DE4006451A1

DE4006451A1 - Getriebeschaltautomatik fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE4006451A1
Application number: DE4006451A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Moriita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1990-09-13
Anticipated expiration: 2010-03-02
Also published as: DE4006451C2; US5035160A; JPH02236055A; JP2701429B2; KR930000572B1; KR900014794A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerwerk zur Ansteue rung eines in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Kraft fahrzeug, eingebauten Getriebeautomaten.

Bisher baute man eine Getriebeschaltautomatik für ein Fahr zeug wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug im allgemeinen in der Weise, daß man das Übersetzungsverhältnis bzw. den Über setzungsbereich eines Getriebeautomaten entsprechend den je weiligen Fahrbedingungen des Fahrzeugs automatisch verändern konnte. Eine derartige Veränderung im Übersetzungsverhältnis erfolgt unter Heranziehung der Fahrgeschwindigkeit des Fahr zeugs und einer Motorbelastung, beispielsweise des Öffnungs winkels einer Drosselklappe und dergleichen, als Parameter, während auf ein Schaltmuster Bezug genommen wird, das zuvor in einem Steuerteil abgespeichert wurde.

Bei Steuerungen für Getriebeautomaten dieser Art ist es auch allgemein bekannt, daß eine Vielzahl von Schaltmustern in dem Steuerteil abgespeichert sind, die jeweils den verschie denen Fahrbedingungen entsprechen, um unterschiedlichen Be dingungen im Fahrbetrieb Rechnung zu tragen, beispielsweise Bergfahrt, Fahrt auf ebener Fahrbahn, usw., und daß der Fahrzeugführer entsprechend seiner Einschätzung der jeweili gen Fahrbedingungen für das Fahrzeug die jeweils am besten geeigneten Übersetzungsverhältnisse schalten muß, so daß sich das Übersetzungsverhältnis bzw. der Übersetzungsbereich in entsprechender Weise verändern läßt.

Bei der vorstehend genannten herkömmlichen Getriebeschalt automatik lassen sich die Fahrbedingungen des Fahrzeugs nicht immer exakt feststellen, und veranlaßt der Fahrzeug führer keine entsprechende Veränderung bzw. Umschaltung der Schaltmuster, kommt es zu einer Situation, in der das ge schaltete Übersetzungsverhältnis für eine Bergfahrt zu hoch ist, was zu einer unzulänglichen Ausgangsleistungscharakte ristik bzw. zu einem Anstieg des Kraftstoffverbrauchs oder zur Entstehung unerwünschter Geräusche führt. Darüber hinaus ist der Fahrzeugführer gezwungen, in dieser Weise die An steuerung eines Schaltmusters selbst vorzunehmen, was unter dem Aspekt der Sicherheit im Fahrbetrieb nicht erwünscht ist.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Schwierigkeiten bei den bekannten Ge triebeautomaten zu vermeiden und eine neue verbesserte Ge triebeschaltautomatik für ein Fahrzeug zu schaffen, die selbsttätig das jeweils am besten geeignete Schaltmuster entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeugs auswählen und anhand des gewählten Schaltmusters das Übersetzungsverhält nis verändern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Getriebeschalt automatik für Fahrzeuge dadurch gelöst, daß sie die folgen den Einrichtungen aufweist:
einen Motordrehzahlgeber zum Erfassen der Umdrehungszahl ei nes Motors;
einen Belastungsgeber zum Erfassen des Belastungszustands des Motors;
einen Fahrgeschwindigkeitsgeber zum Erfassen der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs;
einen Getriebeautomaten mit einer Vielzahl von Übersetzungs verhältnissen zur Veränderung der vom Motor auf die ange triebenen Räder des Fahrzeugs übertragenen Leistung; und
eine Steuereinheit mit einer Speichereinrichtung zum Abspei chern einer Vielzahl von Schaltmustern, die jeweils einer Vielzahl von Bereichen im Fahrwiderstand des Fahrzeugs ent sprechen, wobei die Steuereinheit so geschaltet ist, daß sie die Ausgangssignale der Meßgeber empfängt, und zur Bestim mung des Fahrwiderstands des Fahrzeugs auf der Grundlage der Ausgangssignale der Meßgeber unter Ausführung von Rechenope rationen, sowie zur Auswahl eines bestimmten Schaltmusters aus der in der Speichereinrichtung erfaßten Vielzahl von Schaltmustern anhand des so ermittelten Fahrwiderstands, das dem vorgegebenen Fahrwiderstand entspricht, und zum Schalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebeautomaten unter Bezugnahme auf das so gewählte Schaltmuster vorgesehen ist.

Vorzugsweise wird der Fahrwiderstand des Fahrzeugs nach der folgenden Formel berechnet:

R = T × G × (1/r) - a × m

wobei T das Motordrehmoment darstellt, G dem augenblickli chen Übersetzungsverhältnis entspricht, r der Radius der an getriebenen Räder ist, a die Beschleunigung des Fahrzeugs darstellt, und m das Gewicht des Fahrzeugs repräsentiert.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Viel zahl der Schaltmuster mindestens drei Sätze Schaltmuster, von denen jeder jeweils einem Bereich mit niedrigem Fahrwi derstand, einem Bereich mit mittlerem Fahrwiderstand, bzw. einem Bereich mit hohem Fahrwiderstand entspricht.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Be schreibung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Getriebeschaltautomatik für ein Fahrzeug;

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer Vielzahl von Schaltmustersätzen, die in einer Steuereinheit abge speichert sind; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das die Abfolge der einzelnen Ar beitsschritte eines in der Steuereinheit ablaufenden Steuerprogramms zeigt.

Nachstehend wird die Erfindung nun im einzelnen unter Bezug nahme auf das in der Zeichnung dargestellte Aus führungsbeispiel näher beschrieben.

In der Zeichnung ist zunächst in Fig. 1 der allgemeine Auf bau einer erfindungsgemäßen Getriebeschaltautomatik für ein Fahrzeug dargestellt. Die Getriebeschaltautomatik umfaßt ei nen Getriebeautomaten 1 mit einem Drehmomentwandler, einem Schaltgetriebe und mit einem Hydraulikkreis für die Ansteue rung und Beeinflussung dieser Teile, wobei der Hydraulik kreis eine Vielzahl von Ventilen 1 a aufweist, die jeweils als Magnetventil ausgeführt sind und durch deren selektive Ansteuerung sich ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis bzw. ein Übersetzungsbereich schalten läßt. Des weiteren gehören zur Getriebeschaltautomatik ein Motordrehzahlgeber 2 zur Er fassung der Drehzahl des Motors anhand der Umdrehungen einer Antriebswelle des Getriebeautomaten 1, die wirksam mit dem Motor verbunden ist, ein Fahrgeschwindigkeitsgeber 3 zur Er fassung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der Um drehungen einer Abtriebswelle des Getriebeautomaten 1, die wirksam mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, ein Blockierschalter 4 zur Erfassung des Betriebszu standes des Getriebeautomaten 1, der somit feststellt, ob der Getriebeautomat in Neutralstellung oder Parkstellung ge schaltet ist, sowie ein Belastungsgeber 5 in Form eines Drosselstellungsgebers, der den Belastungszustand des Motors erfaßt und ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Öffnungswin kel einer in einer Ansaugleitung angeordneten Drosselklappe 6 entspricht, und schließlich eine Steuereinheit 7, die den wichtigsten Teil der Erfindung darstellt und so geschaltet ist, daß sie die Ausgangssignale der verschiedenen Meßgeber, darunter der Bauteile 2 bis 5, empfängt, um auf deren Grund lage bestimmte Rechenoperationen auszuführen und Ausgangssi gnale zu erzeugen, die die Magnetventile 1 a des Getriebeau tomaten 1 ansteuern und betätigen.

Die Steuereinheit 7 besitzt eine Schnittstelle 71 für den Empfang der Ausgangssignale vom Motordrehzahlgeber 2, vom Fahrgeschwindigkeitsgeber 3, vom Blockierschalter 4, und vom Belastungsgeber 5, sowie eines Zündsignals von einer nicht dargestellten Zündanlage, eines Bereichssignals, das die Stellung (d.h. einen bestimmten Gangschaltbereich) des Schaltgetriebes des Getriebeautomaten 1, und dergleichen an zeigt, sowie einen ROM-Speicher 72 zum Abspeichern einer Vielzahl von Schaltmustern (d.h. Vorgabemuster zum Schalten der Gänge), als deren Parameter der Öffnungswinkel der Dros selklappe 6 und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs die nen, und zum Abspeichern eines Programms zur Ausführung be stimmter Rechenoperationen. Des weiteren umfaßt die Steuer einheit 7 einen RAM-Speicher 73 zur vorübergehenden Daten speicherung, eine Zentraleinheit (CPU) 74 zur Ausführung der Rechenoperationen auf der Grundlage der Ausgangssignale der Schnittstelle 71, des ROM-Speichers 72 und des RAM-Speichers 73, und eine Ausgangsschaltung 75 zur Übermittlung der Aus gangssignale der Zentraleinheit 74 an die Magnetventile 1 a zur Steuerung des Hydraulikkreises des Getriebeautomaten 1.

In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die im ROM- Speicher 72 abgespeicherten Schaltmuster eine Vielzahl von Sätzen von Schaltmustern umfassen, die beispielsweise nach dem Belastungszustand des Fahrzeugs unterschieden werden. So bestehen beispielsweise gemäß Fig. 2 die Schaltmuster aus drei Sätzen von Schaltmustern, und zwar einem Schaltmuster A, das einem normalen bzw. mittleren Belastungsbereich ent spricht und mit der durchgehenden Linie bezeichnet ist, ei nem Schaltmuster B, das dem Bereich hoher Belastung ent spricht, gestrichelt eingezeichnet ist und in den Fällen an gezeigt ist, in denen das Fahrzeug im hoch belasteten Zu stand, beispielsweise mit hohem Fahrwiderstand, fährt (z.B. bei Bergfahrt), und einem Schaltmuster C, das mit einer Phantomlinie eingezeichnet ist, dem Fahrbetrieb im niedrig belasteten Zustand entspricht und für geringe Belastung wie beispielsweise einen kleinen Fahrwiderstand (z.B. bei Berg abwärtsfahrt) geeignet ist.

Nachstehend wird nun die Funktionsweise des vorstehend er läuterten Ausführungsbeispiels unter besonderer Berücksich tigung der Fig. 3 im einzelnen beschrieben.

Gemäß Fig. 3 wird zunächst im Schritt S 1, sobald der Fahr zeugführer den Zündschalter erstmals betätigt, ein Zündsi gnal von einer nicht dargestellten Zündschaltung der Schnittstelle 71 an die Steuereinheit 7 angelegt, wodurch diese initialisiert wird, wobei die zuvor im RAM-Speicher 73 gespeicherten Daten gelöscht und der abzuspeichernde Fahrwi derstand des Fahrzeugs wieder auf einen vorgegebenen Wert rückgesetzt wird, der für den normalen Fahrbetrieb des Fahr zeugs auf ebener Straße geeignet ist.

Im Schritt S 2 werden die Ausgangssignale der verschiedenen Meßgeber, z.B. des Motordrehzahlgebers 2, des Fahrgeschwin digkeitsgebers 3, des Blockierschalters 4, des Drosselstel lungsgebers 5 und dergleichen, über die Schnittstelle 71 der Steuereinheit 7 zugeführt und in Form digitalisierter Signa le in die Zentraleinheit 74 eingelesen.

Anschließend wird auf der Grundlage des vom Getriebeautoma ten 1 kommenden Bereichssignals bestimmt, in welchem An triebsbereich der Getriebeautomat 1 gerade arbeitet; mit an deren Worten wird also anhand des Antriebsbereichs des Ge triebeautomaten 1 ermittelt, welches Übersetzungsverhältnis im Augenblick im Getriebeautomaten 1 geschaltet ist.

Im Schritt S 4 wird ein Motordrehmoment T berechnet, das der Motor abgibt; die Berechnung erfolgt auf der Grundlage der Drehzahl des Motors, die der Motordrehzahlgeber 2 erfaßt, und der Motorbelastung, beispielsweise ausgedrückt durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe 6, den der Drosselstellungs geber 5 erfaßt.

Im Schritt S 5 wird festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindig keit Null ist; bei positivem Ergebnis schaltet das Programm zum Schritt S 6 weiter, wo der Fahrwiderstand des Fahrzeugs auf einen Wert rückgesetzt wird, der dem Normalbetrieb ent spricht, der sich für den Fahrbetrieb auf ebener Straße eig net. Fällt dagegen das Ergebnis im Schritt S 5 negativ aus, so schaltet das Programm zum Schritt S 7 weiter, in dem auf der Grundlage der vom Fahrgeschwindigkeitsgeber 3 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit die Beschleunigung α des Fahrzeugs berechnet wird, worauf im Schritt 8 der Fahrwiderstand R des Fahrzeugs nach folgender Formel berechnet wird:

R = T × G × (1/r) - α × m

wobei G dem augenblicklichen Übersetzungsverhältnis ent spricht, r der Radius der angetriebenen Räder ist und m das Gewicht des Fahrzeugs repräsentiert. Der Radius r der ange triebenen Räder und das Gewicht des Fahrzeugs m werden vorab im ROM-Speicher 72 abgespeichert und bei Bedarf ausgelesen. Für das Fahrzeuggewicht m wird im allgemeinen ein Wert ange setzt, der dem Nettogewicht des Fahrzeugs zuzüglich einem vorgeschriebenen Standardgewicht für die Passagiere (z.B. dem Gesamtgewicht zweier durchschnittlicher Erwachsener) entspricht.

Anschließend wird entsprechend dem im Schritt S 6 bzw. S 8 er mittelten und im RAM-Speicher 73 abgespeicherten Fahrwider stand R unter der Vielzahl von Schaltmustern A, B und C, die beispielsweise in Fig. 2 dargestellt und im ROM-Speicher 72 abgespeichert sind, das jeweils geeignete Muster ausgewählt. Im einzelnen erfolgt dies in der Weise, daß bei einem unter halb eines vorgegebenen ersten Werts liegenden Fahrwider stand R das dem niedrigen Belastungsbereich C entsprechende Muster C gewählt wird; ist der Fahrwiderstand R gleich dem ersten Schwellwert oder größer als dieser, jedoch kleiner als ein zweiter vorgegebener Schwellwert, so wird das dem mittleren Belastungsbereich entsprechende Muster A gewählt; und ist der Fahrwiderstand gleich dem zweiten Schwellwert oder liegt er über diesem, so wird das dem hohen Belastungs bereich entsprechende Schaltmuster B herangezogen.

Anschließend wird im Schritt S 10 aufgrund des Öffnungswin kels der Drosselklappe 6 und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis be stimmt, wozu auf das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgewählte und im RAM-Speicher 73 abgespeicherte Schaltmu ster Bezug genommen wird. Im Schritt S 11 erzeugt die Zen traleinheit 74 aufgrund des so ermittelten geeigneten Über setzungsverhältnisses Ausgangssignale und übermittelt diese über die Ausgangsschaltung 75 an die Magnetventile 1 a, um die Magnetventile 1 a so anzusteuern, daß sie in geeigneter Form geöffnet und geschlossen werden, um das Übersetzungs verhältnis des Schaltgetriebes des Getriebeautomaten 1 auf das in vorstehend erläuterter Weise bestimmte angemessene Übersetzungsverhältnis zu schalten.

Auf diese Weise kann der Getriebeautomat 1 Schaltvorgänge gleichmäßig und ruhig ausführen, indem er in jedem vorgege benen Zeitraum, beispielsweise alle 25 ms, die Funktionsrou tine vom Schritt S 2 bis Schritt S 11 einschließlich wieder holt. Wird außerdem der Fahrwiderstand R gefiltert, bei spielsweise mit einem Filter, dessen vorgegebene Zeitdauer beispielsweise etwa 0,2≈1 Sekunde beträgt, so ist es mög lich, die unerwünschte Situation zu umgehen, daß das Schalt muster häufig gewechselt werden muß.

Zwar ist bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der Satz von im ROM-Speicher 72 gespeicherten Schaltmustern so gestaltet, daß das Übersetzungsverhältnis nacheinander vom ersten Gang in den zweiten Gang, vom zweiten in den dritten Gang, und vom dritten in den vierten Gang geschaltet wird, doch ist es, wie Fig. 2 veranschaulicht, auch möglich, neben einem derartigen Satz von Schaltmustern zusätzlich ei nen oder auch mehr Sätze verschiedener Schaltmuster im ROM- Speicher 72 abzuspeichern und im Ansprechen auf die jeweili gen Fahrbedingungen des Fahrzeugs einen jeweils geeigneten Satz dieser Muster auszuwählen. Als Beispiel für solche ver schiedenen Schaltmuster sei der Fall genannt, daß das Über setzungsverhältnis nacheinander vom vierten in den dritten Gang, vom dritten in den zweiten Gang, vom zweiten in den ersten Gang geschaltet wird. Außerdem ist es möglich, den Fahrwiderstand R des Fahrzeugs, der bei diesem Beispiel in drei bestimmte Bereiche entsprechend dem hohen, mittleren und niedrigen Fahrwiderstand unterteilt ist, auch in vier oder mehr Bereiche zu unterteilen.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird erfindungsgemäß der Fahrwiderstand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Fahrbe dingungen des Fahrzeugs berechnet und das Schaltmuster dann entsprechend dem so berechneten Fahrwiderstand so auf den am besten geeigneten Bereich geschaltet, daß die günstigste Übersetzung automatisch und zuverlässig gewählt werden kann. Dementsprechend ist es auf der Grundlage des auf diese Weise ausgewählten günstigsten Schaltmusters möglich, automatisch ein Übersetzungsverhältnis bzw. einen Übersetzungsbereich festzulegen, der für die augenblicklichen Fahrbedingungen des Fahrzeugs am besten geeignet ist.

Claims

1. Getriebeschaltautomatik für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch
einen Motordrehzahlgeber (2) zum Erfassen der Umdre hungszahl eines Motors;
einen Belastungsgeber (5) zum Erfassen des Belastungszu stands des Motors;
einen Fahrgeschwindigkeitsgeber (3) zum Erfassen der je weiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs;
einen Getriebeautomaten (1) mit einer Vielzahl von Über setzungsverhältnissen zur Veränderung der vom Motor auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs übertragenen Lei stung; und
eine Steuereinheit (7) mit einer Speichereinrichtung (72) zum Abspeichern einer Vielzahl von Schaltmustern (A, B, C), die jeweils einer Vielzahl von Bereichen im Fahrwiderstand des Fahrzeugs entsprechen, wobei die Steuereinheit (7) so geschaltet ist, daß sie die Aus gangssignale der Meßgeber (2, 3, 5) empfängt, und zur Bestimmung des Fahrwiderstands (R) des Fahrzeugs auf der Grundlage der Ausgangssignale der Meßgeber (2, 3, 5) un ter Ausführung von Rechenoperationen, sowie zur Auswahl eines bestimmten Schaltmusters aus der in der Speicher einrichtung (72) erfaßten Vielzahl von Schaltmustern (A, B, C) anhand des so ermittelten Fahrwiderstands (R), das dem vorgegebenen Fahrwiderstand entspricht, und zum Schalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebeauto maten (1) unter Bezugnahme auf das so gewählte Schaltmu ster (A, B bzw. C) vorgesehen ist.

2. Getriebeschaltautomatik für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Fahrwiderstands (R) des Fahrzeugs nach der folgenden Formel erfolgt: R = T × G × (1/r) - α × mwobei
T = Motordrehmoment
G = augenblickliches Übersetzungsverhältnis
r = Radius der angetriebenen Räder
α = Beschleunigung des Fahrzeugs
m = Gewicht des Fahrzeugs.

3. Getriebeschaltautomatik für Fahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Schaltmustern mindestens drei Sätze Schaltmuster umfaßt, die jeweils einem Bereich mit nie drigem Fahrwiderstand (C), einem Bereich mit mittlerem Fahrwiderstand (A) und einem Bereich mit hohem Fahrwi derstand (B) entsprechen.

4. Getriebeschaltautomatik für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter für die Schaltmuster (A, B, C) der Bela stungszustand des Motors und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs vorgesehen sind.