用于调节自动化的机动车变速器的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于调节自动化的机动车变速器的方法，其中，对于在换挡过程期间要切换的目标挡位(Greg、G’)的选择引入当前的行驶阻力。为了现在可以依赖于行驶阻力地以如下方式调节换挡过程，即，始终确保机动车的前进，在选择目标挡位(Greg、G’)时依赖于行驶阻力地不考虑如下挡位，对于它们的从当前的实际挡位的换挡所需的换挡时间(tG,reg)处在相应允许的最高换挡时间(tzul(α,m))之上。此外，本发明还涉及自动化的机动车变速器、计算机程序产品以及具有该计算机程序产品的数据载体。
【专利说明】用于调节自动化的机动车变速器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于调节自动化的机动车变速器的方法，其中，对于在换挡过程 期间要切换的目标挡位的选择引入当前的行驶阻力。此外，本发明还涉及自动化的机动车 变速器、计算机程序产品以及具有该计算机程序产品的数据载体。
【背景技术】
[0002] 在商用车的情况下，自动化的机动车变速器经常得到使用，这些自动化的机动车 变速器在此为了在紧凑的结构形式的同时实现大数量的可切换的挡位在很多情况下以如 下方式以组合式结构形式实施，即，多个单个变速器（Einzelgetrieb)被彼此组合。但是， 组合式结构形式也导致在挡位变换时有时候多个单次换挡在各个单个变速器中实施，这相 应地导致很长的换挡时间。这在平坦的行驶路段的情况下虽然降低了舒适性，但是在其他 方面是相对不成问题的，而很长的换挡时间在存在车道坡度的情况下且尤其是在载重车辆 和越野车辆的情况下会导致相应的机动车在换挡过程结束之前就已经停止，或者所选择的 目标挡位对于继续前进而言不再适合，因为机动车的速度已经过强烈地减小。出于该原因， 在调节自动化的机动车变速器时经常也要引入当前的坡道阻力形式的行驶阻力，以便通过 使换挡策略匹配于相应的车道坡度来避免上述问题。
[0003] 由DE 10 2006 024 277 Al得悉一种用于调节自动化的机动车变速器的方法，其 中，在换挡过程期间在选择目标挡位时引入相应的机动车的尤其以当前的车道坡度的形式 的当前的行驶阻力。在此，变速器控制装置依赖于相应地测定的行驶阻力来判断应切换到 哪个目标挡位中。在某些情况下，在此甚至可以重新切换刚刚挂出的挡位。
【发明内容】
[0004] 由先前所描述的现有技术出发，现在本发明的目的是，提供一种用于调节自动化 的机动车变速器的方法，通过该方法可以依赖于行驶阻力地如下这样来调节换挡过程，即， 始终确保机动车的前进。
[0005] 该任务从方法技术的角度来看由权利要求1的前序部分出发与其表征的特征相 结合地来解决。跟在其后的从属权利要求分别再次给出了本发明的有利改进方案。在自动 化的机动车变速器方面，该任务通过权利要求8的技术教导来解决。在计算机程序产品以 及包含该计算机程序产品的存储介质方面参照权利要求9和10。
[0006] 根据本发明，在用于调节自动化的机动车变速器的方法中，对于在换挡过程期间 要切换的目标挡位的选择引入当前的行驶阻力。在此，当前的行驶阻力在本发明的范畴中 可以要么经由相应的传感器要么通过计算来测定。目标挡位的最终选择于是通过自动化的 机动车变速器的变速器控制器来进行，该变速器控制器经由机动车的数据总线系统传输地 获得关于当前的行驶阻力（即要么是通过传感器获知的参数要么是计算结果）的相应信 息。但是在某些情况下，变速器控制器甚至也可以由相应的参数算出当前的行驶阻力。
[0007] 在该情况下，"行驶阻力"尤其指的是相应的机动车的坡道阻力，其中涵盖当前的 车道坡度和机动车的质量。但是，该行驶阻力同样也可以是相应的机动车的总行驶阻力，其 中除了坡道阻力之外，滚动阻力、空气阻力和加速度阻力同样是很重要的。此外，除了坡道 阻力之外，上述阻力形式中的一个也可以单独地或与一个或多个其他阻力形式组合地涵盖 到根据本发明的方法中。
[0008] 因此，当在很软的地面上行驶的情况下应对挡位变换进行调节时，尤其是在越野 应用情况下的滚动阻力可以是很重要的。在有坡道阻力的情况下，目标挡位的选择不仅 在上坡行驶的情况下而且也在下坡行驶的情况下都可以通过根据本发明的方法来影响，其 中，在第一种提到的情况下机动车的过强烈的减速或停止是有利的，而这在第二种情况下 是其在换挡导致的牵引力中断期间的过强烈的加速，该加速在切换原本在常规换挡策略中 要选择的目标挡位时会导致发动机超转（Oberdrehen)。
[0009] 本发明现在包括如下技术教导，S卩，在选择目标挡位时依赖于行驶阻力地不考虑 为了其从当前的实际挡位的切换所需的换挡时间处在相应地允许的最高换挡时间之上的 挡位。换而言之，也就是说一旦获知了某个当前的行驶阻力，就阻止到为了其从相应地当前 的实际挡位的切换经历了处在最高换挡时间之上的换挡时间的挡位中的切换。
[0010] 在此，这种用于调节自动化的机动车变速器的方法具有如下优点，即，通过将换挡 时间引入目标挡位的依赖于行驶阻力的选择中在即将进行挡位变换时已经可以确保相应 的机动车在切换相应的挡位时对于在该挡位中的继续行驶而言并没有已经变得过慢或甚 至已经停止。当目标挡位的切换要求相对较长的时间以及机动车由于在换挡过程期间发生 的牵引力中断而长时间地处在惯性滑行运行中时，机动车的减速尤其在有很大的车道坡度 的情况下可以已经进行了很远。于是在某些情况下，结果可能是在新切换的挡位中的驱动 机的过小的牵引力或甚至将驱动机压制在其最小转速之下。在极端情况下，由此可以导致 机动车在换挡过程期间的完全停止，从而首先完全不再能前进并且发生到起动挡位中的回 挡（RUckschaltung)〇
[0011] 通过根据本发明不考虑其换挡时间处于在相应地当前的条件下适用的最高换挡 时间之上的挡位，确保了可以切换相应的目标挡位，而不会导致相应的机动车过强烈地减 速以及甚至停止。因此，换挡过程尤其是在车道上坡行驶或下坡行驶的情况下可以可靠且 舒适地设计，这是因为挡位的由于最先不适合的目标挡位的多次变换被避免。
[0012] 虽然，在DE 10 2006 024 277 Al的情况下同样引入了在选择目标挡位时当前的 行驶阻力，但是在此并没有考虑到用于要考虑的目标挡位的具体的换挡时间。因此，虽然对 于相应的行驶阻力而言合适的目标挡位被选出，但是尤其是在很陡的车道坡度或很高的车 辆质量的情况下，机动车可能直至最先合适的目标挡位的最终切换已经很强烈地减速并且 因此然后要进行重新的换挡。由此，相应地降低了舒适性。
[0013] 在此对于机动车变速器的变速器控制装置而言，各个对于从相应的实际挡位到紧 接着的挡位中的切换而言分别所需的换挡时间是已知的，从而变速器控制装置可以将该换 挡时间与在相应地当前的行驶阻力的情况下最大允许的换挡时间相关联。
[0014] 根据本发明的实施方式，在以组合式结构形式实施的机动车变速器中，依赖于行 驶阻力地不考虑在其中数个单次换挡在多个变速器组中进行且因此需要处在允许的最高 换挡时间之上的换挡时间的挡位。以这种形式和方式可以防止由实际挡位切换到如下目标 挡位中，为了实现该目标挡位需在组合式变速器的多个单个变速器中进行单次换挡。因为 这相比于在其中仅一次或几次单次换挡在组合式变速器的单个变速器中进行的挡位的切 换相应延长了换挡时间，所以通过该不考虑可以预防机动车的过强烈的减速或其过度的加 速。因此，否则要选择的后续挡位（Folgegang)正好不被切换，而是首先在实际挡位中继续 行驶并且然后选择具有较低的必需的换挡时间的后续挡位。在本发明的意义中，以组合式 结构形式实施的机动车变速器优选由主挡组（Hauptgruppe)、接在主挡组之前或之后的半 挡挡组（Splitgruppe)和/或接在主挡组之后的倍挡挡组（Bereichsgruppe)组成。
[0015] 根据本发明的另一设计方案，仅直到如下挡位极限地不考虑挡位，自该挡位极限 起目标挡位的选择于是不依赖于换挡时间来实现。由此，可以考虑如下情况，即，在具有累 进的挡位级的机动车变速器中机动车在换挡过程期间的减速或者加速在较高挡位的区域 中较低地影响到相应地要降低的转速差上。这是因为由于在较高挡位中较小的变速器传动 t匕，减速或者加速相比这在较低挡位中的情况较小地影响到在驱动机的联接之前的转速变 化。
[0016] 在上述实施方式的改进方案中，挡位极限依赖于行驶阻力且在此尤其依赖于车道 坡度和/或车辆质量来设置。进一步优选地，在此机动车变速器的变速器控制装置的特征 曲线被存储，在该特性曲线中挡位极限关于车辆质量和车道坡度来绘制。由该特征曲线变 速器控制装置可以读出，在当前的车道坡度和车辆质量的情况下选择目标挡位时是否考虑 到了相应的换挡时间或该选择是否不依赖于换挡时间地进行。
[0017] 本发明的另一实施方式如下，即，在不考虑具有超出允许的最高换挡时间的换挡 时间的挡位的情况下此外也不考虑在其切换时接在机动车变速器之前的驱动机的牵引力 在当前的行驶阻力下不足的挡位。换而言之，也就是说此外还要考虑到，是否虽然是在对于 其切换而言相应地所需的换挡时间方面原则上要被考虑到的挡位中但仍然可以提供足够 的牵引力用于机动车变速器的继续行驶。由此防止借助该方法选择出可快速切换的但是对 于车辆的继续行驶而言不合适的挡位。
[0018] 在上述设计方案的改进方案中，针对在不考虑挡位时没有挡位留下的情况，阻止 从实际挡位进行换挡。也就是说，如果变速器控制装置基于根据本发明的方法识别出在换 挡时间和/或牵引力方面没有挡位适合，则在相应的实际挡位中不换挡地继续行驶。由此， 尤其地抵抗如下效果，即，以换挡开始并在换挡过程中于是识别出其他挡位不适合用于继 续行驶，从而最终又切换回起始挡位中。
[0019] 在本发明的改进方案中，对于从当前的实际挡位到这些挡位中的切换而言相应地 所需的换挡时间在先前的换挡的情况下被测定。由此，自动变速器的变速器控制装置可以 得知对于从当前的实际挡位到要被考虑的挡位中的相应的切换而言多少换挡时间是相应 所需的。由此可以考虑到，换挡时间关于机动车变速器的运行时间例如由于磨损而发生变 化。此外，由此同样可以补偿由制造导致的换挡时间的波动。
[0020] 根据本发明的解决方案同样可以表现为计算机程序产品，当该计算机程序产品在 变速器控制装置的处理器上运行时，该计算机程序产品通过软件操控（anleiten)处理器 时，这些处理器执行配属的本发明主题的方法步骤。在这方面，可由计算机读取的介质也属 于本发明的主题，前面所描述的计算机程序产品可取得地存储在该介质上。
[0021] 本发明不局限于并列的权利要求或对此从属的权利要求的特征的所说明的组合。 此外，还得出如下可行方案，即，将各单个特征（只要它们由权利要求、以下对实施方式的 描述或直接由附图得悉）彼此组合。权利要求通过使用附图标记对附图的参照不应限制权 利要求的保护范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 本发明的接下来所阐述的有利设计方案在附图中示出。其中：
[0023] 图1示出了带有根据本发明的机动车变速器的机动车的动力总成的一部分的示 意性视图；以及
[0024] 图2示出了根据本发明的用于调节根据图1的机动车变速器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 由图1得悉机动车的动力总成的一部分的示意性视图，其中，该机动车优选是商 用车，例如载重汽车。在动力总成内，内燃机形式的驱动机AM可在输出侧借助于中间的分 离离合器TK与接在后面的自动化的机动车变速器1的驱动侧AN连接。在此，自动化的换 挡变速器1以如下方式以组合式结构形式实施，即，它由不同步的主挡组HG、接在主挡组HG 之前的同步的半挡挡组SG以及接在主挡组HG之后的同步的倍挡挡组BG组成。
[0026] 在此，倍挡挡组BG以行星齿轮结构形式实施，而不仅半挡挡组SG而且还有主挡组 HG都通过各单个的圆柱齿轮级构成，这些圆柱齿轮级在主挡组HG的情况下经由不同步的 爪式离合器2和3以及在半挡挡组SG的情况下经由锁止同步器4分别可以被结合到动力 流中并分别限定出相应的单个变速器HG或者SG的不同的传动比。此外，倍挡挡组BG的部 件可以经由锁止同步器5要么与另一部件锁定要么固定在机动车变速器1的壳体6上。
[0027] 总地来说，在此通过相应的传动比的切换可以在半挡挡组SG中、在主挡组HG中以 及在倍挡挡组BG中分别限定出机动车变速器1的各附属的挡位，其中，驱动机AM的相应的 驱动运动被传动到机动车变速器1的输出侧AB上。于是，动力总成的其他对本领域技术人 员而言充分公知的部件联接到机动车变速器1的输出侧AB上。
[0028] 要在单个变速器中进行的单次换挡在此经由变速器控制装置7来操控和协调，该 变速器控制装置为了该目的分别驱控锁止同步器4和5以及爪式离合器2和3的附属的操 纵装置。在商用车行驶期间，变速器控制装置7在此调节在机动车变速器1中的挡位变换， 其中，该变速器控制装置在挡位变换期间通过操纵分离离合器TK和控制驱动机AM来协调 由相应地经由单个变速器SG、HG和BG限定出的实际挡位到相应的目标挡位的转换。为了 该目的，变速器控制装置7连同机动车变速器1的其他控制器（因此也连同驱动机AM的发 动机控制器9) 一起结合到数据总线系统8中。
[0029] 在相应的挡位变换期间，变速器控制装置7在此操控地接合到发动机控制器9上 并可以由此通过驱动机AM调节相应的转速和转矩。同样地，变速器控制装置7在某些情况 下可以间接地经由特殊的控制器也调节分离离合器TK的打开和关闭。此外，还经由数据总 线系统8为变速器控制装置7提供其他与其相关的数据，例如尤其是当前的路段坡道、车辆 质量且在某些情况下也可以是其他与行驶阻力相关的参数。
[0030] 作为特点，变速器控制装置7现在还可以进行在换挡过程期间要切换的目标挡位 在考虑到当前的行驶阻力和在此尤其还有坡道阻力的情况下的选择。接下来，为了该目的 通过变速器控制装置7来执行的根据本发明的方法应在图2的流程图的辅助下进行详细描 述：
[0031] 在该方法开始时，在步骤SI中首先通过变速器控制装置7读入相关数据。此外， 在此当前的车道坡度α和车辆质量 m通过变速器控制装置7被询问，其中，在接下来的步 骤S2中检查可以将哪些目标挡位Gms与常规的换挡策略相应地切换到此时的实际挡位上。 在这种情况下通常是紧跟在此时的实际挡位之后的挡位。
[0032] 然后在到步骤S3的转换中，驱动机AM的当前的实际转速nist被询问并在步骤S3 中检查，该实际转速n ist是否大于或等于针对挡位Gms的额定转速!^。^^。如果这被否定， 则跳回到步骤Sl之前，其中，接下来再次读入参数a、m和N ist。
[0033] 而如果实际转速nist等于或甚至大于额定转速则转换到步骤S4,在该步 骤S4中，在特征曲线中检查，挡位G ms是否处在挡位极限Gtenz(a，m)之下或之上。在该特 征曲线中，挡位极限Gtenz(a，m)在此依赖于车道坡度α和车辆质量m来绘制。如果挡位 Greg对于相应地当前获知的车道坡度α和车辆质量m处在挡位极限上或甚至之上时，则在 接下来的步骤S5中挡位G reg与常规的换挡策略相应地确定为目标挡位且接下来通过对爪 式离合器2和/或3或者锁止同步器4和/或5的一个或多个操纵装置的相应的驱控进行 换挡。
[0034] 而如果挡位Gms在当前的车道坡度α和车辆质量m的情况下处在附属的挡位 极限G tenz(a，m)之下，则在接下来的步骤S6中检查，用于由当前的实际挡位切换到挡位 Greg的换挡时间是否处在对于当前的车道坡度α和车辆质量m来说允许的最高换挡时间 tzul ( a，m)之下。对于挡位Greg所需的换挡时间在此通过变速器控制装置7在先前的 换挡的情况下被测定且相应地被存储。
[0035] 尤其当为了实现挡位Gms在单个变速器SG、HG以及必要时也在BG中进行多个单 次换挡时，附属的换挡时间&^相对较长且自一定的车道坡度和车辆质量起处在允许的最 高换挡时间t zul(a，m)之上。在超出允许的最高换挡时间tzul(a，m)的情况下，接下来转换 到步骤S7,而否则又变换到步骤S5且挡位G ms被确定为目标挡位。
[0036] 然后在步骤S7中，变速器控制装置7测定哪些另外的挡位从它们的换挡时间 出发在当前的车道坡度α和车辆质量 m的情况下要被考虑到或处在当前的挡位极限 G&mz(a，m)之上。这些挡位的下一个挡位G'被预先记下并在接下来的步骤S8中检查，现 在当前的实际转速n ist是否大于或等于针对预先记下的挡位G'的额定转速。在否定 的情况下，跳回到步骤S8之前，并且首先继续以实际挡位行驶并再进一步加速。
[0037] 而如果实际转速nist与额定转速!!^^，相符或者在继续行驶的情况下在实际挡位 中达到该实际转速，则在步骤S9中检查，在挡位G'的切换中实现的牵引力F zug，e，是否足以 用于对商用车的继续驱动。如果这被肯定，则在步骤SlO中将挡位G'确定为目标挡位且接 下来通过操纵装置的相应的驱控经由变速器控制装置7进行换挡。
[0038] 而在否定的情况下，像之前一样留在实际挡位中并以该实际挡位继续行驶。在某 些情况下，接下来可以通过变速器控制装置7确定另一关于换挡时间要被考虑到的挡位并 类似于步骤S7至S9检查其可换挡性。如果此外当前的车道坡度α又发生改变，则在步骤 Sl至S6中与常规的换挡策略相应地进行到挡位Gms的切换。
[0039] 借助于根据本发明的用于调节自动化的机动车变速器1的方法，换挡策略可以匹 配于相应地当前的行驶阻力。
[0040] 附图标记列表
[0041] 1 机动车变速器
[0042] 2 爪式离合器
[0043] 3 爪式离合器
[0044] 4 锁止同步器
[0045] 5 锁止同步器
[0046] 6 壳体
[0047] 7 变速器控制装置
[0048] 8 数据总线系统
[0049] 9 发动机控制器
[0050] AM 驱动机
[0051] AN 驱动侧
[0052] AB 输出侧
[0053] BG 倍挡挡组
[0054] HG 主挡组
[0055] SG 半挡挡组
[0056] TK 分离离合器
[0057] Greg 常规换挡策略的目标挡位
[0058] G' 预先记下的目标挡位
[0059] G&enz(a，m)挡位极限 [0060] nist 驱动机的实际转速
[0061] IW1^eg针对Gms的驱动机额定转速
[0062] nsoll；G， 针对G'的驱动机额定转速
[0063] tG；reg 针对GMg的换挡时间
[0064] tzul(a，m)最高换挡时间
[0065] Fzug,c， 在挡位G'中的牵引力
[0066] a 车道坡度
[0067] m 车辆质量
【权利要求】
1. 一种用于调节自动化的机动车变速器（1)的方法，其中，对于在换挡过程期间要切 换的目标挡位（GMg、G'）的选择引入当前的行驶阻力，其特征在于，在选择所述目标挡位 (GMg、G'）时依赖于行驶阻力地不考虑如下挡位，对于这些挡位的从当前的实际挡位的换挡 所需的换挡时间处在相应允许的最高换挡时间（tzul(a，m))之上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以组合式结构形式实施的机动车变速 器中，依赖于行驶阻力地不考虑如下挡位，在这些挡位中数个单次换挡在多个变速器组中 进行且因此需要处在所述允许的最高换挡时间（tzul(a，m))之上的换挡时间（tyj。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仅直至如下挡位极限（G&mz( a，m))地不 考虑挡位，自所述挡位极限起所述目标挡位（GMg、G'）的选择于是不依赖于换挡时间地实 现。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述挡位极限（G&mz( a，m))依赖于所述 行驶阻力，尤其是车道坡度（a)和/或车辆质量（m)来设置。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不考虑具有处在所述允许的最高换挡 时间（tzul(a，m))之上的换挡时间（tu6g)的挡位的情况下此外也不考虑如下挡位，在切换 这些挡位时接在所述机动车变速器（1)之前的驱动机（AM)的牵引力（F^f)在当前的行 驶阻力下是不足的。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，针对在不考虑的情况下没有能选择的挡 位留下的情况，阻止从实际挡位进行换挡。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于从当前的实际挡位切换到所述挡位 中相应所需的换挡时间在先前的换挡的情况下被测定。
8. -种自动化的机动车变速器（1)，所述自动化的机动车变速器能根据权利要求1至 7中任一项所述的方法来运行。
9. 根据权利要求8所述的自动化的机动车变速器（1)的计算机程序产品，所述计算机 程序产品能根据权利要求1至7中任一项所述的方法来运行，其中，用于执行挡位变换的程 序在所述机动车变速器（1)中通过相应的被存储在软件中的控制指令来实现。
10. -种具有根据权利要求9所述的计算机程序产品的数据载体。
【文档编号】F16H59/66GK104343951SQ201410366867
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】约翰内斯·克姆勒, 迈克·维特纳, 约阿希姆·施陶丁格 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司