DE102012209401A1

DE102012209401A1 - Verfahren und System zur Verbesserung von Gangwechselqualität

Info

Publication number: DE102012209401A1
Application number: DE102012209401A
Authority: DE
Inventors: Ian Halleron; Peter George Brittle; Martin Robekowski; Themi Petridis
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-12-20
Also published as: GB2491885A; RU2012125157A; RU2629624C2; CN102826090B; GB2491885B; CN102826090A; GB201110203D0

Abstract

Es werden ein Verfahren und ein System zur Verbesserung der Schaltqualität für ein Handschaltgetriebe 3 eines Kraftfahrzeugs 1 offenbart, bei denen während eines Schaltvorgangs Informationen von einem vorausschauenden Gangerfassungssystem dazu verwendet werden, den nächsten einzulegenden Gang vorherzusagen, bevor er tatsächlich gewählt wird, und die Drehzahl eines das Getriebe 3 antreibenden Motors 2 auf eine Synchronisationsdrehzahl für den vorhergesagten Gang eingestellt wird. Die Qualität des Schaltvorgangs wird verbessert, da mehr Zeit zur Verfügung steht, um die Motordrehzahl einzustellen, als es der Fall ist, wenn die Einstellung der Motordrehzahl verzögert wird, bis ein Gang tatsächlich eingelegt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein verbessertes Verfahren und System zur Synchronisierung der Motordrehzahl mit einer Eingangsdrehzahl eines von dem Motor über eine Kupplung während eines Schaltvorgangs angetriebenen Handschaltgetriebes.
Schlechtes Fahrverhalten während Gangwechseln bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe bildet einen wesentlichen Anteil von Kundenbeschwerden. Schlechtes Fahrverhalten oder ein Schalten schlechter Qualität kann als Rucken des Fahrzeugs bei Schaltvorgängen erfahren werden, was Drehmomentstörungen aufgrund von Motor- und Getriebefehlanpassungen beim Einrücken der Kupplung nach einem Gangwechsel zugeschrieben werden kann.
Es gibt Strategien zur Gangschaltharmonisierung (GSH – gear shift harmonisation) (auch als 'Drehzahlanpassung' bekannt), die danach streben, nach einem Schaltvorgang kurz vor Einrücken der Kupplung Motor- und Getriebedrehzahlen an den Kupplungsplatten aneinander anzupassen.
GSH-Strategien nach dem Stand der Technik beruhen auf Schätzen des nächsten Gangs, den ein Fahrer gerade wählen will, oder Messen des Gangs, der gewählt worden ist. Eine erfolgreiche Drehzahlanpassung hängt von dem Vermögen ab, die Motordrehzahl schnell auf die optimale Solldrehzahl für den nächsten Gang, den der Fahrer gerade wählen will, zu modifizieren, während die Kupplung ausgerückt ist.
Bei Verwendung eines Verfahrens mit 'bestmöglicher Schätzung' nimmt das System an, dass der Fahrer einen Gang wählen will, der einen höher oder einen niedriger als der vorherige ist, und sobald die Kupplung gedrückt ist, funktioniert das System dahingehend, die Motordrehzahl auf die optimale Drehzahl für den geschätzten nächsten Gang einzustellen. Das Ausrücken der Kupplung wird als Auslöser verwendet, um die zur Einstellung der Motordrehzahl zur Verfügung stehende Zeit zu maximieren.
Solche Verfahren führen jedoch oftmals dazu, dass der falsche Gang geschätzt wird und infolgedessen die Drehzahldifferenz an der Kupplung nicht optimal ist. Darüber hinaus führt die Verwendung des Ausrückens der Kupplung oder eines Maßes des Ausrückens der Kupplung, wie zum Beispiel die Kupplungspedalstellung, als Auslöseereignis zu fehlerhaften Ergebnissen, wenn der Fahrer vorübergehend die Kupplung ausrückt, aber keinen Schaltvorgang durchführt.
Die Verwendung eines Verfahrens mit 'erfasstem Gang', bei dem der tatsächlich gewählte Gang erfasst wird und dann zur Einstellung der Sollmotordrehzahl verwendet wird, ist genauer und zuverlässiger als ein Verfahren mit bestmöglicher Schätzung, jedoch ist zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer einen Gang tatsächlich gewählt hat, die zur Drehzahleinstellung vor dem Einrücken der Kupplung verbleibende Zeit beträchtlich verkürzt worden. In einigen Fällen ist die zur Einstellung der Motordrehzahl verbleibende Zeit so kurz, dass es unmöglich ist, die Solldrehzahl für Synchronisierung in der zur Verfügung stehenden Zeit zu erreichen.
Zusammengefasst weisen beide der bekannten Verfahren deshalb Probleme auf, die das Fahrverhalten potentiell beeinträchtigen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem das Getriebe über eine Kupplung antreibenden Motor bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: während eines Schaltvorgangs Vorhersagen eines nächsten einzulegenden Gangs unter Verwendung eines vorausschauenden Gangerfassungssystems, auf Grundlage des vorhergesagten nächsten einzulegenden Gangs und der Fahrzeuggeschwindigkeit Bestimmen einer am Ende des Gangwechsels erforderlichen Motordrehzahl und Einstellen der Drehzahl des Motors auf die erforderliche Motordrehzahl.
Weiterhin kann das Verfahren umfassen: wenn ein Gang eingelegt ist, Bestimmen, ob der eingelegte Gang der gleiche ist wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang, und wenn der eingelegte Gang von dem vorhergesagten nächsten einzulegenden Gang verschieden ist, Einstellen der Motordrehzahl auf Grundlage des eingelegten Gangs und der Istfahrzeuggeschwindigkeit.
Wenn der eingelegte Gang der gleiche ist wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang, kann das Verfahren weiterhin Bestimmen einer aktualisierten Motordrehzahl auf Grundlage der Istfahrzeuggeschwindigkeit und Einstellen der Motordrehzahl zum Erreichen der aktualisierten Motordrehzahl umfassen.
Der nächste vorhergesagte einzulegende Gang kann auf dem Erfassen durch einen Gangsensor, dass ein oder mehrere einem Gangschaltmechanismus des Getriebes zugeordnete Prüfpunkte durchlaufen worden sind, basieren. Ein Schaltvorgang kann beginnen, wenn ein Gang ausgerückt ist, und enden, wenn ein anderer Gang und die Kupplung eingerückt sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das System einen Motor zur Bereitstellung von Antrieb für das Getriebe über eine Kupplung, ein vorausschauendes Gangerfassungssystem zur Bereitstellung von Informationen, die den Einrückzustand des Getriebes anzeigen, eine Steuerung zum Steuern der Drehzahl des Motors und eine Eingabe an die elektronische Steuerung zur Bereitstellung von Informationen, die die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anzeigen, umfasst, wobei die elektronische Steuerung dahingehend betreibbar ist, während eines Schaltvorgangs als Reaktion auf von dem vorausschauenden Gangerfassungssystem erhaltene Informationen über den vorhergesagten nächsten einzulegenden Gang und Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, die Drehzahl des Motors auf eine am Ende des Schaltvorgangs erforderliche Motordrehzahl einzustellen.
Des Weiteren kann die elektronische Steuerung dahingehend betreibbar sein, wenn ein Gang eingelegt ist, zu bestimmen, ob der eingelegte Gang der gleiche wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang ist, und wenn der eingelegte Gang von dem vorhergesagten einzulegenden Gang verschieden ist, die Motordrehzahl auf Grundlage des eingelegten Gangs und der Istfahrzeuggeschwindigkeit einzustellen.
Wenn der eingelegte Gang der gleiche ist wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang, kann die elektronische Steuerung dahingehend betreibbar sein, eine aktualisierte Motordrehzahl auf Grundlage der Istfahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen und die Motordrehzahl zum Erreichen der aktualisierten Motordrehzahl einzustellen.
Informationen über den nächsten vorhergesagten einzulegenden Gang können das Erfassen durch den Gangsensor, dass ein oder mehrere einem Gangschaltmechanismus des Getriebes zugeordnete Prüfpunkte durchlaufen worden sind, umfassen.
Ein Schaltvorgang kann beginnen, wenn ein Gang ausgerückt ist, und enden, wenn ein anderer Gang und die Kupplung eingerückt sind.
Die elektronische Steuerung kann ein Getriebezustandsmodul zum Empfangen und Verarbeiten von einem oder mehreren Signalen von dem Gangsensor und eine mit dem Getriebezustandsmodul wirkverbundene und zur Einstellung der Drehzahl des Motors während eines Gangwechsels angeordnete Motorsteuereinheit umfassen.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe kann von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfolgen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Handschaltgetriebe und einem System zur Verbesserung der Gangschaltqualität des Handschaltgetriebes, das gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführt ist, bereitgestellt.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, darin zeigen:
1A eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Aspekt der Erfindung;
1B eine schematische Darstellung eines Teils des Triebstrangs des in 1A gezeigten Kraftfahrzeugs;
2A eine schematische Darstellung eines Teils eines Getriebes des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs, die die Position eines 2D-Sensors für den gewählten Gang und eines 2D-Magnetziels zeigt;
2B eine bildhafte Ansicht, die die Bewegung eines Getriebeturmgangwählhebelzylinders zeigt, dessen Positionen der axialen (X-Achse) und Drehachse (Y-Achse) durch den 2D-Sensor für den gewählten Gang erfasst werden;
3A eine erste bildhafte Ansicht eines Turmwählhebelzylinderfolgers;
3B eine zweite bildhafte Ansicht des in 3A gezeigten Turmwählhebelzylinderfolgers;
4B eine bildhafte Ansicht eines Getriebeturmschaltmechanismus, die den in 2B gezeigten Turmwählhebelzylinder ausführlicher zeigt;
5 eine detailliertere Ansicht des in 2A gezeigten Teils des Getriebes, die die Position des 2D-Ziels und der magnetischen 2D-Sensoranordnung zeigt;
6A einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des in den 3A und 3B gezeigten Turmwählhebelzylinderfolgers, die den Turmwählhebelfolger in einer Neutralgangstellung zeigt;
6B einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des in den 3A und 3B gezeigten Turmwählhebelzylinderfolgers, der den Turmwählhebelfolger in einer Einzugsstellung für gerade Gänge zeigt;
6C einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des in den 3A und 3B gezeigten Turmwählhebelzylinderfolgers, die den Turmwählhebelfolger in einer Einzugsstellung für ungerade Gänge zeigt;
7A ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dreh- und Axialposition des Getriebeturmwählhebelzylinders und den jeweiligen Signalausgaben von dem 2D-Gangsensor für den gewählten Gang zeigt;
7B eine vergrößerte Ansicht der Beziehung zwischen der Drehposition des Getriebeturmwählhebelzylinders und der Signalausgabe, die zwei in der Ebene liegende oder Drehprüfpunkte gemäß einer Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems gemäß der Erfindung zeigt;
8A eine schematische Zeichnung eines H-Kulissen-Wählhebelmechanismus, die mehrere in einer Ebene liegende Prüfpunkte und Prüfpunkte zwischen Ebenen gemäß einer zweiten Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems zeigt;
8B ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Axialposition des Getriebeturmwählhebelzylinders und der Signalausgabe zeigt, die die Prüfpunkte zwischen Ebenen zeigt, die in 8A dargestellt sind;
8C ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehposition des Getriebeturmwählhebelzylinders und der Signalausgabe zeigt, die die in einer Ebene liegenden Prüfpunkte zeigt, die in 8A dargestellt sind;
8D ist eine Unteransicht einer H-Kulissen-Schalthebelführung, die die Position mehrerer Schalthebelsensoren zeigt, die Teil einer dritten Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems bilden;
9 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl für verschiedene Übersetzungsverhältnisse zeigt;
10 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens für vorausschauendes Gangeinrücken;
11 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens für vorausschauendes Gangeinrücken;
12 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs; und
13 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs.
Zunächst auf die 1 bis 6C Bezug nehmend, wird ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Motor 2 gezeigt, der über eine Kupplung 10 mit einem Handschaltgetriebe 3 antriebsverbunden ist. Das Getriebe 3 enthält einen Gangschalthebel 11, durch den der Fahrer unter Verwendung eines H-Kulissen-Wählhebelmechanismus die verschiedenen Gänge des Getriebes 3 wählen kann.
Es ist eine elektronische Verarbeitungseinheit in Form eines Antriebsstrangsteuermoduls (PCM – Powertrain Control Module) 4 vorgesehen, um den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern. Das PCM 4 enthält eine Motorsteuereinheit 6, um den Betrieb des Motors 2 zu steuern, und ein Getriebezustandsmodul 5, um den Betriebszustand des Getriebes 3 zu bestimmen.
Das PCM 4 ist dazu angeordnet, mehrere Eingaben oder Signale von Sensoren 9 zu empfangen, einschließlich einer oder mehrerer aus Motordrehzahl von einem Motordrehzahlsensor 9e, Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 9v, der mit einem Rad 'W' verbunden ist, Kupplungspedalstellung von einem Kupplungspedalsensor 9c, Drosselklappenstellung von einem Fahrpedalpositionssensor 9a, Bremspedalstellung von einem Bremspedalsensor 9b, und kann auch Informationen hinsichtlich anderer Komponenten am Kraftfahrzeug 1 empfangen.
Einige oder alle der Eingaben von den Sensoren 9 können von der Motorsteuereinheit 6 verwendet werden, um den Betrieb des Motors 2 und insbesondere die Drehzahl des Motors 2 zu steuern. Es versteht sich, dass die Motorsteuereinheit 6 und das Getriebezustandsmodul 5 getrennte Verarbeitungseinheiten sein könnten oder als Teil eines einzigen elektronischen Prozessors, wie zum Beispiel des PCM 4, ausgebildet sein könnten, wie gezeigt.
Auf 1B Bezug nehmend, weist der Motor einen Ausgang 2a auf, der die Kupplung 10 antreibt und sich mit der gleichen Drehzahl wie eine Kurbelwelle des Motors 2 dreht. In der Praxis wird der Ausgang 2a durch ein Schwungrad des Motors 2 gebildet. Die Kupplung 10 wird zur freigebbaren Kopplung des Ausgangs 2a mit einem Eingang 3i des Getriebes 3 verwendet, der in den meisten Fällen durch eine Eingangswelle des Getriebes 3 gebildet wird.
Es versteht sich, dass, wenn die Kupplung 10 ohne Schlupf eingerückt ist, die Drehzahl des Motorausgangs 2a die gleiche ist wie die Drehzahl des Getriebeeingangs 3i. Wenn die Kupplung 10 ausgerückt ist, besteht keine direkte Beziehung zwischen der Motorausgangsdrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl, sondern die Getriebeeingangsdrehzahl steht mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Gangstufe des Getriebes 3 plus irgendwelchen anderen Faktoren in Beziehung, die die Beziehung zwischen der Getriebeeingangsdrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflussen, wie zum Beispiel der Achsantriebsübersetzung und dem Rollradius des Rads 'W' des Kraftfahrzeugs 1.
Es versteht sich, dass der Begriff 'Handschaltgetriebe' hier ein Getriebe bedeuten soll, bei dem die verschiedenen Gangstufen durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 durch Bewegung des Schalthebels 11 manuell gewählt werden.
Weiterhin versteht sich, dass das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 10 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 manuell gesteuert werden oder als Reaktion auf Fahrerhandlungen elektronisch gesteuert werden, wie zum Beispiel im Falle einer E-Kupplung. Eine E-Kupplung ist eine elektronisch gesteuerte Kupplung, bei der die Kupplungspedalstellung unter Verwendung eines Sensors überwacht wird und das eigentliche Einrücken/Ausrücken der Kupplung über einen elektronisch gesteuerten Aktor durchgeführt wird.
Das Kraftfahrzeug 1 enthält eine erste Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems, das aus dem Getriebezustandsmodul 5, einem 2D-Magnetziel 8 und einem 2D-Gangsensor 7 für den gewählten Gang, die zusammen ein 2D-Sensorpaar für den gewählten Gang bilden, besteht. Das Getriebezustandsmodul 5 ist dazu angeordnet, Signale von dem Sensor 7 für den gewählten Gang, der an einem Gehäuse 3B des Getriebes 3 befestigt ist, zu empfangen. Der Sensor 7 für den gewählten Gang ist eine magnetische 2D-PWM-Sensoranordnung, die Signale auf der Basis von Änderungen des Flusses zwischen dem Sensor 7 für den gewählten Gang und dem einem Schaltwählhebelglied in Form eines Turmwählhebelzylinders 3A zugeordneten 2D-Magnetziel 8 liefert. Der Sensor 7 für den gewählten Gang kombiniert einen Drehpositionssensor und einen Axialwegsensor in einer einzelnen 2D-Sensoranordnung.
Die 2A, 4 und 5 zeigen eine typische 'H-Kulissen-'Getriebekonfiguration, die aus einem Schaltturmwählhebelzylinder 3A besteht, der in dem Hauptgetriebegehäuse 3B positioniert ist. Der Schaltturmwählhebelzylinder 3A dreht sich, wenn der Schalthebel 11 nach vorne und nach hinten bewegt wird, um ungerade bzw. gerade Gänge auszuwählen, und er bewegt sich axial, wenn der Schalthebel 11 nach links und nach rechts bewegt wird, um die Gangschalthebelebene zu ändern, in der sich der Schalthebel bewegt. Der Rückwärtsgang kann in Abhängigkeit von der Konfiguration des Getriebes 3 als ungerader Gang oder gerader Gang konfiguriert sein. Es versteht sich, dass der Schaltturmwählhebelzylinder derart angeordnet sein könnte, dass eine Vor- und Rückbewegung zu einer axialen Bewegung des Wählhebelzylinders führt und eine Links/Rechts-Bewegung zu einer Drehung des Wählhebelzylinders führt und die Ausgabe aus der 2D-Sensoranordnung dementsprechend interpretiert werden würde.
Der Gangschalthebel 11 ist durch einen Seilantrieb mit einem Paar Hebeln 21A, 21B verbunden, die als Teil der Schaltturmanordnung 20 ausgebildet sind und die den Schaltturmwählhebelzylinder 3A betätigen.
Das 2D-Magnetziel 8 ist an dem Schaltturmwählhebelzylinder 3A befestigt und in dem gezeigten Beispiel ist der Sensor 7 für den gewählten Gang an der Außenseite des Getriebegehäuses 3B angeordnet und erfasst eine axiale und Drehbewegung des Magnetziels 8. Es versteht sich jedoch, dass der Sensor 7 für den gewählten Gang innerhalb des Getriebegehäuses 3B angebracht sein könnte.
2B zeigt die Bewegung des Magnetziels 8, wenn verschiedene Gänge gewählt werden.
3A, 3B, 6A, 6B und 6C zeigen einen Folger 3C, der am Wählhebelzylinder 3A befestigt ist und sich mit diesem dreht, der Folger 3C weist drei Arretierungen 3E auf, eine zentrale Arretierung, die einer Neutralgangstellung entspricht, eine Arretierung für ungerade Gänge auf einer Seite der Neutralarretierung und eine Arretierung für gerade Gänge auf der anderen Seite der Neutralarretierung. Eine Kugel 3D ist durch eine Feder (schematisch durch den Pfeil 'S' in 6a, 6B und 6C gezeigt) zum Eingriff mit einer der Arretierungen 3E vorbelastet. Die Kugel 3D wird durch das Getriebegehäuse 3B entweder direkt oder über einen Halter verschiebbar abgestützt. Es versteht sich, dass die Kugel 3D durch einen federvorbelasteten Stift mit einem halbkugelförmigen Ende ersetzt werden könnte. Die Arretierungen 3E definieren eine erste, eine zweite und eine dritte Drehposition, die einer Wahlstellung für eine erste Reihe von Gängen, einer Wahlstellung für eine zweite Reihe von Gängen und einer Neutralstellung für das Getriebe 3 entsprechen, und insbesondere bestimmen die zwischen der Neutralarretierung und den Arretierungen für eingelegte Gänge positionierten Spitzen, ob bei Freigabe des Schalthebels 11 das Getriebe 3 sich in einen Gang bewegt (Einzug) oder in die Neutralstellung bewegt (kein Einzug), wie nachstehend genauer beschrieben wird.
Beginnend mit dem Getriebe 3 ist zu sehen, dass eine physische Verbindung mit dem Magnetziel 8 in Form der mechanischen Verbindung des Magnetziels 8 mit dem Wählhebelzylinder 3A und eine physische Verbindung mit dem Sensor 7 für den gewählten Gang in Form der mechanischen Verbindung des Sensors 7 für den gewählten Gang mit dem Getriebegehäuse 3B bestehen.
Es besteht eine Flussverbindung zwischen dem Sensor 7 für den gewählten Gang und dem Magnetziel 8, so dass Veränderungen des Flusses durch den Sensor 7 für den gewählten Gang erfasst werden können, um ein Signal zu liefern, das die axialen und Drehpositionen des Wählhebelzylinders 3A und daher, ob das Getriebe 3 sich in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder in der Neutralstellung befindet und welcher der ungeraden und geraden Gänge eingelegt ist, anzeigt.
Der Sensor 7 für den gewählten Gang gibt kontinuierlich Signale aus, die die Dreh- und axialen Positionen des Wählhebelzylinders 3A anzeigen, und diese werden dazu verwendet, den nächsten einzulegenden Gang vorherzusagen, indem die Ausgangssignale mit verschiedenen Prüfpunkten verglichen werden.
Durch Durchführen von Prüfarbeiten können die Einzugsdrehpositionen des Wählhebelzylinders 3A festgelegt werden. Die Einzugsstellungen von geraden und ungeraden Gängen sind in den 6B bzw. 6C gezeigt.
In 6A ist der Wählhebelzylinder 3A in der Neutralstellung gezeigt, und in den 6B und 6C ist der Wählhebelzylinder 3A in Stellungen gezeigt, die einem geraden Einzugspunkt (EPI – even pull-in point) und einem ungeraden Einzugspunkt (OPI – odd pull-in point) entsprechen. Der gerade Einzugspunkt wird in diesem Fall erreicht, wenn der Wählhebelzylinder 3A um Ω Grad aus der Neutralstellung gedreht ist, und der ungerade Einzugspunkt wird erreicht, wenn der Wähldrehzylinder 3a um –β Grad aus der Neutralstellung gedreht ist. Eine Drehung des Wählhebelzylinders 3A im Uhrzeigersinn ist in den 6A bis 6C als positiver Winkel und eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn als negativer Winkel dargestellt.
Wenn die Drehstellung, in der diese Einzugsstellungen (EPI und OPI) erreicht werden, bekannt ist und der Sensor 7 für den gewählten Gang derart kalibriert ist, dass das Getriebezustandsmodul 5 aus den vom Sensor 7 für den gewählten Gang empfangenen Signalen bestimmen kann, wann diese Drehstellungen erreicht sind, dann kann dies dazu verwendet werden, vorherzusagen, ob der eingelegte Gang ein ungerader Gang oder ein gerader Gang sein wird, bevor ein Gang tatsächlich eingelegt ist. Durch Kombinieren dieser Informationen mit der axialen Stellung des Wählhebelzylinders 3A, die aus dem Signal der axialen Stellung bestimmt wird, das vom Sensor 7 für den gewählten Gang erzeugt wird, kann das Getriebezustandsmodul 5 den nächsten einzulegenden Gang vorhersagen.
Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die jeweiligen ungeraden und geraden Einzugspunkte die Drehstellungen des Schaltzylinders 3A sind, in denen die verschiedenen wirkenden Kräfte den Schaltzylinder 3A so drehen, dass die Kugel 3D vollständig mit der jeweiligen Arretierung 3E in Eingriff kommt und der entsprechende Gang eingelegt wird. Das heißt, am Einzugspunkt und jenseits des Einzugspunkts wird das Getriebe automatisch in den Gang gezogen, und bevor der Einzugspunkt erreicht wird, kehrt das Getriebe in eine Neutralgangstellung zurück.
Auf die 7A und 7B Bezug nehmend, die beiden Eingaben an das Getriebezustandsmodul 5, ein Signal der erfassten Drehstellung (Y-Achse) und ein Signal der erfassten axialen Verschiebung (X-Achse). Genauer gibt der Sensor 7 für den gewählten Gang ein PWM-Signal aus, das entweder im Bereich (zwischen 10% und 90% in diesem Fall) oder außerhalb des Bereichs (> 90% oder < 10% in diesem Fall) liegt. Eine Eingangstreibersoftware im Getriebezustandsmodul 5 interpretiert die PWM, und wenn die PWM außerhalb des Bereichs (> 90% oder < 10%) liegt, setzt die Eingangstreibersoftware ein Qualitätssignal auf FEHLER. Es liegt auf der Hand, dass der Bereich von 10 bis 90% beispielhaft vorgesehen ist und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines solchen Bereichs begrenzt ist.
Wenn das PWM-Signal im Bereich (zwischen 10% und 90%) liegt, setzt die Eingangstreibersoftware das Qualitätssignal auf OK. Das Getriebezustandsmodul 5 vergleicht dann das PWM-Signal mit Schwellwerten, um zu bestimmen, ob die Neutralstellung gewählt ist oder nicht, ein ungerader Gang gewählt ist oder nicht, ein gerader Gang gewählt ist oder nicht, der Einzugspunkt ungerader Gänge (OPI) erreicht wurde und der Einzugspunkt gerader Gänge (EPI) erreicht wurde.
In 7A ist zu sehen, dass das Sechsganggetriebe eine herkömmliche H-Kulissen-Anordnung aufweist, wobei die ungeraden Gänge und der Rückwärtsgang in einer Reihe angeordnet sind und die geraden Gänge in einer anderen Reihe angeordnet sind, und dass die Gänge in mehreren Gangschalthebelebenen angeordnet sind, in denen der Rückwärtsgang und dann in den restlichen Ebenen zwei Vorwärtsgänge, nämlich der erste und der zweite Gang (1/2-Ebene), der dritte und der vierte Gang (3/4-Ebene) und der fünfte und der sechste Gang (5/6-Ebene) angeordnet sind.
Wenn das PWM-Signal im Wesentlichen 90% ist, dann interpretiert, auf 7B Bezug nehmend, das Getriebezustandsmodul 5 dies als Anzeige dafür, dass einer der geraden Gänge gewählt wurde, wenn das PWM-Signal im Wesentlichen 10% ist, dann interpretiert das Getriebezustandsmodul 5 dies als Anzeige dafür, dass einer der ungeraden Gänge gewählt wurde, wenn das PWM-Signal im Wesentlichen 50% ist, dann interpretiert das Getriebezustandsmodul 5 dies als Anzeige dafür, dass die Neutralstellung gewählt wurde.
Es liegt auf der Hand, dass in der Praxis Toleranzbänder an all diesen Zahlen vorhanden sein können und das Getriebezustandsmodul 5 beispielsweise für die Drehrichtung mit Logiktests wie folgt durchaus funktionieren kann:
Wenn 85% < PWM < 90%, dann ist der eingelegte Gang gleich einem geraden; (1)
Wenn 10% < PWM < 15%, dann ist der eingelegte Gang gleich einem ungeraden; (2)
Wenn 45% < PWM < 55%, dann ist der Gang gleich der Neutralstellung. (3)
Zusätzlich zu diesen Auswertungen des eingelegten Gangs vergleicht das Getriebezustandsmodul 5 auch das Drehstellungssignal vom Sensor 7 für den gewählten Gang mit zwei Drehprüfpunkten für den Einzugspunkt gerader Gänge (EPI) und für den Einzugspunkt ungerader Gänge (OPI), die verwendet werden, um den nächsten einzulegenden Gang vorherzusagen.
Wie in 7B gezeigt, führt das Getriebezustandsmodul 5 beispielsweise für die Drehrichtung die folgenden Logiktests durch:
Wenn PWM < 30%, dann ist der vorhergesagte nächste Gang gleich einem ungeraden; (4)
wenn PWM > 70%, dann ist der vorhergesagte nächste Gang gleich einem geraden, (5)
wobei die vordefinierten Drehprüfpunkte EPI und OPI 70% bzw. 30% sind.
Unter Verwendung dieser Logik kann der Getriebezustandssensor 5 durch Kombinieren mit der axialen Stellung des Schaltzylinders 3A den nächsten einzulegenden Gang vorhersagen, bevor er tatsächlich eingelegt wird. Diese Informationen können dann mehrere Millisekunden (20–40 ms) früher zu anderen Steuersystemen gesendet werden, die die Kenntnis der Gangwahl benötigen, wie z. B. eine HMI-Ganganzeige oder die Motorsteuereinheit 6, bevor der Gang tatsächlich eingelegt wird.
Es versteht sich, dass der Sensor 7 für den gewählten Gang auch derart angeordnet sein könnte, dass, wenn sich das Getriebe 3 in der Neutralstellung befindet, das entsprechende Nennsensorsignal 50% ist, wenn der Schalthebel nach vorne in einen der ungeraden Gänge bewegt wird, das Sensorsignal über 50% zunimmt, und wenn einer der geraden Gänge gewählt wird, das Sensorsignal unter 50% abnimmt, und somit die Richtung der vorstehend gegebenen Logiktests umgekehrt wären, zum Beispiel:
Wenn 85% < PWM < 90%, dann ist der eingelegte Gang gleich einem ungeraden; (1')
Wenn 10% < PWM < 15%, dann ist der eingelegte Gang gleich einem geraden; (2')
Wenn 45% < PWM < 55%, dann ist der Gang gleich der Neutralstellung. (3')
Wenn PWM < 30%, dann ist der vorhergesagte nächste Gang gleich einem geraden; (4')
Wenn PWM > 70%, dann ist der vorhergesagte nächste Gang gleich einem ungeraden. (5')
Erneut auf 7A Bezug nehmend, wird das Ausgangssignal vom Sensor 7 für den gewählten Gang für die axiale oder X-Achsen-Richtung gezeigt, und es ist zu sehen, dass für das beispielhaft gezeigte Sechsganggetriebe gilt:
Wenn PWM = 10%, ist die Rückwärtsgangebene gewählt;
Wenn PWM = 40%, ist die Ebene des ersten/zweiten Gangs gewählt;
Wenn PWM = 70%, ist die Ebene des dritten/vierten Gangs gewählt;
Wenn PWM = 90%, ist die Ebene des fünften/sechsten Gangs gewählt;
Wie vorher können Toleranzbänder auf diese Zahlen angewendet werden, um Verschleiß oder Ungenauigkeiten der Konstruktion zu berücksichtigen, und somit kann das Getriebezustandsmodul in der Praxis für die axiale Richtung die folgenden Logiktests durchführen:
Wenn 10% < PWM < 15%, ist die Rückwärtsgangebene gewählt; (6)
Wenn 37,5% < PWM < 42,5%, ist die Ebene des ersten/zweiten Gangs gewählt; (7)
Wenn 67,5% < PWM < 72,5%, ist die Ebene des dritten/vierten Gangs gewählt; (8)
Wenn 85% < PWM < 90%, ist die Ebene des fünften/sechsten Gangs gewählt; (9)
Das Getriebezustandsmodul 5 kann die obigen Logiktests (4) und (5) in Kombination mit einem der Tests (6) bis (9) verwenden, um den nächsten einzulegenden Gang (N2G) vorherzusagen, wie nachstehend in Tabelle 1 dargelegt.

Bestandener Test Test (4) bestanden Test (5) bestanden

6 N2G = Rückwärtsgang /

7 N2G = Erster N2G = Zweiter

8 N2G = Dritter N2G = Vierter

9 N2G = Fünfter N2G = Sechster

Tabelle 1
Das Getriebezustandsmodul 5 kann dann, wenn der Gang tatsächlich eingelegt wird, den eingelegten Gang (EG) bestätigen, nachdem die Bestätigung vom Sensor 7 für den gewählten Gang empfangen wird, und zwar unter Verwendung der obigen Logiktests (1) und (2) in Kombination mit einem der Tests (6) bis (9), wie nachstehend in Tabelle 2 dargelegt.

Bestandener Test Test (2) bestanden Test (1) bestanden

6 EG = Rückwärtsgang /

7 EG = Erster EG = Zweiter

8 EG = Dritter EG = Vierter

9 EG = Fünfter EG = Sechster

Tabelle 2
Es liegt auf der Hand, dass, wie in Bezug auf die Drehkalibrierung angeführt, die Kalibrierung der axialen Position entgegengesetzt zu dem vorstehend beschriebenen sein könnte, wobei 10% = sechster Gang und 90% = Rückwärtsgang, in welchem Fall die Logiktests für die Ebene zu den vorstehend gegebenen verschieden wären.
Obgleich das vorausschauende Gangerfassungssystem in Bezug auf die Verwendung eines PWM-Magnetsensors für den gewählten Gang beschrieben wurde, der einen 2D-Magneten verwendet und PWM-Ausgaben erzeugt, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Sensoren, die eine PWM-Ausgabe erzeugen, beschränkt, sondern sie ist gleichermaßen auf die Verwendung mit einem Wegsensor anwendbar, der variable Ausgangsspannungen anstelle von PWM-Ausgaben erzeugt.
Weiterhin versteht sich, dass das vorausschauende Gangerfassungssystem nicht auf die Verwendung einer einzelnen 2D-Magnetsensoranordnung 7 für den Sensor für den gewählten Gang beschränkt ist, sondern auch unter Verwendung eines 3D-Sensors und einer Magnetanordnung oder von zwei separaten Sensoren, einen für die Erfassung der Drehbewegung und einen für die Erfassung der axialen Bewegung, verwirklicht werden.
Weiterhin versteht sich, dass die Erfindung nicht auf ein Getriebe mit sechs Vorwärtsgängen oder auf die Positionierung des Rückwärtsgangs, wie in 7A gezeigt, begrenzt ist, und dass die Erfindung auf Getriebe mit einer anderen Anzahl von Vorwärtsgängen oder einer anderen Rückwärtsgangposition mit gleichem Nutzen angewendet werden könnte.
Nunmehr auf die 8A bis 8C Bezug nehmend, wird ein Teil einer zweiten Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems gezeigt, das in den meisten Punkten mit dem vorher beschriebenen identisch ist und somit nicht erneut im Einzelnen beschrieben wird.
Der Hauptunterschied zwischen dieser zweiten Ausführungsform und der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform besteht darin, dass zusätzlich zu den Prüfpunkten in der Ebene in Bezug auf die Einzugspunkte, die in den Gangschaltebenen angeordnet sind, auch mehrere Prüfpunkte zwischen den zwischen den Gangschaltebenen positionierten Ebenen vorgesehen sind.
Zunächst auf 8A Bezug nehmend, werden mehrere Prüfpunkte in der Ebene Ra, 1a, 2a, 3a, 4a, 5a und 6a gezeigt. Die Prüfpunkte Ra, 1a, 3a und 5a entsprechen dem oben erwähnten Einzugspunkt ungerader Gänge (OPI), und die Prüfpunkte 2a, 4a und 6a entsprechen dem oben erwähnten Einzugspunkt gerader Gänge (EPI). Das vorausschauende Gangsystem arbeitet wie vorstehend in Bezug auf diese Prüfpunkte und kann, wie vorstehend beschrieben, den nächsten einzulegenden Gang vorhersagen.
Zusätzlich zu diesen Prüfpunkten in der Ebene Ra, 1a, 2a, 3a, 4a, 5a und 6a gibt es auch mehrere Prüfpunkte zwischen den Ebenen R/1b, 1/2b, 3/4b und 1/2a, 3/4a, 5/6a. Die Prüfpunkte zwischen den Ebenen R/1b, 1/2b und 3/4b sind Hochschaltprüfpunkte und die Prüfpunkte zwischen den Ebenen 1/2a, 3/4a und 5/6a sind Herunterschaltprüfpunkte.
Die Funktion der Prüfpunkte zwischen den Ebenen besteht darin, eine frühe Anzeige dessen zu liefern, ob der erfolgende Gangschaltvorgang ein Hochschaltvorgang oder ein Herunterschaltvorgang ist. Diese Informationen sind nützlich, wenn das vorausschauende Gangerfassungssystem beispielsweise dazu verwendet wird, Informationen zu einem Gangschaltharmonisierungssystem (GSH-System) zu liefern, bei dem die Motordrehzahl innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer während eines Gangwechsels zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Kupplung 10 ausgerückt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Kupplung 10 erneut eingerückt wird, eingestellt werden muss.
Die Prüfpunkte zwischen den Ebenen werden daher vom Getriebezustandsmodul 5 dazu verwendet, zu bestimmen, ob der aktuelle Gangwechsel ein Hochschaltvorgang oder ein Herunterschaltvorgang ist, das heißt, ob der nächste Gang ein höherer Gang oder ein niedrigerer Gang als der vorher eingelegte Gang ist.
8B zeigt die Prüfpunkte zwischen den Ebenen R/1b, 1/2b, 3/4b und 1/2a, 3/4a und 5/6a als %-PWM-Ausgaben vom Axialwegsensor, die von dem Sensor 7 für den gewählten Gang ausgegeben werden, und 8C wiederholt 7B mit den Prüfpunkten in der Ebene in 8C (Ra, 1a, 3a und 5a und 2a, 4a und 6a), die den OPI- bzw. EPI-Prüfpunkten in 7B entsprechen.
In jedem Fall ist der vorher eingelegte Gang, das heißt der Gang, der eingelegt war, bevor der Gangwechsel begann, bekannt, und dies wird verwendet, um eine frühe Anzeige des nächsten einzulegenden Gangs bereitzustellen.
Da die Prüfpunkte zwischen den Ebenen Einstellwerte sind, werden sie nicht von Toleranzen im Mechanismus beeinflusst, und somit können einzelne Werte verwendet werden.
Die in 8a und 8B gezeigten Prüfpunkte weisen beispielsweise die folgenden zugewiesenen %PWM-Werte auf:
R/1b = 17,5%
1/2a = 32,5%
1/2b = 45%
3/4a = 65%
3/4b = 75%
5/6a = 85%
Diese werden dazu verwendet, im Gangschaltzyklus unter Verwendung der Kenntnis der %-PWM für den gegenwärtig eingelegten Gang früh zu bestimmen, ob ein Hochschaltvorgang oder ein Herunterschaltvorgang erfolgt.
Wenn beispielsweise der gegenwärtig eingelegte Gang der vierte Gang ist, dann können die folgenden Tests verwendet werden:
Wenn %PWM < 65%, Herunterschaltvorgang annehmen; und
Wenn %PWM > 75%, Hochschaltvorgang annehmen.
Wenn der gegenwärtig gewählte Gang der zweite Gang ist, dann können analog dazu die folgenden Tests verwendet werden:
Wenn %PWM < 32,5%, Herunterschaltvorgang annehmen; und
Wenn %PWM > 45% Hochschaltvorgang annehmen.
Es ist zu beachten, dass durch das Vorsehen von separaten Aufwärts- und Abwärtsprüfpunkten zwischen den verschiedenen Gangschaltebenen eine frühere Anzeige gegeben wird, wenn einer der Prüfpunkte gekreuzt wird, und dass eine Hysterese verwendet werden kann, um ein Hin und Her zu verhindern.
Wenn beispielsweise nur ein Prüfpunkt von beispielsweise 55% vorhanden wäre, würde die Benachrichtigung eines Herunterschaltvorgangs von der 3/4-Ebene in die 1/2-Ebene oder eines Hochschaltvorgangs von der 1/2-Ebene in die 3/4-Ebene verzögert werden. 65% gegenüber 55% bzw. 45% gegenüber 55%.
Es liegt auf der Hand, dass dies auch für die Verwendung von doppelten Prüfpunkten gilt, die zwischen allen der benachbarten Ebenen verwendet werden.

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt, wie das Durchlaufen von Prüfpunkten vom Getriebezustandsmodul 5 verwendet wird, um eine frühe Anzeige darüber bereitzustellen, ob der nächste Gang wahrscheinlich höher oder niedriger als der vorher gewählte Gang ist. Für jeden der Prüfpunkte zwischen den Gangebenen ist der mögliche nächste Gang gezeigt.

Vorheriger Gang	Prüfpunkt R/1b	Prüfpunkt 1/2b	Prüfpunkt 3/4b	Prüfpunkt 1/2a	Prüfpunkt 3/4a	Prüfpunkt 5/6a
R	1, 2, 3, 4, 5, 6	3, 4, 5, 6	5, 6	-	-	-
1	-	3, 4, 5, 6	5, 6	R	-	-
2	-	3, 4, 5, 6	5, 6	R	-	-
3	-	-	5, 6	R	R, 1, 2	-
4	-	-	5, 6	R	R, 1, 2	-
5	-	-	-	R	R, 1, 2	R, 1, 2, 3, 4
6	-		-	R	R, 1, 2	R, 1, 2, 3, 4

Tabelle 3

Diese Ausgabe wird auf Grundlage des erwarteten Ergebnisses modifiziert, das das normale Gangschaltmuster ist, das vom Fahrer erwartet wird. Dies kann vordefiniert sein oder kann adaptiv gelernt werden, wenn beispielsweise der Fahrer regelmäßig vom fünften Gang in den dritten Gang herunterschaltet, kann dann, wenn der Prüfpunkt 5/6a durchlaufen wird, dies dazu verwendet werden, anzugeben, dass der nächste erwartete Gang der dritte ist.

In der nachstehenden Tabelle 4 sind die Ergebnisse von Tabelle 3 korrigiert auf Grundlage eines vordefinierten logischen Schaltwechselmusters gezeigt.

Vorheriger Gang	Prüfpunkt R/1b	Prüfpunkt 1/2b	Prüfpunkt 3/4b	Prüfpunkt 1/2a	Prüfpunkt 3/4a	Prüfpunkt 5/6a
R	1 oder 2	3 oder 4	5 oder 6	-	-	-
1	-	3 oder 4	5 oder 6	R	-	-
2	-	3 oder 4	5 oder 6	R	-	-
3	-	-	5 oder 6	R	1 oder 2	-
4	-	-	5 oder 6	R	1 oder 2	-
5	-	-	-	R	1 oder 2	3 oder 4
6	-		-	R	1 oder 2	3 oder 4

Tabelle 4

Daher kann ein vorausschauendes Gangerfassungssystem gemäß dieser zweiten Ausführungsform weitere Zeit bereitstellen, in der irgendeine andere Handlung unternommen wird, wie zum Beispiel GSH, indem eine frühe Anzeige der erforderlichen Handlung bereitgestellt wird.
Unter der Annahme, dass der gegenwärtig gewählte Gang der dritte ist und ein Herunterschalten in den Zweiten durchgeführt wird, kann beispielsweise mit einem System gemäß der ersten Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems nicht vorhergesagt werden, ob der auszuwählende Gang höher oder niedriger ist als der dritte Gang, bis einer der Prüfpunkte in der Gangebene 1a, 2a, 4a, 5a, 6a durchlaufen wird, aber gemäß dieser Ausführungsform ist, sobald der Prüfpunkt 3/4A durchlaufen wird, bekannt, dass ein Herunterschaltvorgang stattfindet, und somit kann diese Information irgendeinem System zugeführt werden, das sie benötigt, und wenn dann der relevante Prüfpunkt in der Ebene 2a durchlaufen wird, kann diese Information als weitere Vorhersage des nächsten Gangs verwendet werden und schließlich bestätigt werden, wenn der Gang tatsächlich eingelegt wird.
Es liegt auf der Hand, dass die Zeit, die es dauert, bis ein Fahrer einen Gangschalthebel 11 aus der Stellung des dritten Gangs in eine Stellung des zweiten Gangs bewegt, relativ kurz ist und somit irgendwelche zusätzlichen Informationen, die früh bei einem Gangwechsel bereitgestellt werden, potentiell sehr nützlich für ein System sind, das die Kenntnis des gewählten Gangs erfordert.
Bei einem GSH-System ermöglicht beispielsweise das frühe Wissen beim Gangwechsel, dass der Gangwechsel ein Hochschalten ist, dass das GSH-System mit der Verringerung der Motordrehzahl beginnt, und umgekehrt ermöglicht das frühe Wissen beim Gangwechsel, dass der Gangschaltvorgang ein Herunterschalten ist, dass das GSH-System mit dem Erhöhen der Motordrehzahl beginnt.
Mit Bezug auf 10 werden grundlegende Schritte gezeigt, die erforderlich sind, um eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Vorhersage eines einzulegenden Gangs in einem Mehrgang-Handschaltgetriebe der vorher beschriebenen Art durchzuführen.
Das Verfahren beginnt in Kasten 100 mit einem Schlüssel-eingeschaltet-Ereignis (Key-on-Ereignis), und in Kasten 110 rückt dann der Fahrer die Kupplung zur Vorbereitung auf einen Gangwechsel oder die Auswahl eines Gangs aus.
Das Verfahren geht dann zu Kasten 120 über, in dem der Sensor 7 für den gewählten Gang dazu verwendet wird, die Bewegung eines Gangschaltelements, wie z. B. des Schaltzylinders 3A, zu überwachen, und in Kasten 130 wird die Gangschalthebelebene bestimmt. Das heißt, in Kasten 130 wird festgestellt, in welcher der Gangschaltebenen sich der Schalthebel 11 gegenwärtig befindet.
Dann wird in Kasten 140 bestimmt, ob einer der Einzugspunkte oder der Prüfpunkte in der Ebene EPI, OPI erreicht wurde. Wenn einer der Prüfpunkte in der Ebene EPI, OPI erreicht wurde, dann geht das Verfahren zu Kasten 150 über, wenn jedoch keiner der Prüfpunkte in der Ebene EPI, OPI erreicht wurde, springt das Verfahren zu Kasten 130 zurück und springt weiter um die Kästen 130, 140 herum, bis ein Prüfpunkt in der Ebene EPI, OPI erreicht wurde.
In Kasten 150 wird bestimmt, welcher der Prüfpunkte in der Ebene erreicht wurde, und auf der Basis dieser Entscheidung geht das Verfahren entweder zu Kasten 160 über, wenn der Prüfpunkt in der Ebene für ungerade Gänge OPI erreicht wurde, oder zu Kasten 170, wenn der Prüfpunkt in der Ebene für gerade Gänge EPI erreicht wurde.
In den Kästen 160 und 170 werden die Ebeneninformationen aus Kasten 130 mit den Informationen hinsichtlich dessen, ob der auszuwählende Gang ungerade oder gerade ist, kombiniert, um eine Vorhersage des nächsten auszuwählenden Gangs bereitzustellen, und in Kasten 180 wird diese jeglichen Systemen zugeführt, die diese Information benötigen.
Das Verfahren geht dann zu Kasten 190 weiter, in dem festgestellt wird, ob ein Schlüssel-ausgeschaltet-Ereignis (Key-off-Ereignis) aufgetreten ist; ist dies der Fall, endet das Verfahren an Kasten 200, und ist dies nicht der Fall, geht das Verfahren zu Kasten 195 über, in dem der tatsächlich gewählte Gang für die zukünftige Verwendung gespeichert wird, und dann wird diese Information in Kasten 196 den Systemen, die die Gangzustandskenntnis erfordern, als Bestätigung der in Kasten 180 gelieferten Vorhersage zugeführt.
Das Verfahren fährt mit Kasten 197 fort, in dem der Fahrer die Kupplung 10 erneut einrückt, und verweilt dann in Kasten 197, bis der Fahrer die Kupplung 10 das nächste Mal ausrückt, zu welchem Zeitpunkt es sich zu Kasten 110 zurück begibt, um das Verfahren erneut zu starten.
Mit Bezug auf 11 werden die grundlegenden Schritte gezeigt, die dazu erforderlich sind, eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Vorhersage eines einzulegenden Gangs in einem Mehrgang-Handschaltgetriebe der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen.
Das Verfahren beginnt an Kasten 1100 mit einem Key-on-Ereignis, und in Kasten 1110 rückt dann der Fahrer die Kupplung 10 zur Vorbereitung auf einen Gangschaltvorgang oder die Auswahl eines Gangs aus, und die gegenwärtig gespeicherten Werte für die axiale und Drehstellung werden gelesen oder ein Zustand eines gegenwärtig gewählten Gangs wird gelesen.
Das Verfahren geht dann zu Kasten 1120 über, in dem der Sensor 7 für den gewählten Gang dazu verwendet wird, die Bewegung eines Gangschaltelements, wie zum Beispiel des Schaltzylinders 3A, zu überwachen, und in Kasten 1125 wird bestimmt, ob der Gangschalthebel in derselben Ebene (das %-PWM-Signal ist im Wesentlichen konstant) bewegt wird, in einer Hochschaltrichtung entsprechend einem Hochschalten bewegt wird (das %-PWM-Signal nimmt zu), oder einer Herunterschaltrichtung entsprechend einem Herunterschalten bewegt wird (das %-PWM-Signal nimmt ab). Auf Grundlage dieser Bestimmung geht das Verfahren zu Kasten 1200 über, wenn kein Wechsel in der Ebene besteht, zu Kasten 1130, wenn es sich um ein Hochschalten handelt, und zu Kasten 1140, wenn es sich um ein Herunterschalten handelt.
In Kasten 1130 wird geprüft, ob ein Hochschaltprüfpunkt zwischen den Ebenen passiert wurde, und wenn ja, geht das Verfahren zu Kasten 1150 über, aber wenn nicht, springt es zu 1120 zurück. In Kasten 1140 wird ebenso geprüft, ob ein Herunterschaltprüfpunkt zwischen den Ebenen passiert wurde, und wenn ja, geht das Verfahren zu Kasten 1150 über, aber wenn nicht, läuft es in einer Schleife zu 1120 zurück.
Die Kästen 1130 und 1140 gestatten die Verwendung von verschiedenen Hochschalt- und Herunterschaltprüfpunkten zwischen den Ebenen, es versteht sich jedoch, dass, wenn dieselben Prüfpunkte ungeachtet der Gangwechselrichtung verwendet werden, das Verfahren von Kasten 1120 zu einem Kasten übergehen könnte, der prüft, ob irgendwelche Prüfpunkte zwischen den Ebenen passiert wurden, und dann, wenn dies der Fall ist, weiter zu Kasten 1150, wenn dies jedoch nicht der Fall ist, zu 1120 zurückgehen könnte.
In Kasten 1150 wird eine vorläufige zukünftige Gangschalthebelebene auf Grundlage des passierten Prüfpunkts jeglichen Systemen zugeführt, die die Kenntnis dessen benötigen, ob der nächste Gang wahrscheinlich höher oder niedriger als der vorher eingelegte Gang ist. Dies kann ein mehrstufiger Schritt sein, wobei die Informationen aktualisiert werden, wenn verschiedene Prüfpunkte zwischen den Ebenen passiert werden, bis in Kasten 1200 ein Einzugspunkt passiert wird. Das heißt, wenn der Test in Kasten 1200 nicht bestanden wird, könnte das Verfahren alternativ zu Schritt 1150 und nicht wie gezeigt zu Kasten 1120 zurück springen.
Mit Fortsetzung mit Kasten 1200 wird bestimmt, ob ein Einzugspunkt, das heißt ein Prüfpunkt in der Ebene, erreicht wurde. Die Prüfpunkte in der Ebene EPI, OPI werden wie vorher verwendet, um zu bestimmen, ob der auszuwählende Gang ein ungerader oder ein gerader ist. Wenn kein Einzugspunkt erreicht wurde, läuft das Verfahren in einer Schleife zu 1120 zurück, und wenn ein Einzugspunkt erreicht wurde, geht das Verfahren zu Kasten 1300 weiter, in dem die Gangschalthebelebene bestimmt wird und festgestellt wird, ob der erreichte Einzugspunkt für einen ungeraden Gang oder einen geraden Gang ist.
Dann wird in den Kästen 1600 und 1700 die bestimmte Gangschaltebene von Kasten 1300, in der sich der Schalthebel 11 gegenwärtig befindet, mit der Einzugsrichtungskenntnis kombiniert, um eine Vorhersage des nächsten gewählten Gangs zu erzeugen.
In Kasten 1800 wird dann diese Vorhersage jeglichen Systemen zugeführt, die diese Information benötigen.
Das Verfahren geht dann zu Kasten 1900 über, in dem bestimmt wird, ob ein Key-off-Ereignis aufgetreten ist, wenn es aufgetreten ist, endet das Verfahren in Kasten 2000, wenn es nicht aufgetreten ist, geht das Verfahren zu Kasten 1950 weiter, in dem der tatsächlich gewählte Gang für die zukünftige Verwendung gespeichert wird, und dann wird diese Information in Kasten 1960 den Systemen, die die Gangzustandskenntnis benötigen, als Bestätigung der in Kasten 1800 gelieferten Vorhersage zugeführt.
Das Verfahren geht dann zu Kasten 1970 über, in dem der Fahrer die Kupplung 10 erneut einrückt, und verweilt dann in Kasten 1970, bis der Fahrer die Kupplung 10 das nächste Mal ausrückt, zu welchem Zeitpunkt es sich zu Kasten 1110 zurück begibt, um das Verfahren erneut zu starten.
Es liegt auf der Hand, dass die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Vorhersage eines nächsten einzulegenden Gangs beispielhaft vorgesehen sind und dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Schritte oder die Reihenfolge, in der die Schritte durchgeführt werden, beschränkt ist.
Nunmehr auf 8D Bezug nehmend, wird ein vorausschauender Gangsensor gezeigt, der Teil einer dritten Ausführungsform eines vorausschauenden Gangerfassungssystems bildet, das dazu verwendet werden könnte, die vorstehend beschriebenen zwei bevorzugten Ausführungsformen zu ersetzen.
In diesem Fall wird die Bewegung des Schalthebels 11 unter Verwendung einer großen Anzahl von separaten Sensoren SR, S1, S2, S3, S4, S5, S6; PR, P1, P2, P3, P4, P5 und P6 überwacht. Der Schalthebel weist ein Magnetziel (nicht dargestellt) auf, das an ihm befestigt ist, und wenn es einen der Sensoren SR, S1, S2, S3, S4, S5, S6; PR, P1, P2, P3, P4, P5 und P6 passiert oder sich in unmittelbarer Nähe dazu befindet, erfolgt eine magnetische Kopplung, die durch das Getriebezustandsmodul 5 überwacht wird, um ein vorausschauendes Gangerfassungssystem zu bilden.
Es gibt zwei gezeigte Arten von Sensor, die erste Art SR, S1, S2, S3, S4, S5 und S6 liefert jeweils ein Signal, das dazu verwendet werden kann, anzuzeigen, wann sich das Getriebe 3 vollständig in dem jeweiligen Gang befindet, dem sie zugeordnet sind, und die zweite Art PR, P1, P2, P3, P4, P5 und P6 sind Prüfpunktsensoren, die ein Signal liefern, das dazu verwendet werden kann, anzuzeigen, wann sich das Getriebe 3 fast im Gang befindet. Das heißt, die zweite Art von Sensor wird dazu verwendet, anzuzeigen, wann die oben genannten Einzugspunkte erreicht wurden, aber liefert nicht nur eine Anzeige dessen, ob der einzulegende Gang ungerade oder gerade ist, sondern liefert auch die Ebeneninformationen, so dass sie den einzulegenden Gang genau bestimmen. In 8D ist der Schalthebel 11 in einer gewählten Stellung 11G des ersten Gangs und in einer Neutralstellung 11N gezeigt.
Wenn ein Schaltvorgang aus dem ersten Gang in den zweiten Gang erfolgen würde, dann würde das Signal vom Sensor S1 zunächst anzeigen, dass der Schalthebel 11 aus einer Stellung im Gang herausbewegt worden ist, dann würde der Sensor P1 anzeigen, dass sich der Schalthebel 11 weiter zur Neutralstellung bewegt, dann würde der Sensor P2 anzeigen, dass der zweite Gang eingelegt werden soll, und schließlich würde der Sensor S2 bestätigen, dass der zweite Gang eingelegt ist. Die zweite Art von Sensor liefert deshalb eine Vorhersage des einzulegenden Gangs, bevor er tatsächlich eingelegt ist.
Es versteht sich, dass weitere Sensoren (nicht dargestellt) zwischen den Ebenen der H-Kulisse angeordnet sein könnten, um eine Rückmeldung der Bewegung zwischen den Ebenen zu liefern, wodurch Informationen ähnlich den von den in 8A gezeigten Prüfpunkten R/1b, 1/2b, 3/4b und 1/2a, 3/4a, 5/6a gelieferten bereitgestellt werden.
Wie oben kurz erwähnt, sind die Verwendungen eines vorausschauenden Gangerfassungssystems für Gangschaltharmonisierung (GSH) bestimmt, die zur Verbesserung der Schaltqualität eines Getriebes verwendet wird.
Die Verwendung eines solchen vorausschauenden Gangerfassungssystems kann daher mehr Zeit bereitstellen, in der die Motordrehzahl mit der Drehzahl des Eingangs 3i in das Getriebe 3 harmonisiert oder synchronisiert wird.
Bei einer Handschaltgetriebeanordnung besteht, sobald die Kupplung 10 ausgerückt ist, keine Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors 2 und der Eingangsdrehzahl des Getriebes 3, und selbst wenn ein Drehzahlsensor am Eingang 3i des Getriebes 3 angeordnet ist, liefert er keine spezifischen Informationen, bis ein Gang tatsächlich eingelegt ist, das heißt für einen Gangwechsel muss die Neutralstellung durchlaufen werden, und während dieser Zeitdauer ist die endgültige Drehzahl des Eingangs 3i in das Getriebe 3 nicht bekannt. Daher ist die einzige Zeit, die zum Einstellen der Motordrehzahl zur Verfügung steht, die Zeit, nachdem der Gang tatsächlich eingelegt ist, während der Fahrer die Kupplung 10 einrückt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch der nächste einzulegende Gang unter Verwendung eines vorausschauenden Gangerfassungssystems vorhergesagt, so dass mehr Zeit dazu bereitgestellt wird, die Drehzahl des Motorausgangs 2a mit dem Eingang 3i in das Getriebe zu synchronisieren, wodurch die Qualität des Schaltvorgangs verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erforderliche Synchronisationsdrehzahl bekannt, bevor der Gang tatsächlich eingelegt ist, entweder wenn ein Einzugsprüfpunkt passiert wird oder wenn ein Prüfpunkt inmitten der Ebenen oder zwischen den Ebenen durchlaufen wird, wodurch mehr Zeit zum Einstellen der Motordrehzahl auf die erforderliche Drehzahl bereitgestellt wird.
Auf 9 Bezug nehmend, wird ein Diagramm gezeigt, das die Motordrehzahl mit der Fahrzeuggeschwindigkeit des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 in Beziehung setzt.
Die Linie X-X zeigt für eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h die verschiedenen Motordrehzahlen 2g–6g für den zweiten bis sechsten Gang. Die Motordrehzahl für den ersten Gang liegt bei dieser Fahrzeuggeschwindigkeit über der höchstzulässigen Motordrehzahl von 7000 U/min für den Motor 2 und wird somit nicht gezeigt.
Aus 9 geht hervor, dass die entsprechenden Motordrehzahlen wie folgt sind:
Zweiter Gang (2g) = 5333 U/min (15 km/h/1000 U/min)
Dritter Gang (3g) = 4000 U/min (20 km/h/1000 U/min)
Vierter Gang (4g) = 3200 U/min (25 km/h/1000 U/min)
Fünfter Gang (5g) = 2667 U/min (30 km/h/1000 U/min)
Sechster Gang (6g) = 1600 U/min (50 km/h/1000 U/min)
Wenn ein Wechsel aus dem vierten Gang in den fünften Gang erforderlich ist, muss die Motordrehzahl deshalb von 3200 auf 2667 U/min nach unten verstellt werden, und wenn der Wechsel aus dem vierten Gang in den dritten Gang erfolgt, muss die Motordrehzahl von 3200 auf 4000 U/min nach oben verstellt werden.
Der Betrieb des Systems zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist deshalb wie folgt.
Das Antriebsstrangsteuermodul 4 empfängt Eingaben von den verschiedenen Sensoren und insbesondere vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 9v, vom Motordrehzahlsensor 9e und vom Sensor 7 für den gewählten Gang, der das Getriebezustandsmodul 5 eines vorausschauenden Gangerfassungssystems bildet.
Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 wird dazu verwendet, eine Abschätzung der erforderlichen Motordrehzahl bereitzustellen, und wird kontinuierlich überwacht und aktualisiert. Es versteht sich, dass andere Mittel zur Bereitstellung von Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen als Eingabe der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden könnten, wie zum Beispiel Informationen eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS), und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors beschränkt ist.
Das Getriebezustandsmodul 5 ist dahingehend betreibbar, der Motorsteuereinheit 6 Informationen hinsichtlich des vorhergesagten nächsten einzulegenden Gangs auf die oben beschriebene Weise zuzuführen, und die Motorsteuereinheit 6 verwendet diese Informationen dazu, die Motordrehzahl auf Grundlage der Informationen hinsichtlich der Istfahrzeuggeschwindigkeit auf die erforderliche Motordrehzahl einzustellen. Es versteht sich, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Schaltvorgangs leicht schwanken kann und dass die Motorsteuereinheit 6 dahingehend betreibbar sein kann, die erforderliche Motordrehzahl während des Schaltvorgangs von dem Zeitpunkt, zu dem die erste Vorhersage des nächsten einzulegenden Gangs empfangen worden ist, bis der Gang vollständig eingelegt ist und die Kupplung 10 eingerückt ist, feineinzustellen. Auf diese Weise werden Fehler bei der Synchronisationsdrehzahl auf ein Minimum reduziert, und es kann eine sanfte Aufnahme der Fahrt gewährleistet werden.
Obgleich für Zwecke der Schaltqualität und Langlebigkeit der Kupplung die Drehzahl des Motors 2 auf die Eingangsdrehzahl des Getriebes 3 synchronisiert werden sollte, so dass die erforderliche Motordrehzahl gleich der Getriebeeingangsdrehzahl am Ende des Schaltvorgangs ist, wenn die Kupplung 10 vollständig eingerückt ist, kann die erforderliche Motordrehzahl, falls erforderlich, auf andere Werte eingestellt werden. Beim Hochschalten kann die erforderliche Motordrehzahl zum Beispiel etwas höher eingestellt werden als die Getriebeeingangsdrehzahl, wenn das Fahrzeug beschleunigt, um die Schwungkraft des Kraftfahrzeugs 1 weiterzuführen, und wenn ein Verlangsamen des Kraftfahrzeugs 1 erfasst wird, kann die Motordrehzahl etwas niedriger eingestellt werden.
Weiterhin versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen die der Motorsteuereinheit 6 zugeführten Informationen die erforderliche Motordrehzahl sein können, und dass in einem solchen Fall die Motorsteuereinheit 6 dann einfach die Steuerungsfunktionalität zum Ansteuern der Motordrehzahl auf die erforderliche Drehzahl bereitstellt.
Zusammengefasst umfasst deshalb ein System zur Verbesserung der Schaltqualität des Handschaltgetriebes 3 des Kraftfahrzeugs 1 den Motor 2 zur Bereitstellung von Antrieb für das Getriebe 3 über die Kupplung 10, einen Gangsensor 7 zur Bereitstellung von Informationen, die den Einrückzustand des Getriebes 3 für das Antriebsstrangsteuermodul 4 und insbesondere das Getriebezustandsmodul 5 bereitstellen, eine Motorsteuereinheit 6 zur Steuerung und Einstellung der Drehzahl des Motors 2 und eine Informationsquelle, die die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 zur Verwendung durch das Antriebsstrangsteuermodul 4 anzeigt.
Das Antriebsstrangsteuermodul 4 ist dahingehend betreibbar, auf Grundlage eines von dem Gangsensor 7 oder einem der Gangsensoren PR und P1 bis P6 empfangenen Signals, das das Ausrücken eines Gangs anzeigt, zu bestimmen, ob ein Schaltvorgang begonnen hat. Das heißt, die Einzugsprüfpunkte können in diesem Fall dazu verwendet werden, anzuzeigen, dass ein Gangwechsel erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass bemerkt wird, wenn ein Einzugsprüfpunkt für den gleichen Gang oder die gleiche Reihe wie der zuvor eingelegte Gang durchlaufen wird. Wenn sich das Getriebe zum Beispiel im zweiten Gang befindet, und in Abhängigkeit von der Ausführung des Gangsensors entweder der Einzugsprüfpunkt des zweiten Gangs oder der Einzugsprüfpunkt für die geraden Gänge durchlaufen wird, dann ist bekannt, dass ein Gangwechsel erfolgt.
Das Antriebsstrangsteuermodul 4 ist weiterhin dahingehend betreibbar, während des Gangwechsels als Reaktion auf vom vorausschauenden Gangsensorsystem empfangene Informationen über den vorhergesagten nächsten einzulegenden Gang und in diesem Fall vom Drehzahlsensor 9v empfangene Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit die Drehzahl des Motors 2 auf eine Motordrehzahl einzustellen, die am Ende des Schaltvorgangs erforderlich ist, um der Drehzahl des Eingangs 3i des Getriebes 3 zu entsprechen.
Mit vorausschauendem Gangerfassungssystem ist hier ein System gemeint, das einen Gangsensor zur Erfassung des Betriebs eines Teils einer Gangwahlvorrichtung aufweist und Informationen in Form eines oder mehrerer Signale bereitstellt, die von einem elektronischen Prozessor interpretiert werden können, um eine Vorhersage über einen nächsten einzulegenden Gang während eines Schaltvorgangs zu treffen, bevor ein Gang tatsächlich eingelegt ist.
Auf 12 Bezug nehmend, wird eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Verbesserung der Schaltqualität des Handschaltgetriebes 3 des Kraftfahrzeugs 1 gezeigt.
Das Verfahren beginnt bei Kasten 500 mit einem Key-on-Ereignis, und geht dann zu Kasten 510 weiter, wo ein gegenwärtig eingelegter Gang aus einer Speichervorrichtung gelesen wird. Dann geht das Verfahren zu Kasten 520 über, wo das eigentliche Verfahren mit einer Überprüfung dessen startet, ob ein Gang ausgerückt worden ist. Wenn das Kraftfahrzeug 1 zuerst gestartet wird, befindet sich das Getriebe 3 normalerweise in einer Neutralstellung, und das Verfahren durchläuft zyklisch weiter die Schleife 510 bis 520, bis schließlich ein Gang eingerückt worden ist und anschließend ausgerückt wird.
Wenn anhand des Getriebezustandsmoduls 5 bestimmt wird, dass ein Gang ausgerückt worden ist, dann wird in Kasten 530 der Gangstatus zum Beispiel dadurch überprüft, dass eine Eingabe von dem in 10 gezeigten Kasten 180 empfangen wird. Das heißt, der Kasten 530 umfasst Lesen von von dem Getriebezustandsmodul 5 empfangenen Informationen, und dann wird in Kasten 540 bestimmt, welcher der vorhergesagte nächste einzulegende Gang ist, was der Motorsteuereinheit 6 zur Verwendung bei der Berechnung der erforderlichen Motordrehzahl in Kasten 550 zugeführt wird.
Dann geht das Verfahren zu Kasten 550 über, wo die erforderliche Motordrehzahl auf Grundlage der Vorhersage des nächsten einzulegenden Gangs und der Istdrehzahl des Kraftfahrzeugs 1 berechnet wird, und in Kasten 560 wird die Drehzahl des Motors 2 durch die Motorsteuereinheit 6 so eingestellt, dass sie der erforderlichen Motordrehzahl entspricht.
Dann geht das Verfahren zu Kasten 570 über, wo bestimmt wird, ob ein Gang tatsächlich eingelegt worden ist. Wenn kein Gang eingelegt worden ist, springt das Verfahren zu Kasten 550 zurück, wenn aber ein Gang eingelegt worden ist, wird der Status des eingelegten Gangs aktualisiert, indem in diesem Fall eine Eingabe aus Kasten 196 in 10 gelesen wird, die bestätigt, welcher Gang tatsächlich eingelegt worden ist, und diese Information gespeichert wird, so dass sie in Kasten 510 gelesen werden kann.
Die Kenntnis über den aktuellen Gang kann bei einigen Ausführungsformen dazu verwendet werden, den Faktor zu bestimmen, der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit angewandt werden muss, um die erforderliche Motordrehzahl zu erhalten. Das heißt, wenn die Kupplung ganz eingerückt ist, kann die Motordrehzahl von dem Motordrehzahlsensor 9e erhalten werden, und die Fahrzeuggeschwindigkeit kann von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 9v erhalten werden, und somit kann das Gesamtverhältnis von Motordrehzahl zu Fahrzeuggeschwindigkeit für den Gang berechnet werden. Solch eine Technik stellt weiterhin eine Gelegenheit zur Bestätigung der Integrität der Signale von den beiden Sensoren 9e, 9v bereit, indem sie das Ergebnis mit einem durch Kenntnis der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 3 und der Endachsantriebsübersetzung des Kraftfahrzeugs 1, einschließlich des Rollradius des Rads 'W', erhaltenen Wert vergleicht.
Dann umfasst das Verfahren in Kasten 590 in den meisten Fällen Feineinstellung der Motordrehzahl durch wiederholtes Neuberechnen der erforderlichen Motordrehzahl, um leichten Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit Rechnung zu tragen und über die Motorsteuereinheit 6 kleine Einstellungen vorzunehmen
Wenn der schließlich eingelegte Gang aus irgendeinem Grund nicht der vorhergesagte Gang ist, dann wird die Feineinstellung sogar die Einstellung der Motordrehzahl auf die erforderliche Drehzahl auf Grundlage des tatsächlich eingelegten Gangs gemäß dem Verfahren mit 'erfasstem Gang' nach dem Stand der Technik sein.
Wenn die Drehzahl des Kraftfahrzeugs 1 während dieser Zeitdauer konstant ist, dann sind keine Feineinstellungen erforderlich. Dieser Vorgang geht so lange weiter, bis der Fahrer die Kupplung 10 einrückt, wie in Kasten 600 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die zur Feineinstellung zur Verfügung stehende Zeit ungefähr die gleiche Zeit ist, die für das GSH-Verfahren mit 'erfasstem Gang' nach dem Stand der Technik zur Verfügung steht, bei dem die Harmonisierung in der Zeitspanne zwischen Einlegen des Gangs und Einrücken der Kupplung erfolgt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, ist die erforderliche Drehzahl auf Grundlage des vorhergesagten nächsten einzulegenden Gangs zu dem Zeitpunkt des erfolgenden Einrückens des Gangs bereits bekannt, und es haben Einstellungen begonnen, diese erforderliche Drehzahl zu erhalten, deshalb ist die während der Feineinstellung erforderliche Motordrehzahleinstellung normalerweise relativ gering, wodurch gewährleistet wird, dass die erforderliche Drehzahl zuverlässiger und genauer erreicht werden kann.
Nach Einrücken der Kupplung geht das Verfahren zu Kasten 610 über, wo überprüft wird, ob ein Key-off-Ereignis erfolgt ist, und ist eines erfolgt, endet das Verfahren bei Kasten 750, ist aber keines erfolgt, kehrt das Verfahren zu Kasten 510 zurück und ist für den nächsten Schaltvorgang bereit.
Auf 13 Bezug nehmend, wird eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Verbesserung der Schaltqualität des Handschaltgetriebes 3 des Kraftfahrzeugs 1 gezeigt. Der Unterschied zwischen diesem Verfahren und dem zuvor beschriebenen Verfahren besteht darin, dass dieses Verfahren sowohl Prüfpunkte in der Ebene, wie zum Beispiel Einzugsprüfpunkte, als auch Prüfpunkte zwischen den Ebenen oder inmitten der Ebenen verwendet, das heißt, es verwendet ein vorausschauendes Gangerfassungssystem, das auf ähnliche Weise wie das in 11 gezeigte funktioniert.
Das Verfahren beginnt bei Kasten 1500 mit einem Key-on-Ereignis und geht dann zu Kasten 1510 über, wo ein gegenwärtig eingelegter Gang aus einer Speichervorrichtung gelesen wird. Dann geht das Verfahren zu Kasten 1520 über, wo das eigentliche Verfahren mit einer Überprüfung dessen startet, ob ein Gang ausgerückt worden ist. Wenn das Kraftfahrzeug 1 zuerst gestartet wird, befindet sich das Getriebe 3 normalerweise in einer Neutralstellung, und das Verfahren durchläuft weiter zyklisch die Schleife 1510 bis 1520, bis schließlich ein Gang eingerückt worden ist und anschließend ausgerückt wird.
Wenn anhand des Getriebezustandsmoduls 5 bestimmt wird, dass ein Gang ausgerückt worden ist, dann wird in Kasten 1530 der Gangstatus zum Beispiel dadurch überprüft, dass eine Eingabe von dem in 11 gezeigten Kasten 1150 empfangen wird. Diese Vorhersage basiert auf der Verwendung eines Zwischen- Gänge-Sensors und liefert somit keine Informationen über den genauen nächsten einzulegenden Gang, nur ob es wahrscheinlich ein höherer Gang oder ein niedrigerer Gang ist. In solch einem Fall wird angenommen, dass bei einem Hochschalten der nächste einzulegende Gang ein Gang höher ist als der zuvor eingelegte, und dass bei einem Herunterschalten der nächste einzulegende Gang ein Gang niedriger ist als der zuvor eingelegte Gang.
Wenn der zuvor eingelegte Gang zum Beispiel der dritte Gang war, dann wird für ein Herunterschalten angenommen, dass der nächste einzulegende Gang der zweite Gang ist, obgleich es der erste Gang sein könnte. Ebenso wird bei einem Hochschalten von dem zweiten Gang angenommen, dass der nächste einzulegende Gang der dritte Gang ist, obgleich es irgendeiner der höheren Gänge sein könnte.
Des Weiteren empfängt Kasten 1530 eine Eingabe, wie zum Beispiel die von Kasten 1800 in 11, so dass, wenn der Schaltvorgang ein Schalten in der gleichen Ebene ist, der Prüfpunkt ein in einer Ebene liegender Prüfpunkt, wie zum Beispiel ein Einzugsprüfpunkt, ist.
Das heißt, der Kasten 1530 umfasst Lesen von von dem Getriebezustandsmodul 5 empfangenen Informationen und dann Verwenden dieser in Kasten 1540 zur Bestimmung des vorhergesagten nächsten einzulegenden Gangs.
Dann wird in Kasten 1550 die erforderliche Motordrehzahl auf Grundlage der Vorhersage des nächsten einzulegenden Gangs und der Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 berechnet, und dann wird in Kasten 1560 die Drehzahl des Motors 2 durch die Motorsteuereinheit 6 so eingestellt, dass sie der erforderlichen Motordrehzahl entspricht.
Dann geht das Verfahren zu Kasten 1570 über, wo bestimmt wird, ob ein Gang tatsächlich eingelegt worden ist, und ist dies nicht der Fall, dann springt das Verfahren zu Kasten 1530 zurück, wenn aber ein Gang eingelegt worden ist, wird der Status des eingelegten Gangs aktualisiert, indem in diesem Fall eine Eingabe aus Kasten 1960 in 11 gelesen wird, die bestätigt, welcher Gang tatsächlich eingelegt worden ist, und diese Information gespeichert wird, so dass sie in Kasten 1510 gelesen werden kann.
Wenn ein Gang eingelegt worden ist, geht das Verfahren zu Kasten 1590 über, wo eine Feineinstellung der Motordrehzahl durch wiederholtes Neuberechnen der erforderlichen Motordrehzahl erfolgt, um jeglichen leichten Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit Rechnung zu tragen und kleine Einstellungen über die Motorsteuereinheit 6 durchzuführen. Dieser Vorgang geht so lange weiter, bis der Fahrer die Kupplung 10 einrückt, wie in Kasten 1600 gezeigt.
Wie oben besprochen ist die zur Feineinstellung zur Verfügung stehende Zeit ungefähr die gleiche Zeit, die für das GSH-Verfahren mit 'erfasstem Gang' nach dem Stand der Technik zur Verfügung steht, bei dem die Harmonisierung in der Zeitspanne zwischen Einlegen des Gangs und Einrücken der Kupplung erfolgt.
Ein Vorteil eines erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die erforderliche Drehzahl auf Grundlage des vorhergesagten nächsten einzulegenden Gangs bereits bekannt ist und vor dem Einrücken des Gangs Einstellungen begonnen haben, diese erforderliche Drehzahl zu erhalten, und während der Zeitspanne zwischen dem Einlegen des Gangs und dem Einrücken der Kupplung nur eine Feineinstellung erforderlich ist, wodurch gewährleistet wird, dass die erforderliche Drehzahl zuverlässiger und genauer erreicht werden kann.
Nach Einrücken der Kupplung 10 geht das Verfahren zu Kasten 1610 über, wo überprüft wird, ob ein Key-off-Ereignis erfolgt ist, und ist eines erfolgt, endet das Verfahren bei Kasten 1750, ist aber keines erfolgt, kehrt das Verfahren zu Kasten 1510 zurück.
Wenn der Gang in Kasten 1570 nicht eingelegt worden ist, das heißt, nur ein Prüfpunkt zwischen den Ebenen durchlaufen worden ist, dann springt das Verfahren zu Kasten 1530 zurück, um zu überprüfen, ob irgendwelche der Prüfpunkte in der Ebene, wie zum Beispiel die Einzugsprüfpunkte, durchlaufen worden sind.
Nur wenn solch ein Prüfpunkt in der Ebene durchlaufen wird, ist der vorhergesagte nächste einzulegende Gang bekannt, vorher basiert die Vorhersage auf der oben genannten Annahme des einen höheren oder einen niedrigeren Gangs. Der vorhergesagte nächste einzulegende Gang wird dann in Kasten 1550 verwendet, um die erforderliche Motordrehzahl zu berechnen, und in Kasten 1560 wird die Motordrehzahl auf die erforderliche Motordrehzahl eingestellt, wobei zu Kasten 1570 zurückgekehrt wird, um erneut zu prüfen, ob eine Bestätigung empfangen worden ist, dass ein Gang eingelegt worden ist.
Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass das Kraftfahrzeug mit 80 km/h fährt, wie in 9 gezeigt, dass sich das Getriebe im fünften Gang befindet, und dass der Fahrer tatsächlich auf den dritten Gang herunterschaltet, dann funktioniert das Verfahren wie folgt. Wenn das Verfahren zum ersten Mal die Schritte 1530 bis 1570 ausführt, ist nur ein Prüfpunkt zwischen den Ebenen, wie zum Beispiel der Prüfpunkt 5/6a in 8A, durchlaufen worden. Wie oben besprochen, wird angenommen, dass das Herunterschalten auf den vierten Gang erfolgt, und somit wird die Motordrehzahl in Kasten 1570 auf 3200 U/min eingestellt. Dann ist in Kasten 1570 kein Gang eingelegt worden, und somit führt das Verfahren die Schritte 1530 bis 1570 wieder aus, bis irgendwann ein Prüfpunkt in der Ebene, wie zum Beispiel der Prüfpunkt 3a in 8A, durchlaufen wird, zu welchem Zeitpunkt dann die Motordrehzahl auf eine für den dritten Gang erforderliche Motordrehzahl, nämlich 4000 U/min, eingestellt wird. Diese Änderung der Motordrehzahl von 3200 auf 4000 ist im Vergleich zu der Änderung der Motordrehzahl zwischen der ursprünglichen Motordrehzahl von 2667 U/min für den fünften Gang und der für den dritten Gang von 4000 U/min, die erforderlich wäre, wenn die Schätzung zwischen den Ebenen nicht verwendet worden wäre, klein. Nach dem Durchqueren eines Prüfpunkts in der Ebene folgt das Einrücken des Gangs, und somit geht das Verfahren zu diesem Zeitpunkt dann von Kasten 1570 zu Kasten 1580 über, und das Verfahren fährt wie oben beschrieben fort.
Es versteht sich, dass die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Schaltqualitätsverbesserung beispielhaft bereitgestellt werden und dass die Erfindung nicht auf die offenbarten speziellen Schritte oder die Reihenfolge, in der die Schritte durchgeführt werden, beschränkt ist.
Zusammenfassend bieten beide der beschriebenen Verfahren zur Schaltqualitätsverbesserung den Vorteil, dass eine Vorhersage des nächsten einzulegenden Gangs verwendet wird, um den Motordrehzahlharmonisierungsprozess zu starten, bevor ein Gang tatsächlich eingelegt wird, wodurch mehr Zeit bereitgestellt wird, während der die erforderliche Motordrehzahl zur Harmonisierung erreicht werden kann.
Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben worden ist, sie aber nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass eine oder mehrere Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen oder alternativen Ausführungsformen abgeleitet werden könnten, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen angeführt ist, abzuweichen.
Bezugszeichenliste
Fig. 10

100: Key-on (Schlüssel an)
110: Fahrer rückt Kupplung aus
120: Gangwähler unter Verwendung von X- und Y-Achsen-Sensoren überwachen
130: Ebene vom X-Achsen-Sensor bestimmen
140: Wurde Einzugspunkt erreicht?
150: Y-Achsen-Sensor verwenden, um zu bestimmen, ob Einzug UNGERADE oder GERADE ist, wenn UNGERADE, zu 160 gehen, ansonsten zu 170 gehen
160, 170: Mit Ebene kombinieren, um Gangvorhersage zu erzeugen
180: Gangvorhersage zu anderen Systemen liefern
190: Key-off? (Schlüssel aus)
197: Fahrer rückt Kupplung ein
196: Tatsächlichen Gang zu anderen Systemen liefern
195: Tatsächlichen gewählten Gang speichern
200: Ende

1100: Key-on (Schlüssel an)
1110: Fahrer rückt Kupplung aus Aktuelle X- und Y-Achse lesen
1120: Gangwähler unter Verwendung von X- und Y-Achsen-Sensoren überwachen
1125: Wenn Ebene zunimmt, zu 1130 gehen, und wenn Ebene abnimmt, zu 1140 gehen, ansonsten zu 1200 gehen
1130: Wurde Hochschaltprüfpunkt passiert?
1140: Wurde Herunterschaltprüfpunkt passiert?
1150: Vorläufige erwartete Ebene auf der Basis des passierten Prüfpunkts liefern
1200: Wurde Einzugspunkt erreicht?
1300: Ebene von X-Achsen-Sensor bestimmen und Y-Achsen-Sensor verwenden, um zu bestimmen, ob Einzug UNGERADE oder GERADE ist, wenn UNGERADE, zu 1600 gehen, ansonsten zu 1700 gehen
1600, 1700: Mit Ebene kombinieren, um Gangvorhersage zu erzeugen
1800: Gangvorhersage zu anderen Systemen liefern
1900: Key-off? (Schlüssel aus)
1970: Fahrer rückt Kupplung ein
1960: Tatsächlichen Gang zu anderen Systemen liefern Tatsächlichen gewählten Gang speichern
1950: Ende
200

500: Key-on (Schlüssel an)
510: Gegenwärtigen Gang lesen
520: Fahrer rückt Gang aus?
530: Gangstatus überprüfen
535: Eingabe aus Kasten 180 in 10
540: Nächsten Gang bestimmen
550: Vorhergesagte Motordrehzahl berechnen
560: Motordrehzahl einstellen
570: Ist Gang eingelegt?
580: Gangstatus aktualisieren
585: Eingabe aus Kasten 196 in 10
590: Motordrehzahl feineinstellen
600: Fahrer rückt Kupplung ein?
610: Key-off? (Schlüssel aus)
750: Ende

1500: Key-on (Schlüssel an)
1510: Gegenwärtigen Gang lesen
1520: Fahrer rückt Gang aus?
1530: Gangstatus überprüfen
1535: Eingabe aus Kästen 1150 und 1180 in 11
1540: Sind irgendwelche Prüfpunkte gekreuzt worden?
1550: Vorhergesagte Motordrehzahl berechnen
1560: Motordrehzahl einstellen
1570: Ist Gang eingelegt?
1580: Gangstatus aktualisieren
1585: Eingabe aus Kasten 1960 in 11
1590: Motordrehzahl feineinstellen
1600: Fahrer rückt Kupplung ein?
1610: Key-off? (Schlüssel aus)
1750: Ende

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem das Getriebe über eine Kupplung antreibenden Motor, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: während eines Schaltvorgangs Vorhersagen eines nächsten einzulegenden Gangs unter Verwendung eines vorausschauenden Gangerfassungssystems, auf Grundlage des vorhergesagten nächsten einzulegenden Gangs und der Fahrzeuggeschwindigkeit Bestimmen einer am Ende des Gangwechsels erforderlichen Motordrehzahl und Einstellen der Drehzahl des Motors auf die erforderliche Motordrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: wenn ein Gang eingelegt ist, Bestimmen, ob der eingelegte Gang der gleiche ist wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang, und wenn der eingelegte Gang von dem vorhergesagten nächsten einzulegenden Gang verschieden ist, Einstellen der Motordrehzahl auf Grundlage des eingelegten Gangs und der Istfahrzeuggeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn der eingelegte Gang der gleiche ist wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang, das Verfahren weiterhin Bestimmen einer aktualisierten Motordrehzahl auf Grundlage der Istfahrzeuggeschwindigkeit und Einstellen der Motordrehzahl zum Erreichen der aktualisierten Motordrehzahl umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der nächste vorhergesagte einzulegende Gang auf dem Erfassen durch einen Gangsensor, dass ein oder mehrere einem Gangschaltmechanismus des Getriebes zugeordnete Prüfpunkte durchlaufen worden sind, basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Schaltvorgang beginnt, wenn ein Gang ausgerückt ist, und endet, wenn ein anderer Gang und die Kupplung eingerückt sind.
System zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei das System Folgendes umfasst: einen Motor zur Bereitstellung von Antrieb für das Getriebe über eine Kupplung, ein vorausschauendes Gangerfassungssystem zur Bereitstellung von Informationen, die den Einrückzustand des Getriebes anzeigen, eine Steuerung zum Steuern der Drehzahl des Motors und eine Eingabe an die elektronische Steuerung zur Bereitstellung von Informationen, die die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anzeigen, wobei die elektronische Steuerung dahingehend betreibbar ist, während eines Schaltvorgangs als Reaktion auf von dem vorausschauenden Gangerfassungssystem erhaltene Informationen über den vorhergesagten nächsten einzulegenden Gang und die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen die Drehzahl des Motors auf eine am Ende des Schaltvorgangs erforderliche Motordrehzahl einzustellen.
System nach Anspruch 6, wobei die elektronische Steuerung weiterhin dahingehend betreibbar ist, wenn ein Gang eingelegt ist, zu bestimmen, ob der eingelegte Gang der gleiche wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang ist, und wenn der eingelegte Gang von dem vorhergesagten einzulegenden Gang verschieden ist, die Motordrehzahl auf Grundlage des eingelegten Gangs und der Istfahrzeuggeschwindigkeit einzustellen.
System nach Anspruch 7, wobei, wenn der eingelegte Gang der gleiche ist wie der vorhergesagte nächste einzulegende Gang, die elektronische Steuerung dahingehend betreibbar ist, eine aktualisierte Motordrehzahl auf Grundlage der Istfahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen und die Motordrehzahl zum Erreichen der aktualisierten Motordrehzahl einzustellen.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei Informationen über den nächsten vorhergesagten einzulegenden Gang das Erfassen durch den Gangsensor, dass ein oder mehrere einem Gangschaltmechanismus des Getriebes zugeordnete Prüfpunkte durchlaufen worden sind, umfassen.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei ein Schaltvorgang beginnt, wenn ein Gang ausgerückt ist, und endet, wenn ein anderer Gang und die Kupplung eingerückt sind.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die elektronische Steuerung ein Getriebezustandsmodul zum Empfangen und Verarbeiten von einem oder mehreren Signalen von dem Gangsensor und eine mit dem Getriebezustandsmodul wirkverbundene und zur Einstellung der Drehzahl des Motors während eines Gangwechsels angeordnete Motorsteuereinheit umfasst.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfolgt.
Kraftfahrzeug mit einem Handschaltgetriebe und einem System zur Verbesserung der Gangschaltqualität des Handschaltgetriebes nach einem der Ansprüche 6 bis 12.
Verfahren zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, im Wesentlichen wie hier unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
System zur Verbesserung der Schaltqualität eines Handschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, im Wesentlichen wie hier unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Kraftfahrzeug, im Wesentlichen wie hier unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.