DE4120288C2 - Traktionssteuerung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Traktionssteuerung zum Erleichtern des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine solche Traktionssteuerung ist aus der EP 0 180 209 A1 bekannt, die anhand der Fig. 5 bis 7 der Zeichnung nachstehend erläutert wird.

In Fig. 5 ist ein Teil eines aus der EP 0 180 209 A1 bekannten Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Fahrzeug umfaßt eine Brennkraftmaschine 10 mit einer Drosselklappe, welche entspre­ chend dem Niederdrücken eines Gaspedals in Graden geöffnet wird. Auch umfaßt es eine hydrokinetische Dreh­ momentübertragungseinrichtung in Form einer Fluidkupplung 12, ei­ ne Vorwärtsfahrt/Rückwärtsfahrtantriebsumschalteinrichtung 15, eine treibende Riemenscheibe 16, eine mitlaufende Riemenschei­ be 26, einen V-förmigen Treibriemen 24, und ein Differential 56. Die Fluidkupplung 12 umfaßt ein Pumpenlaufrad 12c, welches mit der Brennkraftmaschine 10 an der Ausgangswelle 10A gekoppelt ist, einen Turbinenläufer 12b, welcher mit einer Turbinenwelle 13 gekoppelt ist, die ihrerseits mit der Vorwärtsfahrt/Rück­ wärtsfahrt-Antriebsumschalteinrichtung 15 verbunden ist. Die Fluidkupplung 12 umfaßt eine Überbrückungskupplung, welche hydraulisch betätig­ bar ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6A und 6B sind ein Sperrsteuer­ ventil 122, ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 118 ein­ schließlich eines Magneten 224, ein Drosselventil 114 und ein Schaltbefehlsventil 108 gezeigt. Das Sperrsteuerventil 122 hat eine Sperrstellung, welche in einer oberen Hälfte in Fig. 6A verdeutlicht ist, und eine Lösestellung, welche in der unteren Hälfte in Fig. 6A verdeutlicht ist. Dieses nimmt eine der bei­ den Stellungen unter der Steuerung des elektromagnetisch be­ tätigbaren Ventils 118 ein. Das Drosselventil 114 erzeugt ei­ nen Drosseldruck, der selektiv in eine Vorwärtsfahrtkupplung 40 für einen Antrieb in Vorwärtsfahrtrichtung oder eine Rück­ wärtsfahrtbremse 50 für den Antrieb zur Rückwärtsfahrt ange­ legt wird. Die Stärke des Drosseldruckes ist durch das elek­ tromagnetisch betätigbare Ventil 118 verstellbar oder va­ riabel. Das elektromagnetisch betätigbare Ventil 118 ist mit dem Sperrsteuerventil 122 oder wahlweise mit dem Drosselven­ til 114 unter der Steuerung des Schaltbefehlsventiles 108 ver­ bunden. Das Schaltbefehlsventil 108 hat einen Steuerschieber 182, der in Längsrichtung mittels eines Antriebsmotors in Form eines Schrittschaltmotors 110 bewegbar ist. Der Steuer­ schieber 182 ist in einem normalen Bereich zwischen einer Stellung für ein minimales Übersetzungsverhältnis und auch über eine Position für das maximale Untersetzungsverhältnis in einem Überhubbereich angrenzend an den normalen Hubbereich bewegbar. Der Steuerschieber 182 ist mit zwei axial im Abstand angeordneten hervorspringenden Umfangsteilen bzw. Stegteilen 182a und 182b versehen, welche derart arbeiten, daß das elektromagnetisch betätigbare Ventil 118 mit dem Sperrsteuer­ ventil 122 verbindbar ist, um dem Sperrsteuerventil 122 ein Druckmitteldrucksignal zu liefern, welches von dem elektro­ magnetisch betätigbaren Ventil 118 während der Bewegung des Steuerschiebers 182 innerhalb des normalen Hubbereiches er­ zeugt wird. Ferner kann hierdurch das elektromagnetisch be­ tätigbare Ventil 118 von dem Sperrsteuerventil 122 während der Bewegung des Steuerschiebers im Überhubbereich abgekoppelt werden. Während der Bewegung des Steuerschiebers 182 in dem normalen Hubbereich arbeiten die Stegteile 182a und 182b des Steuerschiebers 182 derart, daß das elektromagnetisch betätig­ bare Ventil 118 von dem Drosselventil 114 abgekoppelt wird, während bei der Bewegung des Steuerschiebers 182 innerhalb des Überhubbereiches die Stegteile 182a und 182b des Steuerschie­ bers 182 derart arbeiten, daß sie das elektromagnetisch betä­ tigbare Ventil 118 mit dem Drosselventil 114 verbinden. Ein Konstantdruckreglerventil 116 erzeugt einen konstanten Druck­ mitteldruck. Dieser konstante Druckmitteldruck kann über einen Signaldruckanschluß 240b das Sperrsteuerventil 122 beaufschla­ gen, wenn das elektromagnetisch betätigbare Ventil 118 von dem Sperrsteuerventil 122 während der Bewegung des Steuer­ schiebers 182 innerhalb des Überhubbereiches abgekoppelt ist, um das Sperrsteuerventil 182 in der Sperrlöseposition zu hal­ ten, wodurch bewirkt wird, daß die Sperreinrichtung bzw. die Überbrückungseinrichtung der Fluidkupplung 12 den die Über­ brückung aufhebenden Zustand einnimmt. Bei oder unmittelbar nach dem Befehl durch den Fahrer zum Bewegen des Fahrzeuges aus einem Stillstandszustand heraus, bewegt sich der Steuer­ schieber 182 des Schaltbefehlsventils 108 von dem Überhubbe­ reich zu der Position mit maximalem Untersetzungsverhältnis des normalen Hubbereiches, um das elektromagnetisch betätig­ bare Ventil 118 mit dem Sperrsteuerventil 122 zu koppeln. Folglich kann das Sperrsteuerventil 122 eine Schaltung zwi­ schen der Sperraufhebeposition und der Sperrposition unter der Steuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils 118 verschoben bzw. geschaltet werden. Das elektromagnetisch betätigbare Ventil 118 hält das Sperrsteuerventil 122 in der Sperrlöseposition, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Sperr­ fahrzeuggeschwindigkeitswert überschreitet, und anschließend wird das Sperrsteuerventil 122 in die Sperrposition verscho­ ben bzw. geschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Sperr­ fahrzeuggeschwindigkeitswert überschreitet.

Es soll kurz die Art und Weise einer Verhältnisschaltsteue­ rung erläutert werden. Ein Schaltsteuerventil 106 reguliert die Zuleitung des Hydraulikfluids zu der Antriebsriemenschei­ be-Zylinderkammer 20 der Antriebsriemenscheibe 16 in Abhän­ gigkeit von der Bewegung des Steuerschiebers 182 sowie zum Ableiten des Hydraulikfluids in dieser Kammer 20. Der Druck des Druckmittelfluids in der Zylinderkammer 32 der mitlaufen­ den Riemenscheibe 26 wird durch das Schaltsteuerventil 106 nicht beeinflußt und dieser Druck nimmt einen Leitungsdruck­ wert an, der durch ein Leitungsdruckregelventil 102 erzeugt wird. Der Leitungsdruck wird zur Druckregelung, bewirkt durch das Schaltsteuerventil 106, genutzt. Das Schaltsteuerventil 106 umfaßt einen Steuerschieber 174, welcher durch eine Schalt­ betätigungseinrichtung 112 über den Schrittschaltmotor 110 beaufschlagt wird. Der Ausgang des Schaltsteuerventils 106 wird einer Zylinderkammer 20 der Antriebsriemenscheibe zuge­ leitet. Der Druckwert innerhalb der Zylinderkammer 20 der An­ triebsriemenscheibe ist Null, um das maximale Untersetzungs­ verhältnis bei dem Getriebe einzustellen. Wenn der Druck in­ nerhalb der Zylinderkammer 20 der Antriebsriemenscheibe an­ steigt, wird ein Hochschalten von dem maximalen Untersetzungs­ verhältnis bewirkt, wodurch sich ein Abfall der Brennkraftma­ schinenumdrehungsgeschwindigkeit bzw. der Brennkraftmaschinen­ drehzahl ergibt. Der Schrittschaltmotor 110 wird durch die Steuereinheit 300 gesteuert.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, empfängt eine Steuereinheit 300 Signale von einem Brennkraftmaschinendrehzahl­ sensor 301, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 302, einem Drosselklappenöffnungsgradsensor 303 und einem Turbinen­ umdrehungsgeschwindigkeitssensor 305. Sie erhält auch Signale von einem Schaltpositionsschalter 304, einem Brennkraftma­ schinenkühlmitteltemperatursensor 306, einem Bremssensor 307 und einem Umschalt-Detektionsschalter 298. Der Brennkraftma­ schinendrehzahlsensor 301 erfaßt eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 und erzeugt ein diese wiedergebendes Signal. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 302 er­ faßt eine Drehzahl einer Ausgangswelle 28 und erzeugt ein diese wiedergebendes Signal. Der Drosselklappenöffnungsgradsensor 303 erfaßt einen Öffnungs­ grad der Drosselklappe als eine Variable, welche die Brennkraftmaschinenbelastung darstellt, und es wird ein diese wiedergebendes Signal er­ zeugt.

Der Turbinenumdrehungsgeschwindigkeitssensor 305 erfaßt eine Drehzahl der Turbinenwelle 13 und er­ zeugt ein diese wiedergebendes Signal. Diese Signale werden der Steuereinheit 300 zusammen mit den Ausgängen der weiteren Sensoren und der Schal­ ter zugeleitet.

Aus der DE 36 44 134 A1 ist eine Einrichtung zur Traktions­ steuerung eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der die erste zeitliche Ableitung des Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensors bestimmt wird, das zu einer Beschleunigungsre­ gelung des Kraftfahrzeuges bei seinem Anfahren benutzt wird. Dieses erfolgt durch eine Verkleinerung des Drosselklappenöff­ nungsgrades beim Überschreiten eines bestimmten Beschleuni­ gungsschwellenwertes.

Aus der DE 37 11 913 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfverhinderung unter Verwendung eines stufen­ los änderbaren Automatikgetriebes bekannt, bei denen das Über­ setzungsverhältnis des Getriebes so beeinflußt wird, daß es durch Hochschalten den Schlupf immer dann verringert, wenn ein übermäßiger Schlupf zwischen den Antriebsrädern und der Ober­ fläche der Fahrbahn festgestellt wird. Dadurch wird das auf die Antriebsräder vom Motor über das Getriebe abgegebene Antriebs­ moment verringert. Zu diesem Zweck kann auch die vom Motor ab­ gegebene Ausgangsleistung mit Hilfe der Motorsteuerung verrin­ gert werden.

Aus der DE 39 27 349 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Automatik-Getriebes für Kraftfahrzeuge mit einer Anti-Schlupf-Regelung bekannt, bei denen der Gangwechsel des Getriebes durch Vergrößerung des Hysterese-Betrages der Fahrzeuggeschwindigkeiten zwischen den Hochschaltgeschwindig­ keiten und den Rückschaltgeschwindigkeiten unterdrückt wird, während die Ausgangsleistung des Motors durch eine Anti- Schlupf-Regelung periodisch variiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Traktionssteuerung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubil­ den, daß automatisch ein optimales Untersetzungsverhältnis des Getriebes für den jeweils festgestellten Fahrbahnzustand ge­ wählt wird.

Bei einer Traktionssteuerung der genannten Art ist diese Auf­ gabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Traktionssteuerung zeichnet sich dadurch aus, daß die erste zeitliche Ableitung des Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, also die Beschleunigung des Fahrzeuges aufgrund der Drehzahl der Ausgangswelle ermittelt wird. Dann wird die Turbinen-Solldrehzahl so modifiziert, um ein Heraufschalten zu bewirken, wenn ein zu großer Schlupf zwi­ schen den Antriebsrädern und der Fahrbahn festgestellt wird. Ein solcher großer Schlupf ist immer dadurch feststellbar, daß die Beschleunigung einen bestimmten ersten Wert erreicht oder überschreitet, wenn sich z. B. infolge eines teilweisen Durch­ drehens der Antriebsräder die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes schnell ändert.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebsablaufes bei der ersten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Funktion von α0 (Alpha Null) über TVO (Drosselöffnungsgrad,

Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung von T·Nt über VSP (Fahrzeuggeschwindigkeit) für unterschiedliche TVO-Werte,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
fig. 5 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit einer hydrokinetischen Drehmomentübertragungseinheit mit einer Überbrückungs­ kupplung und einem Automatikgetriebe,

Fig. 6A und 6B verdeutlichen in Verbindung miteinander eine herkömmliche elektrohydraulische Schaltung für das Automatikgetriebe, und

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit dieser elektrohy­ draulischen Schaltung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird die Arbeitsweise der ersten be­ vorzugten Ausführungsform erläutert. In Fig. 3 verdeutlicht eine Familie von in durchgezogenen Linien dargestellten Kur­ ven tabellarische Daten g(TVO, VSP), die basierend auf einem Drosselklappenöffnungsgrad TVO und einer Fahrzeuggeschwindig­ keit VSO abgeleitet werden. In Fig. 3 ist eine gebrochene Linie MAX zur Zwischenverbindung der Betriebspunkte gezogen, an denen das maximale Untersetzungsverhältnis aufrechterhal­ ten bleibt, während eine gebrochene, gerade Linie MIN zur Zwischenverbindung der Betriebspunkte gezogen ist, an dem das minimale Untersetzungsverhältnis beibehalten wird.

Gemäß dieser Steuerstrategie wird das maximale Untersetzungs­ verhältnis aufrechterhalten, um eine Schaltung bei einer Zu­ nahme der Brennkraftmaschinendrehzahl bei niedrigen Brennkraftmaschinendrehzahlen zu ermöglichen und eine so ausreichend große Antriebskraft zu erzeugen, daß sich das Fahrzeug vom Stillstandszustand ausgehend fortbewegt. Die Steuerstrategie nimmt dies vor, wenn sich die Traktion nicht vermindert. Um bei dieser bevorzugten Ausführungsform zu er­ leichtern, daß sich das Fahrzeug von einem Stillstandszustand auf einer Fahrbahn mit einem niederen Reibungskoeffizienten fortbewegt, wird eine Zunahme der Soll-Eingangsdrehzahl T·Nt vorgegeben durch die Tabellendaten nach Fig. 3 an einem vorbestimmten Wert T·No bei der Detektion des Auftretens eines vorbestimmten Wertes beim Radschlupf abge­ brochen. Bei dieser modifizierten Steuerstrategie leitet das Getriebe ein Hochschalten von einem maximalen Untersetzungs­ verhältnis in einem früheren Stadium ein als bei der üblichen Fest­ stellung des vorbestimmten Grades des Radschlupfs. Die Vorgabe ist derart gewählt, daß der vorstehend angegebene, vorbestimm­ te Wert T·No niedriger als ein Eingangsdrehzahl­ wert ist, der üblicherweise beim Fortbewegen des Fahr­ zeuges, ausgehend von einem Stillstandszustand, genommen wird. Je größer der Drosselklappenöffnungsgrad ist, desto größer ist das oben angegebene Ausmaß des Radschlupfes. Der Zusammenhang ist in Fig. 2 verdeutlicht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird der Ablauf des Flußdiagrammes näher erläutert. Dieses Flußdiagramm zeigt ein Unterprogramm eines Hauptprogramms.

In Fig. 1 werden in einem Schritt 501 gespeicherte Fahrzeug­ geschwindigkeitsdaten VSP als VOLD gespeichert. Im anschließen­ den Schritt 504 erfolgen die Auslesevorgänge für die Aus­ gänge des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 302 und des Dros­ selklappenöffnungssensors 303, um die Ergebnisse als VSP und TVO zu speichern. Somit werden die Fahrzeuggeschwindigkeits­ daten VSP aktualisiert. Im nächsten Schritt 506 wird eine Rad­ beschleunigung α (Alpha) durch Subtraktion von VOLD von VSP ermittelt. Dann wird in einem Schritt 508 ein Tabellennach­ schlagvorgang in den aufgelisteten Daten nach Fig. 2, basie­ rend auf TVO vorgenommen, um einen vorbestimmten Beschleuni­ gungswert αo zu erhalten. In einem Schritt 510 erfolgt ein Tabellennachschlagvorgang für die aufgelisteten Daten nach Fig. 3, basierend auf TVO und VSP, um eine Soll-Eingangsdreh­ zahl T·Nt zu erhalten.

In einem Schritt 512 erfolgt eine Abfrage, ob die Beschleuni­ gung α größer oder gleich dem vorbestimmten Beschleunigungs­ wert αo ist oder nicht. Wenn sich bei dieser Abfrage eine Verneinung ergibt, wird eine Untersetzungsverhältnissteue­ rung ausgeführt (siehe Block 520) unter Verwendung der im Schritt 510 vorgegebenen Daten. Wenn sich bei dieser Abfrage eine Bejahung ergibt, erfolgt eine weitere Abfrage in einem Entscheidungsschritt 514, ob T·Nt größer oder gleich dem vor­ bestimmten Wert T·No ist oder nicht. Wenn das Ergebnis ver­ neinend ist, schreitet die Steuerung mit dem Block 520 fort, in dem die Daten T·Nt unverändert genutzt werden, die im Schritt 510 gespeichert wurden. Wenn sich bei der Abfrage im Schritt 514 eine Bejahung ergibt, wird T·No als T·Nt in einem Schritt 516 gespeichert, und diese modifizierten Daten werden bei der Untersetzungsverhältnissteuerung im Block 520 verwen­ det.

Aus dem Flußdiagramm ist zu ersehen, daß der Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor 302 die Drehzahl des Getriebeausgangsteils erfaßt, und somit die Daten α eine Radbeschleunigung des Antriebsrades des Fahrzeuges wiederge­ ben.

Im Flußdiagramm nach Fig. 1 wird der vorbestimmte Wert αo als eine Funktion von TVO gesetzt. Alternativ kann dieser Wert als eine Funktion von VSP oder einer Kombination von VSP und TVO vorgegeben werden.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsform. Bei dieser bevorzugten Ausfüh­ rungsform werden die Daten T·Nt, die im Schritt 510 gespei­ chert wurden, auf kleinere Werte verändert, die eine Funktion von TVO und VSO sind. Somit unterscheidet sich das Flußdia­ gramm nach Fig. 4 von jenem nach Fig. 1 lediglich durch das Vorsehen eines Schrittes 518 anstelle der beiden Schritte 514 und 516 in Fig. 1.

Claims (3)

1. Traktionssteuerung zum Erleichtern des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoef­ fizienten, wobei das Kraftfahrzeug einen Motor (10), ein stufenlos änderbares Getriebe mit einer Eingangs-Turbinenwelle (13), die antriebsmäßig über eine hy­ drokinetische Drehmomentübertragungseinrichtung (12) mit dem Motor (10) verbunden ist, und einer Ausgangswelle (28), die antriebsmäßig mit einem Antriebsrad verbunden ist, einen die Drehzahl der Turbinenwelle (13) erfassenden Sensor (305) einen die Drehzahl der Ausgangswelle (28) erfassenden Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (302) und einen den Öffnungs­ grad (TVO) der Motordrossel erfassenden Drosselsensor (303) aufweist, wobei eine Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) als eine vorbestimmte Funktion des augenblicklichen Drosselöffnungsgrads (TVO) und der augenblicklichen Fahr­ zeuggeschwindigkeit bestimmt wird sowie eine stufenlose Schaltung des Übersetzungsverhältnisses im Getriebe in einer solchen Richtung bewirkt wird, daß die augenblickliche Turbinen-Drehzahl mit der Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) in Übereinstimmung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste zeitliche Ableitung (α) des Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (302) bestimmt wird (Schritt 506) und daß
wenn diese erste Ableitung (α) größer oder gleich einem be­ stimmten ersten Ableitungswert (α0) ist, die Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) derart modifiziert wird, daß ein Hochschalten, des Getriebes bewirkt wird.

2. Traktionssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Modifizierung der Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) derart ist, daß, wenn die Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) größer als oder gleich einem bestimmten Drehzahl-Sollwert (T·No) ist, dieser bestimmte Drehzahl-Sollwert (T·No) als die Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) eingestellt wird.

3. Traktionssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Modifizierung der Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) derart ist, daß die Turbinen-Solldrehzahl (T·Nt) durch eine neue Turbinen-Solldrehzahl ersetzt wird, die als eine zweite vorbestimmte Funktion (h[TVO, VSP]) des augen­ blicklichen Drosselöffnungsgrades (TVO) und der augenblick­ lichen Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) bestimmt wird.