedrigeren Schaltstufe aufeinanderfolgend herun
tergeschaltet wird. Zusätzlich zu einer solchen gleichmäßi
gen Schaltstufenänderungssteuerung ist es bekannt, die
Schaltstufenänderung des Automatikgetriebes zu steuern, so
daß die Stufe hochgeschaltet wird, wenn das Schlupfverhält
nis des Antriebsrades in Richtung der Verlangsamung des
Fahrzeugs übermäßig wird, wobei bezweckt wird, die Fahrsta
bilität des Fahrzeugs zu verbessern, wie es in der japani
schen Patentoffenlegungsschrift 6-34 038 beschrieben ist, da
die Kraft, die ein Gleiten des Antriebsrades entlang der
Straßenoberfläche hervorrufen würde, die Vektoraddition
einer Seitenkraft, die durch eine im kurvenfahrenden Fahr
zeug erzeugten Zentrifugalkraft bedingt auf das Antriebsrad
wirkt, und einer Längskraft ist, die auf das Antriebsrad
entsprechend dem Längsschlupf wirkt und durch ein Hoch
schalten des Getriebes verringert werden kann, wenn das
Schlupfverhältnis in Richtung der Verlangsamung des Fahr
zeugs gerichtet ist. Die Verbesserung der Kurvenfahrstabi
lität durch ein solches Hochschalten des Automatikgetriebes
im Hinblick auf eine übermäßige Erhöhung des Längsschlupfes
des Antriebsrades wird effektiver erhalten, wenn das Ge
triebe um mehrere Stufen, wenn dieses möglich ist, hochge
schaltet wird. Wenn jedoch das Getriebe um ein größere Zahl
an Schaltstufen hochgeschaltet wird, wird das Antriebs
drehmoment des Antriebsrades um ein entsprechend größeres
Verhältnis verringert, was im wesentlichen die Leistungs
kenndaten des Fahrzeugs beeinflußt.
Im Hinblick auf die vorstehend genannten widersprüchli
chen Bedingungen für ein Hochschalten des Automatikgetrie
bes zur Verbesserung der Kurvenfahrstabilität eines Fahr
zeugs und zum Absichern der Leistungskenndaten des Fahr
zeugs ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Anzahl der Stufen des Hochschaltens des Automatikge
triebes eines Fahrzeugs im Hinblick auf eine übermäßige Er
höhung des Schlupfverhältnisses seines Antriebsrades in
kritischerer Weise zu optimieren.
Um eine solche Aufgabe zu lösen schlägt die vorliegende
Erfindung eine Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Auto
matikgetriebes eines Fahrzeugs vor, das ein Paar von An
triebsrädern und ein Paar von getriebenen Rädern hat, die
aufweist:
eine Einrichtung zum Schätzen des Schräglaufwinkels von zumindest einem Rad des Paares von Antriebsrädern,
eine Einrichtung zum Schätzen des Schlupfverhältnisses des zumindest einen Antriebsrades,
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Hochschaltens des Automatikgetriebes, wenn der Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses größer als sein Schwellwert ist, und
eine Einrichtung zum Ausführen des Hochschaltens des Automatikgetriebes entsprechend dem Hochschalten, das durch die Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde,
wobei die Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hoch schalten um eine höhere Anzahl an Stufen in einem verfügba ren Bereich im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses bestimmt, wenn der Absolutwert des ge schätzten Schräglaufwinkels größer ist.
eine Einrichtung zum Schätzen des Schräglaufwinkels von zumindest einem Rad des Paares von Antriebsrädern,
eine Einrichtung zum Schätzen des Schlupfverhältnisses des zumindest einen Antriebsrades,
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Hochschaltens des Automatikgetriebes, wenn der Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses größer als sein Schwellwert ist, und
eine Einrichtung zum Ausführen des Hochschaltens des Automatikgetriebes entsprechend dem Hochschalten, das durch die Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde,
wobei die Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hoch schalten um eine höhere Anzahl an Stufen in einem verfügba ren Bereich im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses bestimmt, wenn der Absolutwert des ge schätzten Schräglaufwinkels größer ist.
Wenn die Anzahl der Stufen des Hochschaltens des Auto
matikgetriebes im Hinblick auf eine übermäßige Erhöhung des
Schlupfverhältnisses des Antriebsrades eines Fahrzeugs bei
größerem Absolutwert des geschätzten Schräglaufwinkels als
eine höhere Anzahl von Stufen innerhalb eines verfügbaren
Bereiches im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten
Schlupfverhältnisses des Antriebsrades bestimmt wird, kann
die Anzahl der Gänge des Hochschalten des Automatikgetrie
bes im allgemeinen auf ein Minimum kritisch begrenzt wer
den, so daß diese die Optimierung der Leistungskenndaten
des Fahrzeugs durch das Primärgangschalten des Automatikge
triebes nicht beeinflußt, während ein rechtzeitiges Hoch
schalten des Getriebes wirksam vorgenommen wird, um die
Seitenhaftungsfähigkeit des Antriebsrades gegenüber der
Seitenkraft, die auf dieses wirkt, zu erhöhen, wenn das
Fahrzeug eine Kurve beschreibt, um dadurch die Kurven
fahrstabilität des Fahrzeugs zu verbessern, da, wie es wei
ter unten verständlich wird, die Notwendigkeit zur Verrin
gerung des Schlupfverhältnisses des Antriebsrades zum Zweck
der Fahrstabilisierung im allgemeinen größer ist, wenn der
Absolutwert des Schräglaufwinkels des Antriebsrades größer
ist.
Genauer gesagt und bei kritischer Betrachtung des vor
stehend genannten Konzeptes der vorliegenden Erfindung kann
die Hochschaltbestimmungseinrichtung in gewünschter Weise
eine Einrichtung aufweisen, die die Reifenhaftung des zu
mindest einen Antriebsrades auf der Grundlage des geschätz
ten Schräglaufwinkels und des geschätzten Schlupfverhält
nisses schätzt, und kann das Hochschalten bestimmen, so daß
die geschätzte Reifenhaftung durch eine Minimalanzahl an
Schaltstufenänderungen in einer solchen Weise angenähert
wird, daß sich diese in einem für diese vorbestimmten Haf
tungsbereich befindet.
Genauer gesagt kann die Hochschaltbestimmungseinrich
tung den Haftungsbereich als ein Gebiet vorbestimmen, das
innerhalb einer Ellipse in einem Koordinatensystem aus Ab
szisse und Ordinate definiert ist, das eine Koordinierung
des Schräglaufwinkels und des Schlupfverhältnisses des zu
mindest einen Antriebsrades vornimmt, wobei die Ellipse
einen ersten Radius entlang einer Achse aus Abszisse oder
Ordinate und einen zweiten Radius entlang der anderen Achse
aus Abszisse und Ordinate hat, und wobei der erste Radius
ein solcher Wert des Schräglaufwinkels ist, der als Maximum
angesehen wird, das für das zumindest eine Antriebsrad ge
stattet ist, wenn das Schlupfverhältnis von diesem Null
ist, und wobei der zweite Radius einen solchen Wert des
Schlupfverhältnisses hat, der als Maximum angesehen wird,
das für das zumindest eine Antriebsrad gestattet ist, wenn
der Schräglaufwinkel von diesem Null ist.
In den beiliegenden Zeichnungen ist/sind:
Fig. 1 eine graphische Darstellung eines Ausführungs
beispiels der Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung, die in ein Automatikgetriebe
eines Fahrzeuges (nicht gezeigt) eingebaut gezeigt ist und
mit Daten unterschiedlicher Parameter versorgt wird, die in
einem modernen Fahrzeug, das mit einem Fahrstabilitätsteue
rungssystem ausgerüstet ist, zur Verfügung stehen,
Fig. 2 ein Fließbild, das ein Ausführungsbeispiel des
Betriebes der Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die ein allgemeines
Beispiel eines Gangschaltplanes des Automatikgetriebes
eines Fahrzeugs zeigt, und
die Fig. 4A und 4B graphische Darstellungen, die Bei
spiele zum Bestimmen des Hochschaltens des Automatikgetrie
bes an einem Koordinatensystem aus Schräglaufwinkel und
Schlupfverhältnis des Antriebsrades zeigen.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung in bezug
auf ein Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die beiliegen
den Zeichnungen detaillierter beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Automatikgetriebe, das im wesentli
chen mit 10 bezeichnet ist, an einen Motor 12 eines Fahr
zeugs, wie zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs, das in der
Fig. nicht gezeigt ist, angebaut, wobei das Fahrzeug ein
Paar von Antriebsrädern, ein Paar von getriebenen Rädern
und einen Fahrzeugaufbau, der durch diese aufgehangen ist,
hat, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Das Automa
tikgetriebe 10 weist einen Drehmomentwandler 14 vom her
kömmlichen Typ, einen Umschaltgetriebemechanismus 16 mit
einer Abtriebswelle 16a, die über ein Differentialgetriebe
mit herkömmlichem Aufbau, das nicht in der Fig. gezeigt
ist, mit dem Paar von Antriebsrädern verbunden ist, und
eine Hydraulikkreiseinrichtung 18 zum Umschalten des Ge
triebemechanismus 16 auf. Die Hydraulikkreiseinrichtung 18
weist eine Vielzahl von Magnetventilen auf, die dazu geeig
net sind, durch elektrische Signale gesteuert zu werden.
Ein solcher Gesamtaufbau des Automatikgetriebes 10 ist im
Stand der Technik in unterschiedlichen Arten bekannt, wie
es zum Beispiel im US-Patent 5,029,493 gezeigt ist, das dem
Anmelder der vorliegenden Anmeldung zugewiesen ist.
Die Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend der
vorliegenden Erfindung wird mit 20 angegeben und weist
einen Mikrocomputer 22 und eine Treiberschaltung 24 auf.
Der Mikrocomputer 22 kann einen herkömmlichen Aufbau haben,
der eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Festspeicher,
einen Direktzugriffsspeicher, eine Ein
gabe/Ausgabeeinrichtung und einen gemeinsamen Bus, der
diese Elemente miteinander verbindet, hat. Die Treiber
schaltung 24 ist dazu geeignet, elektrische Ströme zum Be
tätigen der Magnetventile der Hydraulikkreiseinrichtung 18
auf der Grundlage von elektronischen Steuersignalen zu er
zeugen, die durch den Mikrocomputer 22 erzeugt werden.
Der Mikrocomputer 22 wird mit Signalen gespeist, die
eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwin
digkeitssensor 26, eine Querbeschleunigung Gy, die auf den
Fahrzeugaufbau wirkt, von einem Querbeschleunigungssensor
28, die Giergeschwindigkeit γ des Fahrzeugaufbaus von einem
Giergeschwindigkeitssensor 30, die Fahrzeuggeschwindigkeit
Vwi (i = fl, fr, rl, rr) des vorderen linken, des vorderen
rechten, des hinteren linken und des hinteren rechten Rades
von den Radgeschwindigkeitssensoren 32, die Motordrehzahl N
von einem Motorumdrehungssensor 34, die Drosselöffnung Th
von einem Drosselöffnungssensor 36 und den Lenkwinkel θ,
von einem Lenkrad, das in der Fig. nicht gezeigt ist, von
einem Lenkwinkelsensor 38 darstellen.
Der Aufbau der Gangschaltsteuerungsvorrichtung 20 der
vorliegenden Erfindung wird in Form ihres Steuervorgangs
beschrieben, da der Aufbau der Vorrichtung im wesentlichen
der Aufbau der Software ist, die im Mikrocomputer 22 ent
halten ist.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Betätigung der
Gangschaltsteuerungsvorrichtung 20 in Form eines Fließbil
des. Der Betrieb entsprechend diesem Fließbild wird mit dem
Schließen eines Zündschalters des Fahrzeugs, der in der
Figur nicht gezeigt ist, gestartet und mit einem Zyklus, wie
zum Beispiel mit einigen 10 Mikrosekunden, zyklisch wieder
holt, bis der Zündschalter geöffnet wird.
Wenn der Steuervorgang begonnen wird, werden in Schritt
10 Signale, wie zum Beispiel V, usw., eingelesen.
In Schritt 20 berechnet der Mikrocomputer 22 auf der
Grundlage der eingelesenen Werte der Fahrzeuggeschwindig
keit V und der Drosselöffnung Th unter Bezugnahme auf einen
Plan für das gleichmäßige Gangschalten, wie diese zum Bei
spiel im Verzeichnis in Fig. 3 gezeigt ist, eine Soll
schaltstufe Rt, die für jeden momentanen augenblicklichen
Unterschied von V über Th einzustellen ist. Der Gangschalt
plan, der in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Beispiel für die
aus dem Stand der Technik bekannten Pläne. Wie es im Stand
der Technik bekannt ist muß, wenn sich die Sollschaltstufe
Rt, das heißt der Sollpunkt von V über Th, an der rechten
Seite des momentanen Punktes von V über Th eine der Hoch
schaltlinien 1 → 2, 2 → 3 und 3 → 4 kreuzend befindet, das Ge
triebe entsprechend dem herkömmlichen gleichmäßigen Gang
schalten die entsprechende Hochschaltlinie kreuzend hoch
geschaltet werden, während, wenn sich die Sollschaltstufe
Rt an der linken Seite der momentanen Schaltstufe eine der
Herunterschaltlinien 1 ← 2, 2 ← 3 und 3 ← 4 kreuzend be
findet, das Getriebe entsprechend dem herkömmlichen gleich
mäßigen Gangschalten die entsprechende Herunterschaltlinie
kreuzend heruntergeschaltet werden muß.
In Schritt 30 berechnet der Mikrocomputer 22 einen
Schräglaufwinkel αr des Antriebsrades bezüglich zumindest
einem Rad des Paares von Hinterrädern, wenn das Fahrzeug
Hinterradantrieb hat, oder einen Schräglaufwinkel αf des
Antriebsrades bezüglich zumindest einem Rad des Paares von
Vorderrädern, wenn das Fahrzeug Vorderradantrieb hat, wie
folgt:
Als erstes wird die Differenz zwischen der Querbe schleunigung Gy des Fahrzeugaufbaus, die durch den Querbe schleunigungssensor 28 erfaßt wird, und einem Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwin digkeitssensor 26 erfaßt wird, und Giergeschwindigkeit γ des Fahrzeugaufbaus, die durch den Giergeschwindigkeitssen sor 30 erfaßt wird, berechnet, wie z. B. Gy - V × γ; dann wird die Differenz über der Zeit integriert, um eine Sei tengleitgeschwindigkeit Vy des Fahrzeugs zu erhalten; dann wird die Seitengleitgeschwindigkeit Vy durch die Längsge schwindigkeit Vx des Fahrzeugs dividiert (diese kann durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeugge schwindigkeitssensor 26 erfaßt wird, ersetzt werden), um den Schlupfwinkel bzw. Schwimmwinkel β des Fahrzeugaufbaus zu erzeugen (genauer gesagt den Schwimmwinkel des Fahrzeug aufbaus an seinem Massemittelpunkt).
Als erstes wird die Differenz zwischen der Querbe schleunigung Gy des Fahrzeugaufbaus, die durch den Querbe schleunigungssensor 28 erfaßt wird, und einem Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwin digkeitssensor 26 erfaßt wird, und Giergeschwindigkeit γ des Fahrzeugaufbaus, die durch den Giergeschwindigkeitssen sor 30 erfaßt wird, berechnet, wie z. B. Gy - V × γ; dann wird die Differenz über der Zeit integriert, um eine Sei tengleitgeschwindigkeit Vy des Fahrzeugs zu erhalten; dann wird die Seitengleitgeschwindigkeit Vy durch die Längsge schwindigkeit Vx des Fahrzeugs dividiert (diese kann durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeugge schwindigkeitssensor 26 erfaßt wird, ersetzt werden), um den Schlupfwinkel bzw. Schwimmwinkel β des Fahrzeugaufbaus zu erzeugen (genauer gesagt den Schwimmwinkel des Fahrzeug aufbaus an seinem Massemittelpunkt).
Dann wird im Fall eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb,
wobei der Längsabstand zwischen einer Hinterachse und dem
Massemittelpunkt des Fahrzeugaufbaus als Lr bezeichnet
wird, der Schräglaufwinkel der Hinterräder wie folgt be
rechnet:
αr = -β + Lr × γ/V
Da in einem gewöhnlichen Fahrzeug mit Hinterradantrieb
das Paar von hinteren Antriebsrädern nicht gelenkt wird,
kann αr, das gemäß Vorbeschreibung berechnet wurde, für
beide Räder des Paares von Hinterrädern angewendet werden,
wobei eines an der Innenseite der Kurve und das andere an
der Außenseite der Kurve vorgesehen ist, und wobei zwischen
den Rädern an den entgegengesetzten Seiten keine spezielle
Kompensation bezüglich der Differenz beim Krümmungsradius
vorgenommen wird.
Im Falle eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb, wobei
der Längsabstand zwischen einer Vorderachse und dem Masse
mittelpunkt des Fahrzeugaufbaus als Lf bezeichnet wird und
der Lenkwinkel des Vorderrades bezüglich zumindest einem
Rad des Paares von vorderen Antriebsrädern mit δ bezeichnet
wird, wird der Schräglaufwinkel Lf des einen vorderen An
triebsrades wie folgt berechnet:
αf = δ - β - Lf × γ/V
Beim gewöhnlichen Fahrzeug mit Vorderradantrieb sind
die Vorderräder ebenfalls die lenkenden Räder des Fahr
zeugs. Der Lenkwinkel des Vorderrades, das an der Innen
seite der Kurve vorgesehen ist, ist im allgemeinen größer
gestaltet, als der des Vorderrades, das an der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, um die Differenz des Krümmungsra
dius auszugleichen, der vom Vorderrad, das an der Innen
seite vorgesehen ist, und dem, das an der Außenseite der
Kurve vorgesehen ist, beschrieben wird. Daher ist der Win
kel δ in der vorstehenden Gleichung, der aus dem durch den
Sensor 38 erfaßten Drehwinkel θ des Lenkrades umgewandelt
wird, in Abhängigkeit davon, ob der Schräglaufwinkel αf be
züglich dem Vorderrad, das an der Innenseite der Kurve vor
gesehen ist, oder dem Vorderrad, das an der Außenseite der
Kurve vorgesehen ist, berechnet wird, verschieden. Unter
Berücksichtigung der Tatsache, daß die Vertikallast an den
Rädern von dem Rad, das an der Innenseite der Kurve vorge
sehen ist, zu dem Rad, daß an der Außenseite der Kurve vor
gesehen ist, unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft ver
schoben wird, und daß die Reifenhaftung gegenüber der Last
fläche im allgemeinen zur Vertikallast an dem Rad propor
tional ist, wodurch das Rad, das an der Innenseite der
Kurve vorgesehen ist, stärker als das Rad, das an der
Außenseite der Kurve vorgesehen ist, dazu neigt, bei der
Reifenhaftung einen Grenzwert zu erreichen, ist es, damit
ein stabilerer Betrieb des Fahrzeugs erfolgt, in diesem Zu
sammenhang wünschenswert, daß der Schräglaufwinkel bzw.
Schlupfwinkel δ gleich dem Lenkwinkel des Vorderrades, das
an der Innenseite der Kurve vorgesehen ist, gestaltet wird,
so daß die kritische Steuerung durch die Gangschaltsteue
rungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
auf das Vorderrad, das an der Innenseite der Kurve vorgese
hen ist, angewendet wird. Daher ist im Zusammenhang mit der
vorliegenden Beschreibung das vorstehend genannte zumindest
eine Antriebsrad in erster Linie, jedoch nicht beschrän
kend, so zu verstehen, daß dieses, insbesondere dann, wenn
die Antriebsräder die Vorderräder sind, das Antriebsrad an
der Innenseite der Kurve anzeigt.
In Schritt 40 wird die mittlere Radgeschwindigkeit der
Vorder- und Hinterräder wie folgt berechnet:
Vwf = (Vwfl + Vwfr)/2
Vwr = (Vwrl + Vwrr)/2
Vwr = (Vwrl + Vwrr)/2
Im Schritt 50 wird das Schlupfverhältnis des Antriebs
rades wie folgt berechnet:
Sr = (Vwr - Vwf)/Vwf (für das Fahrzeug mit Hinter
radantrieb)
Sf = (Vwf - Vwr)/Vwr (für das Fahrzeug mit Vorder radantrieb)
Sf = (Vwf - Vwr)/Vwr (für das Fahrzeug mit Vorder radantrieb)
In Schritt 60 wird beurteilt, ob die Vektoraddition des
Schräglaufwinkels und des Schlupfverhältnisses des An
triebsrades innerhalb eines vorbestimmten Haftungsbereiches
liegt, wobei dieses wie folgt geschieht:
Die Beziehung zwischen αr und Sr oder αf und Sf und αm
und Sm sind in den Fig. 4A und 4B dargestellt. In diesen
Figuren definiert ein Bereich, der durch einen Kreis, der
in diesen gezeigt ist, definiert ist, den Haftungsbereich
entsprechend der vorliegenden Erfindung und ist analog dem
"Reibungskreis", der im Stand der Technik als ein Kreis be
kannt ist, der einen Bereich darstellt, bei dem eine Vek
toraddition der Seitenkraft und der Längskraft, die an ei
nem Rad wirken, durch die Reibung, die zwischen dem Reifen
des Rades und der Straßenoberfläche wirkt, überwunden oder
aufgenommen wird. Im Fall des herkömmlichen Reibungskreises
wird, wie der Ausdruck selbst anzeigt, angenommen, daß ein
Radreifen durch einen gleichen Wert der Kraft in alle Rich
tungen entlang der Straßenoberfläche bezüglich der Reibung
gehalten wird, so daß, wenn ein Bereich in einem Koordina
tensystem aus Abszisse, die die auf das Rad wirkende Sei
tenkraft darstellt, und Ordinate, die die auf das Rad wir
kende Längskraft darstellt, definiert ist, der Bereich, in
dem die Kraft durch die Addition der Seitenkraft und der
Längskraft bedingt durch die Reibung zwischen dem Radreifen
und der Straßenoberfläche überwunden wird, einen Kreis
zeigt, der in alle Richtungen konstanten Radius hat. In
diesem Fall sind daher die Einheit der Abszisse und die der
Ordinate einander gleich, das heißt Kraft. Im Gegensatz
dazu ist im Fall des Haftungsbereiches entsprechend der
vorliegenden Erfindung die Einheit von einer Achse von Ab
szisse und Ordinate, die ein Koordinatensystem bilden, (in
diesem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 4A und 4B ge
zeigt ist, ist es eigentlich die Abszisse) der Schräg
laufwinkel des Antriebsrades, während die Einheit der ande
ren Achse aus Abszisse und Ordinate (eigentlich die Ordina
te im in den Fig. 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispiel)
das Schlupfverhältnis des Antriebsrades ist.
Da der Schräglaufwinkel αr oder αf des Antriebsrades
zur Seitenkraft, die auf das Antriebsrad wirkt, bis die
Reifenhaftung von diesem im wesentlichen einen Grenzwert
erreicht, im wesentlichen proportional ist, während das
Schlupfverhältnis Sr oder Sf ebenfalls zur Längskraft, die
auf das Antriebsrad wirkt, bis die Reifenhaftung von diesem
im wesentlichen einen Grenzwert erreicht, im wesentlichen
proportional ist, kann, wenn der Schräglaufwinkel αr oder αf
mit einem entsprechenden ersten Faktor in eine entspre
chende Seitenkraft umgewandelt wird, während das Schlupf
verhältnis Sr oder Sf mit einem geeigneten zweiten Faktor
in eine entsprechende Längskraft umgewandelt wird, der Haf
tungsbereich der vorliegenden Erfindung durch den herkömm
lichen Reibungskreis ersetzt werden. Der Unterschied der
vorliegenden Erfindung bezüglich dem Stand der Technik be
steht jedoch in der direkten Ermittlung des Schräglaufwin
kels und des Schlupfverhältnisses des Antriebsrades, so daß
die gestatteten Maximalwerte αm und Sm bezüglich dem
Schräglaufwinkel und dem Schlupfverhältnis jeweils optional
bestimmt werden können, um einen optimalen Haftungsbereich
für einen noch besseren Ausgleich zwischen Leistungskennda
ten und Fahrstabilitätsverhalten eines Fahrzeugs zu defi
nieren. Natürlich können die Werte αm und Sm entsprechend
den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs,
wie zum Beispiel Straßenoberfläche, Reifenverhalten, Fahr
zeuglast, usw. variabel gesteuert werden.
Der Haftungsbereich entsprechend der vorliegenden Er
findung, der durch ein Koordinatensystem direkt definiert
wird, das aus dem Schräglaufwinkel αr oder αf und dem
Schlupfverhältnis Sr oder Sf besteht, ist auf der Grundlage
der Bedingung, daß der Punkt auf einer Achse aus Abszisse
und Ordinate (im gezeigten Ausführungsbeispiel der Abszis
se), die mit αm bezeichnet ist, einen Wert des Schräglauf
winkels anzeigt, der als das für das Antriebsrad gestattete
Maximum angesehen wird, wenn das Schlupfverhältnis 0 ist,
während der Punkt auf der anderen Achse aus Abszisse und
Ordinate (im gezeigten Ausführungsbeispiel der Ordinate),
die mit Sm angezeigt ist, einen Wert des Schlupfverhältnis
ses anzeigt, das als das für das Antriebsrad gestattete Ma
ximum angesehen wird, wenn der Schräglaufwinkel θ ist,
grundlegend ein elliptischer Bereich (obwohl der Einfach
heit halber in den Fig. 4A und 4B als Kreis wiedergegeben).
Wenn die Antwort in Schritt 60 Nein ist, geht die
Steuerung zu Schritt 70; es wird beurteilt, ob das Schlupf
verhältnis Sr oder Sf negativ ist. Entsprechend der allge
meinen Regel im Stand der Technik ist das Vorzeichen des
Schlupfverhältnisses als positiv bestimmt, wenn das Rad das
Fahrzeug mit einem Rutschen gegenüber der Straßenoberfläche
antreibt, und negativ bestimmt, wenn das Rad das Fahrzeug
mit einem Rutschen gegenüber der Straßenoberfläche bremst.
Im Zusammenhang damit sind ferner entsprechend einer allge
meinen Regel im Stand der Technik Parameter mit Seitenaus
richtung wie zum Beispiel die Querbeschleunigung Gy, die
Giergeschwindigkeit γ und der Lenkwinkel θ positiv, wenn
das Fahrzeug eine Linksdrehung beschreibt, und negativ,
wenn das Fahrzeug eine Rechtsdrehung beschreibt. Wenn die
Antwort in Schritt 70 Ja ist, geht die Steuerung zu Schritt
80; es wird beurteilt, ob die Sollschaltstufe Rt die vierte
Schaltstufe ist, wobei angenommen ist, daß die vierte
Schaltstufe die höchste Schaltstufe des Umschaltgetriebeme
chanismus 16 ist. Dann, wenn die Antwort Nein ist geht die
Steuerung zu Schritt 90; die Sollschaltstufe wird um eine
Stufe erhöht; dann geht die Steuerung zu Schritt 100.
In Schritt 100 wird die Radgeschwindigkeit, die das An
triebsrad aufweisen würde, wenn das Getriebe bei der augen
blicklichen Drehzahl des Motors auf die in Schritt 90 in
krementierte Sollschaltstufe Rt geschaltet würde, auf der
Grundlage des Untersetzungsverhältnisses Kt des Getriebeme
chanismus 16, das der inkrementierten Sollschaltstufe Rt
entspricht, dem Faktor Kc, der das Untersetzungsverhältnis
des Differentialgetriebes darstellt, und der Motordrehzahl
N wie folgt berechnet:
Vwr oder Vwf = Kt × Kc × N
Dann geht die Steuerung zu Schritt 50 zurück; das
Schlupfverhältnis des Antriebsrades wird auf der Grundlage
der Annahme erneut berechnet, daß das Getriebe von der au
genblicklichen Schaltstufe aus um eine Schaltstufe geschal
tet wurde. Dann wird erneut in Schritt 60 beurteilt, ob ein
solches angenommenes Schlupfverhältnis, wie das mit dem au
genblicklichen Schräglaufwinkel kombinierte, im Haftungsbe
reich liegt. Wenn die Antwort noch Nein ist, geht die
Steuerung erneut zu Schritt 70; es wird beurteilt, ob Sr
oder Sf noch negativ ist (im allgemeinen keine Änderung in
dieser Hinsicht); dann wird in Schritt 80 beurteilt, ob Rt,
die im vorhergehenden Zyklus in Schritt 90 inkrementiert
wurde, noch niedriger als die höchste Schaltstufe ist. Wenn
die Antwort in 90 noch Nein ist, geht die Steuerung erneut
zu Schritt 90; die Sollschaltstufe wird weiter um eine
Stufe inkrementiert; dann geht die Steuerung zu Schritt
100, um die Radgeschwindigkeit Vwr oder Wwf auf der Grund
lage der weiter inkrementierten Schaltstufe zu berechnen;
dann geht die Steuerung erneut zu Schritt 50 zurück.
Wenn die Antwort von Schritt 60 Ja ist, das heißt, wenn
Schräglaufwinkel/Schlupfverhältnis des Antriebsrades mit
oder ohne Hochschalten über die Schritte 70-80-90-100 im
Haftungsbereich liegt oder wenn die Antwort von Schritt 80
Ja ist, das heißt, daß kein Raum zum Hochschalten des Ge
triebes vorliegt, geht die Steuerung zu Schritt 110; die
Gangschaltsteuerungsvorrichtung führt das Gangschalten ent
sprechend der End-Sollschaltstufe aus, wobei die Schalt
stufe geändert wird, wenn die Sollschaltstufe gleichzeitig
geändert wurde, oder die gleiche Schaltstufe aufrechterhal
ten wird, wenn keine Änderung bei der Sollschaltstufe vor
liegt.
Im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel geht, wenn
die Antwort in Schritt 70 Nein ist, das heißt, wenn das An
triebsrad durch einen starken Beschleunigungsantrieb vom
Motor einen positiven Schlupf gegenüber der Straßenoberflä
che hat, die Steuerung zu Schritt 120; es wird beurteilt,
ob die Sollschaltstufe Rt die erste (niedrigste) Stufe ist.
Wenn die Antwort Nein ist, das heißt, wenn kein Raum zum
Herunterschalten des Getriebemechanismus vorliegt, geht die
Steuerung zu Schritt 130; das Getriebe wird um eine Stufe
heruntergeschaltet, so daß das positive Schlupfverhältnis
durch die Verlangsamung der Radgeschwindigkeit kleiner wird
oder ausgelöscht wird. Dieser Teil des Fließbildes ist mit
der vorstehend genannten Aufgabe der vorliegenden Erfindung
nicht direkt verbunden.
Fig. 4A zeigt ein Beispiel, bei dem die Steuerung ein
mal von Schritt 60 zu Schritt 70 geht, dann über die
Schritte 80, 90 und 100 und dann zu Schritt 50 zurückgeht,
dann zu Schritt 60 geht, in dem sich die Antwort nun zu Ja
ändert, und dann die Steuerung zu 110 geht, wodurch das Ge
triebe nur um eine Stufe geschaltet wird, so daß das An
triebsrad, das am weißen Punkt, der sich außerhalb des Haf
tungsbereiches befindet, arbeitet, zum schwarzen Punkt ge
ändert wird, der sich innerhalb des Haftungsbereiches be
findet. Aus Fig. 4A geht hervor, daß, wenn der Startpunkt
relativ nahe an der Ordinate liegt, das heißt wenn das
Fahrzeug bei relativ kleinem Schräglaufwinkel fährt, das
Antriebsrad, das ein relativ großes Schlupfverhältnis
zeigt, das einen bestimmten Schwellwert übersteigt und das
sich außerhalb des Haftungsbereiches befindet, wie es im
Koordinatensystem von Schlupfverhältnis und Schräg
laufwinkel gezeigt ist, durch das Hochschalten um eine
Stufe relativ einfach in den Haftungsbereich gebracht wird.
Im Gegensatz dazu ist jedoch, wenn das Antriebsrad mit
einem relativ großen Schräglaufwinkel betrieben wird, wie
es exemplarisch in Fig. 4B gezeigt ist, obwohl der Wert des
Schlupfverhältnisses mit dem des Beispiels von Fig. 4A ver
gleichbar ist, das Hochschalten um drei Stufen notwendig,
damit das Antriebsrad in den Haftungsbereich gebracht wird.
Wenn der schwarze Punkt nach dem Hochschalten um drei Stu
fen noch außerhalb des Haftungsbereiches liegt, ist dieses
unvermeidbar. Die Steuerung dient dazu, den weißen Punkt so
nahe wie möglich in den Haftungsbereich zu bringen. In dem
Fall, wie dieser durch den Steuerungsprozeß des Fließbildes
von Fig. 2 dargestellt ist, durchläuft die Steuerung drei
mal den Weg der Schritte 60-70-80-90-100, bevor die Steue
rung zu Schritt 110 geht. Ferner erhöht sich im allgemei
nen, wie es den Fig. 4A und 4B entnommen werden kann,
die Anzahl der Stufe oder Stufen, die entsprechend der vor
liegenden Erfindung hochgeschaltet werden muß/müssen, in
einem verfügbaren Bereich entsprechend einer Erhöhung des
Absolutwertes des Schräglaufwinkels im Hinblick auf den
gleichen Absolutwert des Schlupfverhältnisses (das Schlupf
verhältnis ist hier negativ).
Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich einem spezi
ellen Ausführungsbeispiel von diesem beschrieben wurde, ist
es für den Fachmann offensichtlich, das zahlreiche Abwand
lungen möglich sind, ohne daß vom Geltungsbereich der vor
liegenden Erfindung abgewichen wird.
Eine Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Automatikge
triebes eines Fahrzeugs weist somit auf: eine Einrichtung
zum Schätzen des Schräglaufwinkels von zumindest einem Rad
eines Paares von Antriebsrädern, eine Einrichtung zum
Schätzen des Schlupfverhältnisses des einen Antriebsrades,
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Hochschaltens des Au
tomatikgetriebes, wenn der Absolutwert des geschätzten
Schlupfverhältnisses größer als ein Schwellwert ist, und
eine Einrichtung zum Ausführen des Hochschalten des Automa
tikgetriebes entsprechend dem Hochschalten, das durch die
Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, wobei die
Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hochschalten um eine
höhere Anzahl an Stufen in einem verfügbaren Bereich im
Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfver
hältnisses bestimmt, wenn der Absolutwert des geschätzten
Schräglaufwinkels größer ist.
Claims (3)
1. Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Automatikge
triebes eines Fahrzeugs mit einem Paar von Antriebsrädern
und einem Paar von getriebenen Rädern, die aufweist:
eine Einrichtung zum Schätzen des Schräglaufwinkels von zumindest einem Rad des Paares von Antriebsrädern,
eine Einrichtung zum Schätzen des Schlupfverhältnisses des zumindest einen Antriebsrades,
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Hochschaltens des Automatikgetriebes, wenn der Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses größer als ein Schwellwert ist, und
eine Einrichtung zum Ausführen des Hochschaltens des Automatikgetriebes entsprechend dem Hochschalten, das durch die Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde,
wobei die Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hoch schalten um eine höhere Anzahl an Stufen in einem verfügba ren Bereich im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses bestimmt, wenn der Absolutwert des ge schätzten Schräglaufwinkels größer ist.
eine Einrichtung zum Schätzen des Schräglaufwinkels von zumindest einem Rad des Paares von Antriebsrädern,
eine Einrichtung zum Schätzen des Schlupfverhältnisses des zumindest einen Antriebsrades,
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Hochschaltens des Automatikgetriebes, wenn der Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses größer als ein Schwellwert ist, und
eine Einrichtung zum Ausführen des Hochschaltens des Automatikgetriebes entsprechend dem Hochschalten, das durch die Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde,
wobei die Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hoch schalten um eine höhere Anzahl an Stufen in einem verfügba ren Bereich im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses bestimmt, wenn der Absolutwert des ge schätzten Schräglaufwinkels größer ist.
2. Gangschaltsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wo
bei die Hochschaltbestimmungseinrichtung eine Einrichtung
aufweist, die die Reifenhaftung von dem zumindest einen An
triebsrad auf der Grundlage des geschätzten Schräglaufwin
kels und des geschätzten Schlupfverhältnisses schätzt, und
das Hochschalten bestimmt, so daß die geschätzte Reifenhaf
tung durch eine Minimalanzahl an Schaltstufenänderungen in
einer solchen Weise angenähert wird, daß diese in einem für
diese vorbestimmten Haftungsbereich liegt.
3. Gangschaltsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wo
bei die Hochschaltbestimmungseinrichtung den Haftungsbe
reich als ein Gebiet vorbestimmt, das in einer Ellipse in
einem Koordinatensystem aus Abszisse und Ordinate definiert
ist, das eine Koordinierung zwischen dem Schräglaufwinkel
und dem Schlupfverhältnis des zumindest einen Antriebsrades
vorsieht, wobei die Ellipse einem ersten Radius entspre
chend einer Achse von Abszisse und Ordinate und einen zwei
ten Radius entsprechend der anderen Achse aus Abszisse und
Ordinate hat, und wobei der erste Radius ein solcher Wert
des Schräglaufwinkels ist, der als ein Maximum, das für das
zumindest eine Antriebsrad gestattet ist, angesehen wird,
wenn das Schlupfverhältnis von diesem Null ist, wobei der
zweite Radius ein solcher Wert des Schlupfverhältnisses
ist, der als ein Maximum, das für das zumindest eine An
triebsrad gestattet ist, angesehen wird, wenn der
Schräglaufwinkel von diesem Null ist.
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