VEHICLE TRANSMISSION CONTROL DEVICE FOR MONITORING THE MAXIMUM TORQUE

Abstract: 1. Control device for a vehicle driven by a motor by way of a transmission that preferably changes the transmission ratio in steps, which device has the following features : a) there is provided a store (36) recording the characteristics of the motor for ascertaining the instantaneous driving torque MA delivered by the motor (6) ; b) there is provided a sensor (16) registering the number of revolution per minute nR of at least one vehicle wheel (15) of which the output signal can be fed to a differentiating device for ascertaining a magnitude s of acceleration derived from the variation with time of the number of revolutions per minute of the vehicle wheel (15), c) there is provided a weight-assessment means (30) for calculating the weight of the vehicle from the instantaneous driving torque MA and the magnitude s of acceleration ; d) there is provided a torque-control device (24) for calculating a steady driving torque Mstat , which is necessary for driving the vehicle without acceleration, from the instantaneous torque MA , the vehicle weight G and the magnitude s of acceleration ; e) there is provided a transmission-control means (18) which, for the intended new gear, compares the steady torque M'stat with the maximum and the optimum torque of the motor and releases a control signal (46) for blocking a gear shift control (50) if the maximum or the optimum torque is exceeded ; f) the transmission-control means (18) contains a comparison device (45) which serves to store the maximum or optimum torques of the motor.

Description: Kontrol ] einrichtung für ein Fahrzeuggetriebe zur Überprüfung des maximalen Momentes Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontrolleinrichtung für ein von einem Motor über ein abgestuftes Getriebe angetriebenes Fahrzeug, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Beim manuellen Schalten eines Getriebes für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Strassen-Nutzfahrzeug, kommt es vor, dass das Drehmoment im neu eingelegten Gang nicht ausreicht, um das Fahrzeug in der vor dem Gangwechsel vorhandenen Geschwindigkeit weiterfahren zu lassen. Es muss dann wieder zurückgescha ] tet werden. Das Einschätzen und Voraussehen einer so ] chen Situation durch den Fahrzeug-Führer ist schwierig und ungenau. Falsche Gangwechsel bedeuten jedoch, dass das Fahrzeug unwirtschaftlich,# insbesondere mit zu hohem Kraftstoff-Verbrauch gefahren wird. Die beschriebenen Situationen können auch bei automatisch arbeitenden Getrieben auftreten. Diese Getriebe sind deshalb so ausgelegt, dass nur bei hoher Leistungsreserve geschaltet wird. Dies bedeutet ebenfalls eine unwirtschaftliche Fahrweise. Die Auswahl des günstigsten Betriebspunktes einer aus einem Motor und einem Getriebe bestehenden Antriebseinheit ist von sehr vielen Faktoren abhängig. Selbst die Definition des "günstigsten Betriebspunktes" ist sehr schwierig, da der Punkt günstigsten Verbrauchs im Kennlinienfeld eines Motors in der Rege) nicht der Punkt maxima) er Leistung ist. Je nach Anforderungen und äusseren Bedingungen müssen die Gangauswah3- kriterien zwischen den verschiedenen als ¯günstig'1 eingestuften Betriebspunkten variiert werden. Die Qualität dieser Kriterien ist ganz entscheidend auch von der Konstanz der verwendeten Grössen abhängig. Werden beispielsweise Motormomente ermittelt, dann sind diese unter anderem abhängig von der Kraftstoffdichte, von der Höhenlage, in der der Motor betrieben wird, von der Kraftstoffqualität, von der Motortemperatur usw. Werden nun die Motormomente mit nach theoretischen oder empirischen Methoden ermittelten konstanten Werten verglichen, dann wird das Ergebnis bei Auftreten einer Abweichung eines der vielen Einflussfaktoren einen Fehler aufweisen. Eine naheliegende Lösung ist es nun, möglichst viele der wichtigsten Einflussgrössen mit eigenen Sensoren zu erfassen und auszuwerten. Das bedeutet aber einen grossen Aufwand. Auch die Genauigkeit, mit der ein Wert ermittelt wird, ist bei der Ermittlung von Schaltpunkten,insbesondere bei mit grossen Last-/Leerverhältnis betriebenen Nutzfahrzeugen von entscheidender Bedeutung. Sollen beispielsweise die bei konstanter Geschwindigkeit am Fahrzeug auftretenden Fahrwiderstände genau ermittelt werden, dann müssten Grössen wie Veränderungen des Luftwiderstandsbeiwertes Cw durch Aufbau änderungen, Luftdichte, Änderung der Rollreibung der Reifen auf der Strasse bei unterschiedlichen Reifenprofilen und unterschiedlichem Versch ] eisszustand, Strassenprofll usw. erfasst werden. Hinzu kommt, dass bestimmte Grössen wie Lagerreibung und Getriebe-Wirkungsgrad sich an Serienfahrzeugen ohne grossen Aufwand gar nicht ermitteln lassen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, genaue Schal. t- punkte für ein Fahrzeug-Getriebe zu ermitteln, wobei möglichst wenig Peripherie-Geräte (Sensoren) eingesetzt werden sollen. Insbesondere soll festgestellt werden, ob das Antriebsmoment im neuen Gang ausreicht, um das Fahrzeug mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiterfahren zu lassen. Diese Aufgabe wird von der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispie ] e und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung geht von der folgenden Erkenntnis aus. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt setzt sich das fahrzeugantreibende momentane Antriebsmoment MA zusammen aus einem stationären Antriebsmoment Mstat s dass zur Weiterfahrt des Fahrzeugs ohne Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich ist, und einem eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs bewirkenden Beschleunigungsmoment Mb . Dies bedeutet, dass das stationäre Antriebsmoment Mstat wie folgt berechnet werden kann: MA staut + Mbl Mb = G . f ph ), Mstat = MA G. f (s ), wenn die Grjssen MA , G und s vorliegen bzw. gemessen werden können. Im einzelnen bedeuten in den Gleichungen: M = stationäres Antriebsmoment stat MA = morientanes Antriebsmoment Mb = Beschleunigungsmoment G = Gewicht des Fahrzeugs s =Beschleunigung des Fahrzeugs Der Ausdruck f (s ) bedeutet, dass die Fahrzeug-Beschleunigung mit einem Faktor versehen sein kann. Alle Grössen können aus den tatsächlichen Werten abgeleitet sein Das stationäre Moment Mstat kann als die Summe der Fahrwiderstände bei geschwindigkeitskonstanter Fahrt aufgefasst werden. Diese Fahrwiderstände sind die Rollreibung, die Luftreibung und der Steigungswiderstand. Da die in der Formel für M stautrechts stehenden Grössen leicht ermittelt werden können, lässt sich so die umständliche und ungenaue Erfassung der einzelnen Fahrwiderstände umgehen Das zur Auswertung der Gleichung für Mstat notwendige genaue Fahrzeug-Gewicht kann über die Fahrzeug-Beschleunigung, wie in der älteren Anmeldung P 32 46 201.8 beschrieben, bestimmt werden. Wesentlich ist, dass das genaue Gewicht bekannt ist, und nicht, wie in bekannten Anmeldungen (z.B. DE-OS 30 18 032, DE-OS 31 01 056) von einem angenommenen Fahrzeuggewicht ausgegangen wird. Insbesondere in der DE-OS 30 18 032 werden in Gleichungs- zusammenhängen die Fahrzustände prinzipiell richtig beschrieben, und Annahmen über Werte von Fahrwiderständen, Teile von Fahrwiderständen-und die Masse des Fahrzeugs eingeführt. Die Verwendung von physikalischen Zusammenhänge beschreibenden Gleichungen, in die angenommene Grössen eingeführt werden, kann die Möglichkeit bieten, die angenommenen Grössen so umzuformen, dass sich daraus weitere Grössen ergeben, die einen gewissen Nutzen bringen. Der Anwendungsbereich dieser Grössen kann dann allerdings nur auf ganz bestimmte Fahrsituationen abgestimmt sein und nicht allgemein gelten. Ausserdem müssen die Werte, mit denen diese Grössen verglichen werden, auf empirische Weise angepasst werden, um Verfälschungen auszuscheiden. Beispielsweise bei Nutzfahrzeugen, die üblicherweise ein sehr grosses Last-Leerverhältnis aufweisen und stark untermotorisiert sind, würde eine solche Schaltung in weiten Bereichen unzureichende Ergebnisse liefern. Um einen sinnvollen, unverfälschten Regel- oder Steuere in- griff machen zu können, ist es ausserdem wichtig, zu ermitteln, woher beispielsweise eine zu kleine Fahrzeugbe schlunigung kommt. Dies kann am Fahrzeuggewicht, an der gerade vorliegenden Steigung oder an beidem liegen. Demgegenüber werden in der vorgeschlagenen Schaltung die Grössen annahmenfrei und damit genauer bestimmt. Dieses bedingt, dass es sich dabei um ein grösseres Formel system in ganz spezifischer Anordnung und ganz spezifischen Zusammenhängen handelt. Ausserdem ist in der DE-OS 30 18 032 und DE-OS 31 01 056 nicht erkannt worden, dass man die Motormomente nur über ein Motor Kennlinienfeld ermitteln kann und zweckmässigerweise die Schwellwerte auf diese Grössen bezieht, um damit Störeinflüsse von aussen auf den Motor auszuschalten. Dieses ist wiederum nur möglich, wenn man es in dem vorgeschlagenen grösseren Formelsystem ermittelt. Insbesondere die Frage, ob das maximale oder maximal zuträgliche Motormoment in einem neu zu wählende# Gang überschritten wird, ist nur sinnvoll zu beantworten, wenn die einzel- nen Grössen genau ermittelt werden können. Weiterhin wird nach der erfindungsgemässen Ausgestaltung für die Berechnung möglichst aller erforderlichen Grössen von einmal festgelegten Werten ausgegangen. Im vorgeschlagenen Fall wird das unter bestimmten Betriebsbedingungen ermittelte Kennlinienfeld des verwendeten Motors, in dem Motorausgangsmoment über Motordrehzahl bei verschiedenen Motorsteuerbetriebspunkten aufgetragen sind, in einem Speicher abgelegt. Alle erfoderlichen Grössen wie z.B. MA G und Mstat werden unter anderem aus diesen Werten ermittelt. Die theoretisch oder empirisch ermittelten maximal fahrbaren Momentenlinien und Rundlaufgrenzwerte, die zur Erstellung von Schaltkriterien mit beispielsweise dem Wert Mstat verglichen werden, beziehen sich ebenfalls auf die Werte des gespeicherten Kennlinienfeldes. Diese Vorgehensweise hat den grossen Vorteil, dass sich bei Verschiebungen des Kennlinienfeldes z.B. durch veränderte Kraftstoffdichte oder ver#ndefter HöhPn- lage, das Verhältnis der Grössen bei den beschriebenen Wertevergleichen nicht ändert und somit fehlerfreie Werte geliefert werden. Würde das Motormoment beispielsweise direkt gemessen und mit theoretisch oder empirisch festgelegten Werten verglichen werden, dann müsste bei Veränderung des Motormomentes durch äussere Einflüsse eine Korrektur der Werte vorgenommen werden, um ein fehlerfreies Ergebnis zu bekommen. Die Erfindung vermeidet diese und gleichzeitig auch eine Reihe weiterer Fehlermöglichkeiten. Ein Vergleich von theoretisch oder empirisch ermittelten Momenten mit dem stationären Moment Mstat mit vorgegebenen Werten hat folgenden Vorteil: Wenn vor dem Einlegen eines neuen Ganges geprüft wird, ob das im neuen Gang erzielbare maximale oder zuträgliche Antriebsmoment (z.B. Begrenzung des Antriebsmomentes durch Rundlaufgrenze) grösser ist als das entsprechend dem Getriebe Ubersetzungsverhäl tnis transformierte stationäre Antriebsmoment, so lässt sich vorhersagen, wie sich das Fahrzeug nach einem Gangwechsel weiterbewegen wird, d.h. ob es sich überhaupt mit der vor dem Gangwechsel vorhandenen Geschwindigkeit weiterbewegt. Gegebenenfalls wird über eine Sperreinrichtung das Einlegen eines insofern ungünstigen Ganges verhindert. Der erwähnte Vergleich zwischen dem transformierten stationären Antriebsmoment und dem maximalen oder zuträglichen Antriebsmoment des neuen Ganges lässt auch eine Vorhersage über die evtl.. zu erwartende Beschleunigung des Fahrzeugs nach dem Gangwechsel zu. Unter dem Motor-Kennlinienfeld sind natürlich auch Kennlinienfelder zu verstehen, die den Betriebszustand des Motors indirekt beschreiben, wie beispielsweise die Zahlenwerte der Kraftstoffeinspritzzeiten. Weiterhin sind unter den in den Ansprüchen verwendeten Begriffen ¯Moment", Antriebsgrössen allgemein zu verstehen, also z.B. auch Leistungsgrössen oder solche vergleichbaren Grössen die die Antriebsmomente lediglich als eine von mehreren Rechengrössen enthalten. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, und eines Diagramms näher erläutert. Die Zeichnung nach Figur 1 zeigt in vereinfachter Darstellung die wesentlichen Elemente eines von einer Antriebsmaschine angetriebenen Fahrzeugs. Als Antriebsmaschine dient ein Verbrennungsmotor 6, dessen Kraftstoffzufuhr mittels eines Gebers 1 steuerbar ist. Über eine Welle 8 ist der Motor 6 mit einer Kupplung 9 verbunden, die ihrerseits über eine Welle 11 mit einem Getriebe 12 verbunden ist. Das Getriebe 12 dient zum Antrieb einer Achse 14, die ihrerseits die angetriebenen Fadrzeugräder des Fahrzeugs antreibt. Von den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs ist der Einfachheit halber nur das Rad 15 dargestel lt. Der Geber 1 für die Steuerung der Kraftstoffzufuhr des Motors 6 weist einen Signalausgang 3 auf, der über eine Signalleitung 4 mit einem Signaleingang 5 des Motos 6 verbunden ist. Der Geber 1 ist ferner mit einer Einrichtung ver Dehe n d-e die Stellung des Gebers 1 als Signalgrösse y dar stellt. Diese Signalgrösse y ist an einem Signalausgang 2 des Gebers 1 abrufbar. Im einfachsten Fall enthält der Geber 1 als Steuerglied für die Kraftstoffzufuhr des Motors 6 ein übliches, mechanisch arbeitendes Gaspedal. Der Geber 1 kann jedoch auch - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - als elektrischer oder elektronischer Geber ausgebildet sein, wenn der Motor 6 entsprechend mittels eines Steuersignals steuerbar ist. Die zwischen der antriebsseitigen Welle 8 und der abtriebsseitigen Welle 11 angeordnete Kupplung 9 ist mittels eines Steuersignals betätigbar, das einem Signaleingang 10 der Kupplung 9 zuführbar ist. Das Getriebe 12 ist ebenfalls elektrisch steuerbar, wobei Signaleingänge 13 des Getriebes 12 zum Empfang entsprechender Steuersignale zum Einlegen des jeweils gewünschten oder erforderlichen Ganges dienen. Sowohl die Kupplung 9 als auch das Getriebe können im einfachsten Fall rein mechanisch betätigt werden. In diesem Fall stellen die Signaleingänge 10 und 13 symbolhaft die Verbindung von Kupplungs-Betätigungsmechanismen und Getriebe-Betätigungsmechanismen mit den entsprechenden Betätigungseinrichtungen für die Kupplung 9 und das Getriebe 12 dar. Zur Steuerung des Getriebes 12 ist eine Getriebesteuerung 18 vorgesehen. Im einfachsten Fall arbeitet diese Getriebesteuerung 18 so, dass das Getriebe 12 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und somit in Abhängigkeit von der Drehzahl nR der angetriebenen Räder automatisch geschaltet wird. Zur Erfassung der Drehzahl nR des angetriebenen Rades 15 dient ein Sensor 16, dessen Drehzahl-Signal über eine Signalleitung 17 einem Signaleingang 19 der Ge triebesteuerung 18 zugeführt ist. Über Signalausgänge 22 und entsprechende Signalleitungen 23 ist die Getriebesteuerung 18 mit den Signaleingängen 13 des Getriebes 12 und dem Signaleingang 10 der Kupplung 9 verbunden. Wenn mittels der Getriebesteuerung 18 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und unter Berücksichtigung vorgegebener Auswahikriterien ein neuer Gang festgelegt wird, wird die Kupplung 9 über ihren Signaleingang 10 betätigt und anschliessend bei getrennter Kupplung das Getriebe 12 über seine Signaleingägne 13 von der Getriebesteuerung 18 umgeschaltet. Danach wird dann die Kupplung 9 wieder geschlossen. Die Steuerung bzw. Betätigung der Kupplung 9 und des Getriebes 12 können - wie oben angedeutet - auch rein mechanisch über Servomotoren der Getriebesteuerung 18 erfolgen. Zu den vorstehend erwähnten Auswahlkriterien, nach denen in der Getriebesteuerung 18 jeweils ein neuer Gang festgelegt wird, gehört im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Überprüfung, ob der Motor 6 nach dem Ein ] egen des an sich ausgewählten neuen Ganges überhaupt in der Lage ist, das für eine Weiterfahrt des Fahrzeugs ohne Verzögerung erforderliche stationäre Antriebsmoment aufzubringen. Dies bedeutet, dass der dem an sich ausgewählten neuen Gang zugeordnete Antriebsmomenten-Bereich grössere Werte bzw. einen grösseren Wert aufweisen müssen, als das für die ver zögerungsfreie Weiterfahrt des Fahrzeugs erforderliche stationäre Antriebsmoment Mstat Für den erwähnten Vergleich zwischen dem jeweils stationären Antriebsmoment Mstat und dem für den an sich ausgewählten neuen Gang maximal vorhandenen oder (z.B. durch Unterschreitung der Rundlaufgrenze) zuträglichen Antriebsmoment ist eine Vergleichseinrichtung 45 vorgesehen, die in die Getriebesteuerung 18 integriert ist. Ebenfalls in die Getriebesteuerung 18 integriert ist eine Einrichtung, die die Werte der Linien der maximalen Antriebsmomente und der Rundlaufgrenze speichert. Es versteht sich, dass bei dem erwähnten Vergleich der Antriebsmomente nicht das jeweilige stationäre Antriebsmoment direkt mit dem angemessenen Antriebsmoment des betreffenden neuen Ganges verglichen wird, sondern dass bei diesem Vergleich das stationäre Antriebsmoment ent sprechend dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem jeweils eingeschalteten und dem betreffenden neuen Gang transformiert wird. Aus diesem Grunde ist im dargestellten AusWhrungsbei- spiel als Vergleichsgrösse M'Stat statt Mstat angegeben Es ist natürlich auch möglich, statt des stationären Antriebsmomentes bzw. deren gemäss dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes transformierten Werte, von den Antriebsiomenten abgeleitete Grössen wie z.B. Kräfte, Leistungen oder solche Vergleichsgrössen, die die Antriebsmomente ] ediglich als eine von mehreren Rechengrössen enthalten,miteinander zu vergleichen. In der Verg ] eichseinrichtung 45 sind die Werte der Linien der maximalen Antriebsmomente und der RundJaufgrenze bestimmten Drehzahlbereichen zugeordnet. So ist beispielsweise der Momentenwert 100 einem Drehzahlbereich von n' = 725 - 750 zugeordnet usw. Der Vergleich wird dann so durchgeführt, dass zunächst geprüft wird, in welchem Drehzahlbereich n' die Drehzahl im neuen Gang liegen würde und anschliessend wird der zugeordnete maximale Momentenwert mit dem stationären Antriebsmoment im neuen Gang Mstat' verglichen, bPispie)s- weise nach dem Kriterium Mstat' > 100. Ist das Kriterium erfüllt, wird über die Signalleitung 46 ein Sperrsignal auf das Sperrelement 47 gegeben. Dies bewirkt, dass ein vom Umschaltsignalgeber 48 über die Signalleitung 49 an die Gangschaltsteuerung 50 abgegebenes Signal im Sperreleient 47 gesperrt wird und damit kein Umschalten in einen anderen Gang erfolgt. Alle in der Vergleichseinrichtung 45 gespeicherten Werte der Linien der maximalen Antriebsmomente und der Rund3aufgrenze beziehen sich immer auf die im Kennfeldspeicher 36 abgelegten Werte. Für die Berechnung oder Bestimmung des stationären Antriebsmomentes oder einer daraus abgeleiteten stationären Antriebsgrösse ist eine Momenten-Kontrolleinrichtung 24 vorgesehen, die die für den oben erwähnten Vergleich erforderliche stationäre Antriebsgrösse (z.B. Mstat oder M'stat ) über Signalleitungen 21 an die Getriebesteuerung 18 liefert, sofern die Getriebesteuerung 18 über Abfrage-Signalleitungen 20 die entsprechende Grösse abfragt. Damit ist also gewähr ] eistet, dass die Getriebesteuerung 18 nach der Auswahl eines oder mehrerer gemäss der Drehzahl nR des Rades 15 an sich zulässiger neuer Gänge für jeden dieser Gänge den Vergleich zwischen dem erforderlichen stationären Antriebsmoment und dem dem betreffenden neuen Gang angemessenen Antriebsmoment vornimmt. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist dann, dass der z.B. verbrauchsgünstigste neue Gang ausgewählt wird, der das Fahrzeug in jedem Fall so antreibt, dass es wenigstens ohne nennenswerte Verzögerung weiterfährt, oder dass kein neuer Gang eingelegt wird, weil in keinem der an sich ausgewählten neuen Gänge eine Weiterfahrt des Fahrzeugs ohne nennenswerte Verzögerung gewährleistet ist. In der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 wird das jeweilige stationäre Antriebsmoment Mstat dadurch bestimmt, dass die Differenz zwischen dem tatsächlich vom Motor 6 aufgebrachten jeweiligen momentanen Antriebsmoment MA des Fahrzeugs und einer solchen Rechengrösse bestimmt wird, die sich als das Produkt aus dem Gewicht des Fahrzeugs und dem Rechenwert der momentanen Beschleunigung des Fahrzeugs ergibt. Um die erwähnte Differenz berechnen zu können, werden der Momenten Kontrolleinrichtung 24 über einen Signaleingang 27 das transformierte momentane Antriebsmoment MA des Motors 6, über einen Signaleingang 26 das Gewicht G des Fahrzeugs und über einen Signaleingang 25 die Drehzahl nR des angetriebenen Rades 15 zugeführt. Der Signaleingang 27 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 ist über eine Leitung 34 an den Signalausgang 35 eines Motor Kennlinienfeld-Speichers 36 angeschlossen, der an dem er wähnten Signalausgang 35 ein dem momentanen Antriebsmoment des Motors 6 entsprechendes Signal zur Verfügung stellt. Der Signaleingang 26 der Momenten-Kontroileinrichtung 24 ist über eine Signal leitung 28 mit dem Signalausgang 29 einer Auswerteeinrichtung 30 zur Ermittlung des Gewichts des Fahrzeugs angeschlossen. An diesem Signalausgang 29 der Auswerteeinrichtung 30 steht ein dem Gewicht des Fahrzeugs entsprechendes Signal zur Verfügung. Der Signaleingang 25 der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 schliesslich ist über die Signalleitung 17 mit dem Drehzahlgeber 16 zur Erfassung der Rad-Drehzahl nR verbunden. In der Momenten-Kontrolleinrich tung 24 wird durch Differenzierung aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl nR des Rades 15 die Beschleunigungsgrösse s des Fahrzeugs berechnet. Das jeweilige momentane Antriebsmoment M des Motors 6 wird aus dem Motor-Kennlinienfeld 36 ermittelt, welches die Abhängigkeit der folgenden Grössen voneinander enthält: momentanes Antriebsmoment M des Motors 6, Drehzahl nR des Motors 6 und Stellung y des Gebers (Gaspedal) 1. Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Speicher 36 für verschiedene Werte (Y1, Y2, Y3) der Stellung y des Gebers 1 je eine Kennlinie für die Abhängigkeit des momentanen Antriebsmoments MA von der Drehzahl nA. Die Stellung y des Gebers 1 wird einem Signaleingang 39 des Speichers 36 über eine Signalleitung 40 zugeführt, die ihrerseits an den Signalausgang 2 des Gebers 1 angeschlossen ist. Die Drehzahl nA des Motors 6 wird mittels eines die Welle 8 abtastenden Sensors 7 ermittelt und über eine Signalleitung 38 einem Signaleingang 37 des Speichers 36 zugeführt. Der Kennlinien-Speicher 36 ist so ausgebildet, dass er für jedes Wertepaar y/nA das momentane Antriebsmoment MA an seinem Signalausgang 35 zur Verfügung stellt. Die Drehzahl nA des Motors 6 kann auch aus der Rad-Drehzahl nR des Rades 15 berechnet werden, wenn das jeweilige Übersetzungsverhältnis des Getriebes 12 berücksichtigt wird. In der Gewichtsermittlung 30 zur Ermittlung des Gewichtes des Fahrzeuges wird das Verhältnis zwischen dem momentanen Antriebsmoment MA des Motors 6 und einer Differenz zweier Rechengrössen gebildet, wobei die erwähnten Rechengrössen jeweils eine der Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechende Beschleunigungsgrösse enthalten. Diese beiden Beschleunigungs grössen s x2 und s xl werden zu verschiedenen Zeiten ermittelt, wobei die eine Beschleunigungsgrösse zu einem Zeitpunkt ermittelt wird, in dem das Fahrzeug dem Antrieb durch den Motor 6 unterliegt, und wobei die andere Beschieunigungsgrösse zu einem Zeitpunkt ermittelt wird, in dem sich das Fahrzeug in einem antriebslosen Zustand,z.B. in einer Schaltpause, befindet. In diesem antriebsiosen Zustand wird das Fahrzeug nicht wesentlich beschleunigt oder verzögert. Um die erwähnten Rechenoperationen durchführen zu können, wird der Gewichtsermittlung 30 über die Signalleitung 34 und einen Signal eingang 33 das momentane Antriebsmoment MA des Motors 6 zugeführt. Der zur Bildung der Beschleunigungsgrössen x2 und s xl erforder ] iche zeitliche Verlauf der Drehzahl n des angetriebenen Rades 15 wird über die Signalleitung 17 einem Signaleingang 32 der Gewichtsermittlung 30 zugeführt. Über die Signalleitungen 23 schliesslich wird einem Signaleingang 31 der Gewichtsermittlung 30 der Zeitpunkt mitgeteilt, zu dem die Kupplung 9 durch Steuersjgnale der Getriebesteuerung 18 getrennt ist. Auf diese Weise kann in der Gewichtsermittlung 30 zwischen solchen Zeiten, in denen das Fahrzeug dem Antrieb durch den Motor 6 unterliegt, und solchen Zeiten, in denen das Fahrzeug nicht dem Antrieb des Motors 6 unterliegt, unterschieden werden. Zu diesen unterschiedlichen Zeiten werden auch die Beschleunigungsgrössen x2 und sxl gemessen bzw. bestimmt. Die allgemeine Formel zur Ermittlung des Fahrzeuggewichtes G lautet: EMI13.1 Werte mit Index 1 sind zum Zeitpunkt 1 und Werte mit Index 2 sind zum Zeitpunkt 2 ermittelt. Neben dem oben beschriebenen Sonderfall MA = O, der für die Schaltpause gilt, kann auch der Sonderfa#l f (s ) = 0 ausgewertet werden. Dieser gilt x2 für unbeschleunigte Fahrt. Die obige Gleichung kann natürlich auch allgemein, ohne die Sonderfälle abzuwarten, ausgewertet werden. Dabei ist immer darauf zu achten, dass die beiden Messpunkte nicht zu weit auseinander liegen. Um jedoch eine ausreichende Genauigkeit für die Gewichtsgrösse zu erhalten, sollte die Differenz der Antriebsmomente MA1 - MA2 möglichst gross gewählt werden. Die Gewichtsermittlung 30 kann auch so ausgebildet sein, dass verschiedene ermittelte Gewichtsgrössen G zur Bildung eines Mittelwertes für die Gewichtsgrössen verwendet werden und dass der so ermittelte Mittelwert der Gewichtsgrössen seinerseits zur Anzeige oder Bestimmung des Gewichtes des Fahrzeugs herangezogen wird. In diesem Fall wird also der Momenten-Kontroll- einrichtung 24 ein Gewichts-Mittelwert zugeführt. Es können auch Mittel vorgesehen sein, die nur solche Gewichtsgrössen oder nur solche Mittelwerte der Gewichtsgrössen zur Auswertung kommen lassen, die eine vorgegebene Abweichung von einem vorgegebenen Wert oder einem früher ermittelten Wert der Gewichtsgrössen nicht überschreiten. Um sicherzustellen, dass auch dann, wenn in der Auswerteeinrichtung 30 z.B. wegen zu kurzer Fahrzeit noch kein ausreichend genauer Wert für die Gewichtsgrösse G vorliegt, in der Momenten-Kontrolleinrichtung 24 einen brauchbaren Wert für das stationäre Antriebsmoment Mstat bestimmen zu können, ist es vorteilhaft, statt der von der Auswerteeinrichtung 30 ermittelten Gewichtsgrösse G zunächst eine mittlere Gewichtsgrösse Go zu verwenden, die z.B. einem halbbeladenen Fahrzeug entspricht. Für eine sichere Bestimmung und Berechnung der Gewichtsgrösse G eignet sich in vorteilhafter Weise ein in der Gewichtsermittlung 30 vorgesehener Mikrocomputer, mit dem insbesondere auch die zeitabhängigen Rechenvorgänge bezüglich der Beschleu nigungsgrössen auf einfache Weise realisiert werden können. Das Diagramm nach Fig. 2 zeigt den typischen Verlauf einer Linie 60 für die maximalen Antriebsmomente, aufgetragen über der Motordrehzahl für einen Dieselmotor. Die Linie 61 begrenzt das Feld möglicher Motorbetriebspunkte zu niedrigen Motordrehzahlen. Sie wird auch als Rundlauf- grenze bezeichnet, unterhalb der der Motor nicht mehr schwingungsfrei läuft. Die Hilfslinien 62 sind Hyperbeln und sollen lediglich veranschaulichen helfen, wohin der Motorbetriebspunkt wandert, wenn eine andere als die gerade gefahrene Getriebeübersetzung gewählt wird. Die gestrichel- ten Linien 63 sollen eine vereinfachte Nachbildung der in das Kriterium zum Erzeugen des Steuersignals eingehenden Kurvenläufe darstellen. Es sei angenommen, dass der momentane Motorbetriebspunkt 64 vorhanden sei. Es sei ferner angenommen, dass sich aufgrund der vorhandenen Übersetzung beim Schalten in den nächsthöheren Gang eine Differenzdrehzahl von 500 ergeben würde. Der neue Motorbetriebspunkt würde dann, unter der Voraussetzung, dass man mit gleicher Geschwindigkeit weiterfahren wollte, auf der gleichen Hyperbel im Punkt 65 liegen. Für diesen neuen Motorbetriebspunkt 65 wird nun, vor einer Umschaltung oder vor Abgabe einer Umschaltempfehlung, in der Vergleichseinrichtung 45 geprüft, ob dieser Motorbetriebspunkt oberhalb oder unterhalb der Linie 63 liegt. Liegt dieser Punkt 65, wie im Diagramm dargestellt, unterhalb der Linie 63, kann in den neuen Gang umgeschaltet werden. Läge der Punkt 65 für den neuen Gang oberhalb der Linie 63, wird der neue Gang nicht geschaltet. Der besondere Vorteil des Vergleichens der Betriebpunkte mit den maximalen Grenzlinien ergibt sich dadurch, dass die Betriebspunkte 64 und 65 und die Linien 63 Punkte desselben Diagramms sind. Würden beispielsweise die Antriebsmomente der im Diagramm angegebenen Linie 60 für die maximalen Motormomente aufgrund irgendwelcher Einflüsse vom Motor nicht erreicht und um einen bestimmten Faktor kleiner sein, dann würde dieser Faktor auch für alle übrigen, unter anderem auch die Betriebspunkte 64 und 65 gelten. Das bedeutet dann aber, dass die Relation der Betriebspunkte 64 und 65 zur Linie 60 der maxima#en Momente erhalten bliebe und die Vergleichsein- richtung 45 ein fehlerfreies' brauchbares Ergebnis liefert.

Claims: Patentansprüche 1. Kontrolleinrichtung für ein von einem Motor über ein die Übersetzung vorzugsweise stufenweise variierendes Getriebe angetriebenes Fahrzeug, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) es ist ein Motor-Kennlinienfeld (36) zur Ermitt lung des vom Motor (6) abgegebenen momentanen Antriebsmomentes MA vorgesehen; b) es ist eine Messeinrichtung (Sensor 16) zur Erfas sung der Beschleunigung s des Fahrzeugs vorge sehen; c) es ist eine Gewichtsermittlung (30) zur Berechnung des Fahrzeuggewichts unter Zuhilfenahme des momen tanen Antriebsmomentes MA und der Beschleunigung s vorgesehen; d) es ist eine Momenten-Kontrolleinrichtung (24) zur Berechnung eines stationären Momentes Mstat unter Zuhilfenahme des momentanen Momentes MA,des Fahr zeuggewichts G und der Beschleunigung 5 vorge sehen; e) es ist eine Getriebesteuerung (18) vorgesehen, die das stationäre Moment Mstat mit dem maximalen oder dem zuträg ] ichen Moment des Motors vergleicht und ein Steuersigna# (46) zum Sperren einer Gangumschalt steuerung (50) abgibt, wenn das maxima ] e oder das zuträgliche Moment überschritten wird. 2 Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) es ist ein die Drehzahl nA des Motors (6) erfassen der Sensor (7) sorgesehen, b) es ist ein Geber zur Erfassung einer Motor-Steuer grösse y vorgesehen, die der Stellung des den Motor (6) steuernden SteuergZiedes (1) entspricht; c) es ist ein Motor-Kennlinienfeld (36) vorgesehen, welches eine Kennlinienschar enthält, die die gegenseitige Abhängigkeit von Motor-Drehzahl nA, Motor-Steuergrösse y und momentanem Moment MA wie dergibt; d) ein Signalausgang (35) des Motor-Kennlinienfeldes (36) ast mit einem dem momentanen Moment NA zuge ordneten Signaleingang (27) der Momenten-Kontroll einrichtung (24) verbunden; 3. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 2 für ein Fahrzeug, mit einem als Brennkraftmaschine ausgebildeten Motor (6), der über ein Gaspedal gesteuert wird, dadurch gekenn zeichnet, dass das Steuerglied (1) als Gaspedal aus gebildet ist. 4. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erfassung der Fahrzeug-Beschleunigung µ vorge sehene Messeinrichtung einen die Drehzahl nR wenigs tens eines Fahrzeugrades (15) erfassenden Sensor (16) enthält, dessen Ausgangssignal einer Differenzierein richtung zur Bestimmung einer aus dem zeitlichen Ver lauf der Drehzahl des Fahrzeugrades (15) abgeleiteten Beschleunigungsgrösse zugeführt werden kann. 5. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 4, dadurehigekennzeichnet, dass zur Er mittlung des Fahrzeuggewichtes oder einer entsprech enden Gewichtsgrösse eine Gewichtsermittlung (30) vor gesehen ist, die folgenden Merkmale:aufweist: a) die Gewichtsermittlung (30) ermittelt unter Ver wertung des momentanen Momentes MA und mehrerer, zu verschiedenen Zeitpunkten X1, X2 ermittelter Werte der Fahrzeug-Beschleunigung s eine dem Ge wicht des Fahrzeugs entsprechende Gewichtsgrösse G nach der Formel: : EMI19.1 b) es ist eine Beuereinrichtung vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass wenigstens einer der von der Gewichtsermittlung (30) zu verwertenden Werte der Beschleunigungsgrösse s zu einem Zeitpunkt ermit telt wird, in dem das Fahrzeug dem Antrieb durch den Motor (6) unterliegt, und dass wenigstens einer der von der Gewichtsermittlung (306 zu verwertenden Wertet;der Beschleunigungsgrösse s zu einem Zeitpunkt ermittelt wi-rd,in dem sich das Fahrzeug in einem an triebsiosen Zustand befindet. 6. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Gewichtsermittlung (30) eine Rechen schaltung zur Bildung des Verhältnisses von momentanem Antriebsmoment MA zur Differenz zweier zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelter Beschleunigungsgrössen s ent hält. 7. Kontrol ] einrichtung nach Anspruch 6 für ein Fahrzeug mit einer Kupplung zur Trennung der angetriebenen Fahrzeugräder vom Antriebsstrang des Fahrzeugs, ge kennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Kupplung (9) ist mit einem Steuereingang (10) zum Steuern der Kupplungsbetätigung versehen; b) der Steuereingang der Kupplung (9) ist mit einem Steuerausgang (22) der Getriebesteuerung (18) ver bunden; c) die Getriebesteuerung (18) ist so ausgebildet, dass sie dann ein Steuersignal zur Trennung der Kupplung (9) erzeugt, wenn der dem antriebslosen Zustand des Fahrzeugs zugeordnete Wert der Beschleunigungsgrösse s ermittel wird. 8. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Gewichtsgrösse G wiederholt vorgenommen wird. 9. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass verschiedene ermittelte Gewichtsgrössen G zur Bildung eines Mittelwertes für die Gewichts grösse G verwendet werden und dass der so ermittelte Mittelwert der Gewichtsgrössen G seinerseits zur An zeige oder Bestimmung des Gewichts des Fahrzeugs her angezogen wird. 10. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die nur solche Gewichtsgrössen G oder nur solche Mittelwerte der Gewichtsgrössen G zur Auswertung kommen lassen, die eine vorgegebene Abweichung von einem vorgegeben en Wert oder einem früher ermittelten Wert der Ge wichtsgrössen G nicht überschreiten. 11. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere nach einer Verän derung des Fahrzeuggewichts für die erste Ermittlung der Gewichtsgrössen G ein festgelegter vorgegebener Wert der Gewichtsgrössen G herangezogen wird. 12. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Momenten-Kontrolleinrichtung (24) eine Rechenein richtung zur Berechnung der Differenz zwischen dem Antriebsmoment MA des Motors einerseits und dem Produkt aus Gewicht G und Beschleunigung s anderer seits nach der Formel: Mstat = MA - G . f (µ enthält, wobei Mstat das stationäre Antriebsmoment bezeichnet. 13. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Antriebsmoment Mstat.S tändig ermittelt wird. 14. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Antriebsmoment Mstat für weitere Gänge unter Berücksichtigung der Getriebe-Übersetzung nach der Formel Mstat (neu) = Mstat ¯ i i (neu) berechnet wird, wobei bedeuten: M stat (neu) = stationäres Moment im neuen Gang i = Übersetzung im alten Gang i (neu) = Übersetzung im neuen Gang 15. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch folgende Merk maste: a) es ist ein# Getriebesteuerung < 18) vorgesehen, die zur Speicherung oder Bestimmung der maxi malen oder zuträglichen Momente des Motors dient. b) es ist eine Vergleichseinrichtung (45) vorgesehen, die zum Vergleich des jeweiligen stationären An triebemomentes Mstat mit dem maximalen oder zu träglichen Moment des Motors dient. 16. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, dass die maximal zuträglichen Momente be stimmt sind durch eine sich aus der Rundlaufgrenze des Motors ergebenden Linie. 17. Kontrolleinrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die maximalen oder zu träglichen Momentenlinien über den Drehzahlbereich abschflItt#weise mit konstanten Momentenwerten ge speichert werden. 18 Kontrolleinrichtung nachwenigstens einem der An sprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die maximalen oder zuträglichen Momentenwerte abgestimmt sind auf die in der Speicher-Auswerteeinrichtung (36) gespeicherten Werte. 19. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der maximalen und zuträglichen Antriebsmoment abgestimmt sind auf die im Mötor-Kennlinienfeld (36) gespeicherten Werte. 20. Kontrolleinrichtung nach wenigstens einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperreinrichtung (47) vorgesehen ist, die das Einlegen eines neuen Ganges verhindert, wenn die in der Vergleichseinrichtung (45) festgestellte Diffe renz zwischen der jeweiligen stätionären Antriebs grösse M stat und den maximal vorhandenen oder zuträg lichen Momentenwerten einen vorgegebenen Betrag über oder unterschreitet. 21. Kontrolleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Be rechnungen mindestens ein Mikrocomputer verwendet wird.

Inventors: WABCO WESTINGHOUSE FAHRZEUGBREMSEN GMBH
Applicants: WABCO WESTINGHOUSE FAHRZEUGBREMSEN GMBH
Application year: 1984
Main classification: B60K41
IPC codes: F16H59, F16H61