DE102009001799A1

DE102009001799A1 - Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe

Info

Publication number: DE102009001799A1
Application number: DE102009001799A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Rosemeier; Gerhard Gumpoltsberger; Ralf Dr. Dreibholz; Martin Münster; Ulrich Mair; Detlef Baasch; Ruben CÜPPERS; Dietmar Gehring; Lothar Beigang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Es wird ein Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe vorgeschlagen, im Rahmen dessen im ersten Gang bzw. im Rückwärtsgang ein im Normalbetrieb geschlossenes Schaltelement hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromechanisch geöffnet und zum Schlupfen gebracht wird, wodurch sich mit zunehmender Differenzdrehzahl die Getriebeabtriebsdrehzahl bei gleich bleibender Eingangsdrehzahl reduziert, wobei durch Regelung des schlupfenden Schaltelementes bei konstant gehaltener Motordrehzahl eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird, die unterhalb der sich aus der Leerlaufdrehzahl des Motors und der Getriebeübersetzung im ersten Vorwärtsgang bzw. im Rückwärtsgang ergebenden Kriechgeschwindigkeit liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die geringste Geschwindigkeit, mit der ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und nachgeschaltetem Getriebe im Zugbetrieb, beispielsweise in der Ebene fahren kann, ergibt sich aus der Leerlaufdrehzahl des Motors und der kürzesten Getriebeübersetzung, d. h. der Übersetzung im ersten Vorwärts- oder Rückwärtsgang. Um diese Geschwindigkeit weiter reduzieren zu können, ist aus dem Stand der Technik bekannt, in Fahrzeugen, in der Regel in Geländefahrzeugen, zusätzliche Reduktionsgetriebe zur Realisierung von Geländegängen vorzusehen. In nachteiliger Weise werden durch den Einsatz von Reduktionsgetrieben die Herstellungskosten sowie das Gewicht erhöht.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche auf Getriebefunktionen basierende Verfahren bekannt, durch deren Durchführung ein Losrollen des Fahrzeugs entgegengesetzt zu der vom Fahrer gewünschten Richtung mittels einer sogenannten Hillholder-Funktion verhindert bzw. eine Funktion zum kontrollierten Bergauffahren realisiert werden soll.
Beispielsweise ist aus der DE 102 39 392 A1 der Anmelderin ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeug-Automatgetriebes mit einem Anfahrelement und mehreren Schaltelementen bekannt, bei dem ein über ein erstes Schaltelement übertragenes Antriebsmoment eines Antriebsmotors bei einer aktivierten Kupplungsschlupffunktion reduziert ist, wobei das erste Schaltelement in einem zumindest annähernd geöffneten Zustand gesteuert oder geregelt gehalten wird. Hierbei ist vorgesehen, dass bei aktivierter oder angeforderter Kupplungsschlupffunktion ein zweites Schaltelement zur Generierung eines einem Aufnahmemoment des Anfahrelementes äquivalenten Reaktionsmomentes am Abtrieb des Automatgetriebes derart in einem zumindest annähernd geschlossenen Zustand gesteuert oder geregelt gehalten wird, dass am Abtrieb des Automatgetriebes ein gegen ein Bergabrollen entgegen einer angeforderten Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges wirkendes Bremsmoment ansteht, wobei ein drittes Schaltelement geschlossen ist und das zweite Schaltelement in Abhängigkeit einer Fahrzeugneigung angesteuert wird.
Ferner geht aus der DE 103 20 775 A1 der Anmelderin ein Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes mit einer Anfahrkupplung und mehreren Schaltelementen hervor, bei dem in Abhängigkeit einer Fahrsituation, vorzugsweise bei einem reduzierten Kraftfluss zwischen einer Antriebsmaschine und einem Abtrieb, die Anfahrkupplung und wenigstens zwei der Schaltelemente während einer aktivierten Rollverhinderungsfunktion derart angesteuert werden, dass an einem Abtrieb eines Kraftfahrzeugs ein gegen ein Bergabrollen entgegen einer angeforderten Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs wirkendes Bremsmoment ansteht.
Bei dem bekannten Verfahren entspricht das Bremsmoment einem in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit der Anfahrkupplung stehenden, auf den Abtrieb übertragbaren Antriebsmoment eines Antriebsaggregates oder einem Abstützmoment, welches von mindestens zwei der Schaltelemente in wenigstens annähernd geschlossenem Zustand erzeugt wird. Gemäß der DE 103 20 775 A1 stehen eine Steuerung der Übertragungsfähigkeit des Anfahrelementes und eine Steuerung der Übertragungsfähigkeit der Schaltelemente derart miteinander in Wechselwirkung, dass mindestens ein applizierter Wert des Bremsmomentes in Abhängigkeit einer Fahrzeugneigung generiert wird und am Abtrieb über das Anfahrelement oder über die Schaltelemente wenigstens während eines applizierbaren Zeitraumes anliegt.
Des weiteren ist aus der EP 0 781 946 B1 eine Steuerungsvorrichtung für ein Automatgetriebe bekannt, wobei eine neutrale Steuerung ausgeführt wird, um eine zwischen einem Getriebemechanismus und einem Motor angeordnete Eingangskupplung auszurücken, wenn ein Fahrzeug in einem Vorwärtsfahrbereich angehalten hat, wobei gleichzeitig eine Hill-Hold-Bremse eingerückt wird, um zu verhindern, dass durch das Ausrücken der Eingangskupplung veranlasst wird, dass eine Abtriebswelle sich in einer Rückwärtsrichtung dreht. Hierbei wird eine Einrückkraft der Eingangs kupplung in einem Schlupfbereich der Eingangskupplung graduell geändert, während eine Einrückkraft der Hill-Hold-Bremse graduell in eine der Änderungsrichtung der Einrückkraft der Eingangskupplung entgegen gesetzte Richtung geändert wird, wobei die Einrückkraft der Hill-Hold-Bremse gemäß einem Eingangs-/Ausgangsdrehzahlverhältnis eines Drehmomentwandlers geändert wird, das erhalten wird, wenn die Einrückkraft der Eingangskupplung geändert wird.
Aus der EP 0 681 123 B1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor bekannt, wobei das Automatgetriebe eine Hauptwelle, eine Flüssigkeitskupplung zum Übertragen des Drehmoments vom Motor auf das Getriebe, eine erste Kupplung, die eingerückt wird, wenn ein Vorwärtsfahrbereich ausgewählt wird, eine zweite Einwegkupplung, die zum Herstellen des ersten Vorwärtsgangs eingerückt wird, wenn die erste Kupplung betätigt wird, eine Bremse zum Verriegeln der Einwegkupplung, wenn diese eingerückt wird, um eine Rückwärtsdrehung der Hauptwelle des Getriebes zu blockieren, eine erste hydraulische Servoeinrichtung zum Entgegennehmen von Öldruck, um die erste Kupplung einzurücken, eine zweite hydraulische Servoeinrichtung zum Entgegennehmen von Öldruck, um die erste Kupplung einzurücken, sowie eine zweite hydraulische Servoeinrichtung zum Entgegennehmen von Öldruck, um die Bremse anzuziehen, aufweist.
Bei dem bekannten Verfahren wird in Reaktion auf die Auswahl eines Vorwärtsfahrbereichs bei angehaltenem Fahrzeug, bei im Leerlauf arbeitendem Motor und angezogener Fußbremse der der ersten hydraulischen Servoeinrichtung zugeführte Öldruck gegenüber dem Öldruck beim ersten Gang abgesenkt und der Öldruck der zweiten hydraulischen Servoeinrichtung auf einen modulierten Druck erhöht, wobei der modulierte Druck eine der rückwärts gerichteten Kraft, die auf das Fahrzeug wirkt, wenn es an einer Steigung bergauf weist, entgegenwirkende Widerstandskraft erzeugt, die der vorwärts gerichteten Antriebskraft des im ersten Gang im Leerlauf arbeitenden Motors entspricht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufe nautomatgetriebe, das vorzugsweise in Planetenbauweise ausgeführt ist, anzugeben, wobei die Übersetzung des ersten Ganges bzw. des Rückwärtsganges unverändert bleiben soll.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe vorgeschlagen, im Rahmen dessen im ersten Gang bzw. im Rückwärtsgang ein im Normalbetrieb geschlossenes Schaltelement hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromechanisch geöffnet und zum Schlupfen gebracht wird, wodurch sich mit zunehmender Differenzdrehzahl die Getriebeabtriebsdrehzahl bei gleich bleibender Eingangsdrehzahl reduziert.
Erfindungsgemäß kann bei konstant gehaltener Motordrehzahl, beispielsweise durch den Leerlaufdrehzahlregler, durch Regelung des schlupfenden Schaltelementes eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden, die unterhalb der sich aus der Leerlaufdrehzahl des Motors und der Getriebeübersetzung im ersten Vorwärtsgang bzw. im Rückwärtsgang ergebenden Kriechgeschwindigkeit liegt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Schaltelement, das zum Schlupfen gebracht wird, durch eine entsprechende Belagswahl, Nutform und/oder durch einen erhöhten Kühlstrom für eine erhöhte Beanspruchung ausgelegt werden. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Durchführung des Verfahrens dasselbe Schaltelement sowohl im ersten Vorwärtsgang als auch im Rückwärtsgang verwendet wird, um die Kosten gering zu halten.
Für den Fall der Realisierung einer kontrollierten Langsamfahrt bergauf im Zugbetrieb erhöht sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei zunehmender Steigung und somit bei zunehmendem Antriebsmoment die Pumpendrehzahl des hydrodynamischen Wandlers relativ zur Turbinendrehzahl, wodurch sich bei gleicher Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit die Differenzge schwindigkeit am schlupfenden Schaltelement reduziert. Folglich steigt die Verlustleistung nicht proportional zum übertragenen Moment und geht sogar gegen Null, wenn der Wandler die komplette Drehzahldifferenz trägt, wodurch ein kontrolliertes Langsamfahren auch bei großen Steigungen auf einfache Weise ohne die Notwendigkeit eines Reduktionsgetriebes ermöglicht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine schematische Darstellung eines nach dem Stand der Technik ausgeführten Stufenautomatgetriebes in Planetenbauweise; und
2 Ein Diagramm, welches den Verlauf der Verlustleistung am schlupfenden Schaltelement als Funktion der Steigung darstellt.
Der Aufbau von Stufenautomatgetrieben in Planetenbauweise ist dem Fachmann bestens bekannt, so dass im Rahmen der Figurenbeschreibung nur die erfindungsrelevanten Bauteile beschrieben werden.
Bei dem in der beigefügten Figur gezeigten Stufenautomatgetriebe in Planetenbauweise nach dem Stand der Technik sind vier Planetensätze P1, P2, P3, P4, achtdrehbare Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 sowie zwei Bremsen A, B und drei Kupplungen C, D, E vorgesehen. Hierbei ist die Antriebswelle mit 1 und die Abtriebswelle mit 2 bezeichnet. Zum Schalten des ersten Vorwärtsgangs werden die Bremsen A, B und die Kupplung C benötigt, wobei die Kupplung C auch für den Rückwärtsgang benötigt wird. Der Momentenfluss im ersten Vorwärtsgang wird in 1 durch die fett dargestellten Linien veranschaulicht.
Gemäß der Erfindung wird zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb vorgeschlagen, im ersten Gang bzw. im Rückwärtsgang ein im Normalbetrieb geschlossenes Schaltelement, beispielsweise die Bremse B, zu öffnen und zum Schlupfen zu bringen; auf diese Weise wird die Getriebeabtriebsdrehzahl und somit die Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Differenzdrehzahl bei gleich bleibender Eingangsdrehzahl reduziert. Durch eine Regelung des schlupfenden Schaltelementes kann demnach bei konstant gehaltener Motordrehzahl eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden.
Bei zunehmender Steigung und somit bei zunehmendem Antriebsmoment erhöht sich die Pumpendrehzahl des hydrodynamischen Wandlers relativ zur Turbinendrehzahl, wodurch sich bei gleicher Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit die Differenzgeschwindigkeit am schlupfenden Schaltelement reduziert. Dies bedeutet, dass die Verlustleistung nicht proportional zum übertragenen Moment steigt und gegen Null geht, wenn der Wandler die komplette Drehzahldifferenz trägt. Der Zusammenhang zwischen der Verlustleistung und der Steigung ist Gegenstand des in 2 gezeigten Diagramms.

1: Antriebswelle
2: Abtriebswelle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
P1: Planetensatz
P2: Planetensatz
P3: Planetensatz
P4: Planetensatz
A: Bremse
B: Bremse
C: Kupplung
D: Kupplung
E: Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10239392 A1 [0004]
- DE 10320775 A1 [0005, 0006]
- EP 0781946 B1 [0007]
- EP 0681123 B1 [0008]

Claims

Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gang bzw. im Rückwärtsgang ein im Normalbetrieb geschlossenes Schaltelement hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromechanisch geöffnet und zum Schlupfen gebracht wird, wodurch sich mit zunehmender Differenzdrehzahl die Getriebeabtriebsdrehzahl bei gleich bleibender Eingangsdrehzahl reduziert, wobei durch Regelung des schlupfenden Schaltelementes bei konstant gehaltener Motordrehzahl eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird, die unterhalb der sich aus der Leerlaufdrehzahl des Motors und der Getriebeübersetzung im ersten Vorwärtsgang bzw. im Rückwärtsgang ergebenden Kriechgeschwindigkeit liegt.
Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement, das zum Schlupfen gebracht wird, durch eine entsprechende Belagswahl, Nutform und/oder durch einen erhöhten Kühlstrom für eine erhöhte Beanspruchung ausgelegt wird.
Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens dasselbe Schaltelement sowohl im ersten Vorwärtsgang als auch im Rückwärtsgang verwendet wird.
Verfahren zum kontrollierten Langsamfahren im Zugbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei der Durchführung des Verfahrens bergauf im Zugbetrieb bei zunehmender Steigung und somit bei zunehmendem Antriebsmoment die Pumpendrehzahl des hydrodynamischen Wandlers relativ zur Turbinendrehzahl erhöht, wodurch sich bei gleicher Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit die Differenzgeschwindigkeit am schlupfenden Schaltelement reduziert, so dass die Verlustleistung nicht proportional zum übertragenen Moment steigt und gegen Null geht, wenn der Wandler die komplette Drehzahldifferenz trägt, wodurch ein kontrolliertes Langsamfahren auch bei großen Steigungen ermöglicht wird.