DE19719457A1 - Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Automatikgetriebes zum Hochschalten mit variabler Stufe im Hinblick auf den Radschlupf - Google Patents

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.

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).

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

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)

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.

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.