DE102005009426A1

DE102005009426A1 - Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005009426A1
Application number: DE200510009426
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl.-Ing. Albrecht; Mario Dipl.-Ing. Stickel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-09-14

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Einheit (10), die dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) zu ermitteln. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, bei der Ermittlungg der Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) zumindest eine Annäherungsgeschwindigkeit (13, 14) einer Schaltkenngröße (15, 16) und einer Zustandskenngröße (17) zu verwerten.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 101 16 545 A1 ist eine gattungsbildende Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Getriebesteuereinheit bekannt, die dazu vorgesehen ist, einen voraussichtlich demnächst einzulegenden Getriebegang zu ermitteln. Weicht der ermittelte Getriebegang von einem aktuell eingelegten Getriebegang ab, wird eine Anfangsphase eines Gangwechsels durchgeführt und, sobald ein Schaltbefehl erzeugt worden ist, der Gangwechsel vervollständigt. Die Anfangsphase wird durchgeführt, sobald der Arbeitspunkt einen vorgegebenen Abstand von einer Schaltkennlinie unterschreitet.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung bereitzustellen, mittels der eine besonders vorteilhaft verwertbare Schaltungsvorhersagekenngröße ermittelbar und ein hoher Schaltkomfort erreichbar ist.

Die Erfindung geht aus von einer Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Einheit, die dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Schaltungsvorhersagekenngröße zu ermitteln.

Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, bei der Ermittlung der Schaltungsvorhersagekenngröße zumindest eine Annäherungsgeschwindigkeit einer Schaltkenngröße und einer Zustandskenngröße zu verwerten. Dabei soll unter einer „Schaltkenngröße" eine Kenngröße verstanden werden, bei Erreichen derselben ein Schaltbefehl ausgelöst wird. Die Schaltkenngröße ist vorzugsweise abhängig von einem Fahrpedalwert, einem Brennkraftmaschinenmoment, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Fahreridentifikation und/oder einer Fahrbahnsteigung usw. und ist in der Regel aus so genannten Schaltkennlinien auslesbar. Unter einer „Zustandskenngröße" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, die mit einem aktuell vorliegenden Arbeitspunkt eines Getriebes zumindest in Zusammenhang steht oder diesen zumindest teilweise definiert, wie beispielsweise ein aktueller Geschwindigkeitswert des Kraftfahrzeugs, eine Getriebedrehzahl usw. Unter „vorgesehen" soll im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere speziell „ausgestattet", „ausgebildet" und/oder „programmiert" verstanden werden. Ferner soll unter der „Einheit" insbesondere eine Recheneinheit, eine Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit verstanden werden. Die Annäherungsgeschwindigkeit kann aus einer Annäherung der Zustandskenngröße an die Schaltkenngröße resultieren, beispielsweise durch zunehmende Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, und/oder aus einer Annäherung der Schaltkenngröße an die Zustandskenngröße, wie dies auch bei konstanter Kraftfahrzeuggeschwindigkeit auftreten kann, beispielsweise, wenn aufgrund einer Fahrbahnsteigung trotz einer Veränderung des Fahrpedalwerts die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine besonders vorteilhaft verwertbare Schaltungsvorhersagekenngröße erreicht werden, und zwar insbesondere indem auf eine vorteilhaft genaue Zeit geschlossen werden kann, nach Ablauf derselben voraussichtlich ein Schaltbefehl ausgelöst wird. Es können Fehler in der Vorhersage, die auf unterschiedlichen Annäherungsgeschwindigkeiten der Zustandskenngröße und der Schaltkenngröße basieren, zumindest weitgehend vermieden, eine Pedalwertänderungsgeschwindigkeit kann einfach mitberücksichtigt und es kann ein hoher Schaltkomfort sowie eine kurze Schaltzeit erreicht werden. Ferner kann eine vorteilhafte Schaltungsvorhersagekenngröße mit einem relativ geringen Datenaufwand erzielt werden.

Die Zustandskenngröße kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Kenngrößen gebildet sein, wie von einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, einer Raddrehzahl usw. Besonders vorteilhaft wird die Zustandskenngröße jedoch von einer Getriebedrehzahl, und zwar insbesondere von einer Getriebeausgangsdrehzahl, gebildet, die in der Regel bereits als Kenngröße vorliegt und mit geringem Aufwand weiter verarbeitet werden kann. Zusätzliche Sensoren können vermieden werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, einen Signalwert frühestens bei Erreichen eines Schwellwerts zu ändern, wodurch insbesondere ungewünschte in kurzer Zeitspanne schnell aufeinander folgende Signaländerungen, insbesondere Ausgangssignaländerungen, vermieden werden können.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung eine Einheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Drehzahl zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße einzustellen, wodurch unharmonische Drehzahlschwankungen zumindest weitgehend vermieden und der Komfort gesteigert werden kann. Unter einer „Einheit" soll dabei wiederum insbesondere eine Recheneinheit, eine Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit verstanden werden. Ferner soll unter „Einstellen" insbesondere eine Steuerung, Regelung und/oder zumindest ein Ermitteln und/oder Erzeugen von wenigstens einer Steuergröße und/oder Regelgröße verstanden werden. Dabei ist zu bemerken, dass die Einheiten der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise einstückig oder auch vollständig getrennt ausgeführt sein können.

Ist eine Einheit dazu vorgesehen, ein Anfahrkupplungsmittel und/oder eine Brennkraftmaschine zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße zu betätigen, kann das Anfahrkupplungsmittel und/oder die Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung der Schaltungsvorhersagekenngröße vorteilhaft bei der Komfortsteigerung mit einbezogen werden, und zwar können dieselben insbesondere vorteilhaft zum Ausgleich von unharmonischen Drehzahlschwankungen genutzt werden, indem die Einheit dazu vorgesehen ist, einen Schlupf im Anfahrkupplungsmittel und/oder eine Leistung der Brennkraftmaschine zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße und damit insbesondere eine Brennkraftmaschinendrehzahl zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße einzustellen. Dabei soll unter „betätigen" insbesondere eine Steuerung, Regelung und/oder zumindest ein Ermitteln und/oder Erzeugen von wenigstens einer Steuergröße und/oder Regelgröße verstanden werden.

Alternativ oder zusätzlich zur Einstellung des Schlupfs in einem Anfahrkupplungsmittel kann auch mittels einer Einheit der Schlupf wenigstens eines zum Anfahrkupplungsmittel alternativen Kupplungsmittels abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße eingestellt werden, um die Drehzahl einzustellen und/oder um den Komfort zu steigern.

Die Einheit kann zur Betätigung verschiedener, dem Fachmann als geeignet erscheinender Anfahrkupplungsmittel vorgesehen sein, wie beispielsweise zur Betätigung einer reibschlüssigen Trocken- und/oder Nasskupplung, die als Einfachkupplung oder auch als Doppelkupplung ausgebildet sein kann. Besonders vorteilhaft ist die Einheit jedoch zur Betätigung eines hydraulischen Wandlers vorgesehen, wodurch vorteilhaft auf Standardkomponenten zurückgegriffen und eine besonders geringe Fehleranfälligkeit erzielt werden kann.

Dabei können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Größen des Wandlers abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße eingestellt werden, wie beispielsweise ein im Wandler vorliegender hydraulischer Druck usw. Besonders vorteilhaft ist die Einheit jedoch dazu vorgesehen, eine Wandlerüberbrückungskupplung zu betätigen, wodurch ein Wandlerschlupf konstruktiv einfach zur Komfortsteigerung beeinflusst werden kann.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung eine Einheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, eine Kenngröße für eine Drehzahl nach einem bevorstehenden Schaltvorgang zu ermitteln und/oder zu verarbeiten, und zwar insbesondere bei der Einstellung des Schlupfs in einem Kupplungsmittel, wodurch sichergestellt werden kann, dass eine Brennkraftmaschinendrehzahl diese Drehzahl nicht überschreitet.

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung findet besonders vorteilhaft ihren Einsatz in vollautomatisierten Stufengetrieben, kann jedoch auch sinnvoll bei zumindest teilautomatisierten Getrieben und/oder bei stufenlosen Getrieben, so genannten CVT-Getrieben, eingesetzt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

1 eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine und ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs,

2 eine schematisch dargestellte Einheit der Getriebevorrichtung aus 1 mit darin ablaufenden Operationsschritten,

3 eine über der Zeit aufgetragene Brennkraftmaschinendrehzahl bei einem Schaltvorgang und

4 ein Schaltkennfeld mit einer Hochschalt- und einer Rückschaltkennlinie.

1 zeigt eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine 24 und ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Getriebevorrichtung umfasst eine Recheneinheit 10, die dazu vorgesehen ist, Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 zu ermitteln (1 und 2).
Die Recheneinheit 10 ist dazu vorgesehen, Annäherungsgeschwindigkeiten 13, 14 von Schaltkenngrößen 15, 16 und einer Zustandskenngröße 17 zu ermitteln und bei der Ermittlung der Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 zu verwerten. Die Zustandskenngröße 17 wird dabei von einer Getriebeausgangsdrehzahl gebildet, während die Schaltkenngrößen 15, 16 sich aus Schaltkennlinien 25, 26 ergeben, wie diese beispielhaft in 4 dargestellt sind. Die Schaltkennlinien 25, 26 sind insbesondere von einem Fahrpedalwert P_W und einem vorliegenden Brennkraftmaschinenmoment M_mot abhängig. Dabei handelt es sich bei der Schaltkennlinie 25 um eine Hochschaltkennlinie und bei der Schaltkennlinie 26 um eine Rückschaltkennlinie. Treffen ein durch die Zustandskenngröße 17 definierter Arbeitspunkt AP und die Schaltkennlinie 25 zusammen, wird ein Hochschaltvorgang durchgeführt, treffen der Arbeitspunkt AP und die Schaltkennlinie 26 zusammen, wird ein Rückschaltvorgang durchgeführt.
Die Recheneinheit 10 ermittelt in ersten Operationsschritten 27, 28 einen Differenzwert 29 zwischen der Schaltkenngröße 15 und der Zustandskenngröße 17 und einen Differenzwert 30 zwischen der Schaltkenngröße 16 und der Zustandskenngröße 17. Die Differenzwerte 29, 30 werden in weiteren Operationsschritten 31, 32 nach einer Zeit t abgeleitet, um die Annäherungsgeschwindigkeiten 13 und 14 bzw. um zeitliche Gradienten zu ermitteln. Anschließend werden in weiteren Operationsschritten 33, 34 die von Zeitwerten gebildeten Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 ermittelt, und zwar indem die Differenzwerte 29, 30 jeweils durch die Annäherungsgeschwindigkeiten 13, 14 geteilt werden, so dass sich Zeitwerte ergeben, nach denen der Arbeitspunkt AP und die Schaltkennlinien 25, 26 voraussichtlich zusammentreffen.
Die Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 werden in Operationsschritten 38, 39 mit einem Schwellwert 18 verglichen. Erst wenn die Schaltungsvorhersagekenngröße 11 bzw. 12 den Schwellwert 18 unterschreitet, wird diese weitergegeben und ein Ausgangssignalwert 35 bzw. 36 wird gleich der Schaltungsvorhersagekenngröße 11 bzw. 12 gesetzt. Ist der Schwellwert 18 größer als die Schaltungsvorhersagekenngröße 11 bzw. 12, wird der Schwellwert 18 weitergegeben und der Ausgangssignalwert 35 bzw. 36 bleibt auf einem Maximalwert stehen. Ist bereits ein höchster Getriebegang des Kraftfahrzeuggetriebes eingelegt, werden die Operationsschritte 28, 32, 34 zur Ermittlung der Schaltungsvorhersagekenngröße 12 unterdrückt. Ist bereits ein niedrigster Getriebegang des Kraftfahrzeugs eingelegt, werden die Operationsschritte 27, 31, 33 zur Ermittlung der Schaltungsvorhersagekenngröße 11 unterdrückt.
Die Ausgangssignalwerte 35, 36 und sollte einer von diesen durch eine der Schaltungsvorhersagekenngrößen 11 bzw. 12 ersetzt worden sein, insbesondere die Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12, werden einer Steuer- und Regeleinheit 19 eines von einem Wandler gebildeten Anfahrkupplungsmittels 23, einer Steuer- und Regeleinheit 21 von Schaltstufenkupplungen 22 und einer Steuer- und Regeleinheit 20 der Brennkraftmaschine 24 zugeführt. Die Steuer- und Regeleinheiten 19, 20, 21 sind dazu vorgesehen, eine Brennkraftmaschinendrehzahl n_mot abhängig von den Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 einzustellen und damit unharmonisch Drehzahlschwankungen zu vermeiden, und die Steuer- und Regeleinheit 21 ist zudem insbesondere dazu vorgesehen, abhängig von den Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 Vorbereitungsmaßnahmen entweder für einen unmittelbar bevorstehenden Hochschaltvorgang oder für einen unmittelbar bevorstehenden Rückschaltvorgang einzuleiten. Hierbei werden insbesondere Druckräume von einzelnen, für den bevorstehenden Schaltvorgang erforderlichen Schaltstufenkupplungen 22 mit Druckmittel gefüllt und diese an ihre so genannte Touchpoints geführt. Daneben sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Maßnahmen denkbar, und zwar insbesondere Maßnahmen, die ohne negative Auswirkungen bei Ausbleiben eines entsprechenden Schaltvorgangs auch wieder rückgängig gemacht werden können.
Die Regel- und Steuereinheiten 19, 20, 21 berücksichtigen bei der Verarbeitung der Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 zu Steuer- und Regelgrößen insbesondere weitere Parameter, wie insbesondere Parameter für einen eingestellten Getriebemodus, wie einen Sport-, Komfort- oder Manuellmodus, für eine vorliegende Fahreridentifikation, für eine vorliegende Fahrbahnsteigung, für eine vorliegende Außentemperatur, für eine vorliegende Öltemperatur usw., die aus einem Datennetz 37, einem so genannten CAN (CAN: Controller Area Network), des Kraftfahrzeugs ausgelesen werden.
Die Steuer- und Regeleinheit 19 ist dazu vorgesehen, eine Wandlerüberbrückungskupplung 23a des Anfahrkupplungsmittels 23 zu betätigen, und zwar um einen Schlupf in einer hydraulischen Wandlereinheit 23b des Anfahrkupplungsmittels 23 einzustellen. Tritt aufgrund einer Fahrpedalwertänderung eine Brennkraftmaschinendrehzahlerhöhung auf und wurde zu einem Zeitpunkt t₁ erkannt, dass unmittelbar ein Rückschaltvorgang bevorsteht, wird ein grundsätzlich vorgesehenes Ausregeln der Drehzahlerhöhung durch die Steuer- und Regeleinheiten 19, 20, 21 unterdrückt, wodurch eine unharmonische Drehzahlschwankung, wie diese in 3 mit einem ersten gestrichelten Kurvenabschnitt 40 angedeutet ist, vermieden wird, und zwar insbesondere indem eine Schlupfreduzierung in der hydraulischen Wandlereinheit 23b durch Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung 23a, eine Schlupfreduzierung in den Schaltstufenkupplungen 22 und/oder eine Leistungsreduzierung der Brennkraftmaschine 24 unterdrückt wird. Die Brennkraftmaschinendrehzahl n_mot wird dagegen mittels den Steuer- und Regeleinheiten 19, 20, 21 auf einen Sollwert eingeregelt bzw. wird insbesondere die Brennkraftmaschinendrehzahlerhöhung eingefangen, wenn keine unmittelbare Schaltung bevorsteht.
Die Steuer- und Regeleinheiten 19, 20, 21 sind ferner dazu vorgesehen, eine Kenngröße für eine Drehzahl nach einem bevorstehenden Schaltvorgang zu ermitteln und zu verarbeiten, um sicherzustellen, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl n_mot diese Drehzahl nicht überschreitet, wie dies ebenfalls in 3 mit einem zweiten gestrichelten Kurvenabschnitt 41 angedeutet ist.
Die Ausgangssignalwerte 35, 36 bzw. die Schaltungsvorhersagekenngrößen 11, 12 werden ferner in das Datennetz 37 des Kraftfahrzeugs eingespeist, so dass diese für weitere Steuer- und Regelprozesse genutzt werden können.

10: Einheit
11: Schaltungsvorhersage
: kenngröße
12: Schaltungsvorhersage
: kenngröße
13: Annäherungsgeschwindig
: keit
14: Annäherungsgeschwindig
: keit
15: Schaltkenngröße
16: Schaltkenngröße
17: Zustandskenngröße
18: Schwellwert
19: Einheit
20: Einheit
21: Einheit
22: Schaltstufenkupplung
23: Anfahrkupplungsmittel
24: Brennkraftmaschine
25: Schaltkennlinie
26: Schaltkennlinie
27: Operationsschritt
28: Operationsschritt
29: Differenzwert
30: Differenzwert
31: Operationsschritt
32: Operationsschritt
33: Operationsschritt
34: Operationsschritt
35: Signalwert
36: Signalwert
37: Datennetz
38: Operationsschritt
39: Operationsschritt
40: Kurvenabschnitt
41: Kurvenabschnitt
AP: Arbeitspunkt
t: Zeit
P_W: Fahrpedalwert
M_mot: Brennkraftmaschinen
: moment
n_mot: Brennkraftmaschinen
: drehzahl

Claims

Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Einheit (10), die dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, bei der Ermittlung der Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) zumindest eine Annäherungsgeschwindigkeit (13, 14) einer Schaltkenngröße (15, 16) und einer Zustandskenngröße (17) zu verwerten.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandskenngröße (17) von einer Getriebedrehzahl gebildet ist.
Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, wenigsten einen Signalwert (35, 36) frühestens bei Erreichen eines Schwellwerts (18) zu ändern.
Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einheit (19, 20, 21), die dazu vorgesehen ist, eine Drehzahl (n_mot) zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) einzustellen.
Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einheit (19), die dazu vorgesehen ist, ein Anfahrkupplungsmittel (23) zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) zu betätigen.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (19) dazu vorgesehen ist, einen Wandler zu betätigen.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (19) dazu vorgesehen ist, eine Wandlerüberbrückungskupplung (23a) zu betätigen.
Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einheit (20), die dazu vorgesehen ist, eine Brennkraftmaschine (24) zumindest abhängig von der Schaltungsvorhersagekenngröße (11, 12) zu betätigen.
Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einheit (19, 20, 21), die dazu vorgesehen ist, eine Kenngröße für eine Drehzahl nach einem bevorstehenden Schaltvorgang zu ermitteln und/oder zu verarbeiten.
Getriebe mit einer Getriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren mit einer Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.