DE2336772A1

DE2336772A1 - Einrichtung zur automatischen schaltung von kraftfahrzeuggetrieben

Info

Publication number: DE2336772A1
Application number: DE19732336772
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl-Ing Polly
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-07-21
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1974-01-31
Also published as: ATA632372A; AT325963B

Description

Einrichtung zur automatischen Schaltung von Kraftfahrzeuggetrieben Die-Erfinlung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Schaltung von Kraftfahrzeuggetrieben mittels eines Steuergerätes, das das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bei Erreichen einer Höchstdrehzahl vergrössert und bei Erreichen einer Mindestdrehzahl herabsetzt, wobei an das Steuergerät eine analoge oder digitale Recnenvorrichtung angeschlossen ist.
Bei den bisher üblichen vollautomatischen Getrieben für Personenkraftwagen mit hydrodynamischem Drehmomentenwandler und nachgeschalteten Lastschaltstufen hatte nur die Stellung des Fahrfußhebels Einfluß auf die Wahl des Schaltpunktes. Der Fahrer konnte mit dem Schaltknüppel einen der kleineren Gänge festhalten, im übrigen mußte der Fahrzeugkonstrukteur mit der Festlegung der Schaltpunkte einen Kompromiß eingehen. Pür Getriebe mit einer größeren Anzahl von Schaltstufen bzw. insbesondere für vielstufige Lastkraftwagengetriebe ist diese Art der Schaltpunktermittlung ungeeignet.
Durch die DT-PS Nr. 2 014 901 ist eine Anordnung einer elektrischen und strömungsmittelbetätigten Steuereinrichtung für ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug mit Drehmomentenwandler und -last schaltbaren Nachschaltstufen bekannt geworden, bei der der Schaltpunkt in Abhängigkeit vom Motordrehmoment (Drosselklappenstellung), der Fahrzeuggeschwindigkeit (Getriebeabtriebsdrehzahl) und einer Einrichtung für das Auslösen verschiedener Schaltmuster ermittelt wird.
Diese Anordnung hat, wie alle bisher bekannten Ausführungen, den wesentlichen Nachteil, daß mit ihr kein hohes Drehmoment (Drosselklappenstellung über 3/4) mit kleiner Motordrehzahl erreicht werden kann und keine Möglichkeit vorgesehen ist, Pendelvorgänge insbesondere bei vielstufigen Getrieben zu lLnterdraeken, da nur in Abhängigkeit von Bewegungen des Fahrfußhebels entstadene Pendelvorgänge eliminiert werden können. Außerdem können Schaltvorgänge durch Überspringen von Gängen, beispielsweise bei Leerfahrt mit einem schweren Lastkraftwagen, nicht eingespart werden. Darüberhinaus sind bereits bei einem dreistufigen Getriebe sechs Schaltknüppelstellungen erforderlich.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei jeder Art von Kraftfahrzeug, vom leichten Personenkraftwagen bis zum schweren Lastkraftwagen, die Bestimmung der Getriebe-Schaltzeitpunkte bzw. die Auslösung der Schaltvorgänge so zu automatisieren, daß dem Fahrer trotz selbsttätigen Gangwechsels eine seinen individuellen Wünschen weitgehend Rechnung tragende Fahrweise gewahrt bleibt, d.h., daß der Fahrer trotz vollautomatischer Bestimmung der Schaltzeitpunkte die Motordrehzahl oder richtiger den Motordrehzahlbereich optimal den Verkehrsgegebenheiten und seinen individuellen Wünschen anpassen kann.
Der kontinuierliche Regelbereich soll von extrem langsamer Stadtfahrt, die möglichst geräuschlos, also im niedersten noch möglichen Motordrehzahlbereich erfolgen soll, über normale Überlandfahrt, die bei minimalem Kraftstoffverbrauch, also in dem fürsdie jeweilige Motorleistung verbrauchsgünstigsten Motordrehzahlbereich erfolgen soll, bis zur sportlichen und schließlich wettbewerbsmässigen Fahrweise reichen.
Weiters soll die Bremswirkung des Motors ebenfalls vollautomatisch oder durch manuelle Betätigung einer Vorrichtung zur Entlastung der Fahrzeugbremsen durch entsprechend Anheben des Motordrehzahlbereiches herangezogen werden können.
Erfindungsgemäß weist die Rechenvorrichtung mindestens einen Vergleicher zum Vergleich eines in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors stehenden Analog-bzw. Digitalwertes mit einem einer oberen bzw. unteren Schaltdrehzahl entsprechenden Analog- bzw. Digitalwert auf, die an mindestens einen-Funktionswandler bzw. Funktionsrechner angeschlossen ist, der den der oberen bzw. unteren Schaltdrehzahl entsprechenden Analog- bzw. Digitalwert in Abhängigkeit von mindestens einem vom Fahrer betätigbaren Motordrehzahlbereichswähler liefert, wobei gegebenenfalls weitere allenfalls einzeln zuschaltbare Geber vorgesehen sind, die über Funktionswandler bzw. Funktionsrechner in Abhängigkeit von der Fahrfußhebelstellung, von der Motoröltemperatur, von der Temperatur der Bremsen, von der Stellung des Bremspe-dals bzw. dem Druck des Bremsmediums od.dgl. zusammen mit dem Motordrehzahlbereichswähler den der oberen bzw. unteren Schaltdrehzahl entsprechenden Analog- bzw. Digitalwert liefern.
Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß mit der Rechenvorrichtung auf Grund von Gleichungen bzw.
Kurven, die für den jeweiligen Fahrzeugtyp bzw. Motortyp fix eingegeben sind, sowieeinem primären und einigen allfälligen sekundären, über die Zeit veränderlichen Parametern die dem augenblicklichen Fahrzustand entsprechenden oberen und unteren Motorschaltdrehzahlen digital oder analogerrechnet oder bestimmt und mit der augenblicklichen tatsächlichen Drehzahl verglichen werden. Bei Übersehreiten der errechneten oder bestimmten oberen Schaltdrehzahl wird vom Steuergerät der Schaltvorgang zum nächstgrößer übersetzten Gang, beim Unterschreiten der unteren Motordrehzahl der Schaltvorgang zum nächstkleiner übersetzten Gang ausgelöst, soweit nicht bereits der höchste bzw. niederste Gang erreicht ist.
Der wesentlichste über die Zeit veränderliche Parameter ist dabei der Motordrehzahlbereichswähler und nicht, wie bei den bisherigen Einrichtungen, das Motordrehmoment bzw. die Drosselklappenstellung. Der Motordrehzahlbereichswählknopf oder -hebel ist an einer vom Fahrer während der Fahrt leicht erreichbaren Stelle angeordnet und erlaubt somit dem Fahrer, die von ihm gewünschte bzw. die der Verkehrslage am besten ensprechende Fahrcharakteristik einzustellen.
Als weiterer Parameter kann und wird zweckmässigerweise der Fahrfußhebel bzw. seine augenblickliche Stellung in die Gleichungen bzw. den gewünschten Kurvenverlauf eingehen.
Hervorzuheben ist, daß gemäß vorliegender Erfindung für die Schaltzeitpunktbestimmung nicht die Fahrgesenwindlgkelt bzw. bzz. die Getriebeabtriebsdrehzahl, sondern die Motordrehzahl herangezogen wird.
Für die Ermittlung des Schaltzeitpunktes ist keine zusätzliche hydraulische Eirriehtung erforderlich.
Darüber hinaus ermöglicht die Rechenvorrichtung diE Unterdriickung von Pendelvorgängen- sowie die vollautonatische l-insparung von Schaltvorgängen -(Über.pringen von Gängen) be Teillast und vielstufigen Getrieben. Außerdem ist die Molichkeit gegeben, den Motordrehzahlbereich von einer beliebigen Anzahl weiterer Parameter, beispielsweise der Motoröltemperatur, abbängig zu machen. Damit werden vor Erre chen der erforderlichen Motoröltemperatur hohe No tor drerl,aanlLereicne durch niedere Schaltdrehzahlen unterdrucks.
Vorteilhafterweise ist eine Vorrichtung zur Erfassung des jeweils geschalteten Ganges und damit des Gangsprunges zum nächstkleineren Gang vorgesehen, in der de jeweils geschalteten Gang ein bestimmter Analog- bw.
Digitalwert zugeordnet ist, wobei der Ausgang dieser Vorrichtung zur Beeinflussung der unteren Schaltdrehzahl an den Funktionswandler für diese angeschlossen ist.
Vorteilhafterweise ist eine vou Fahrer betätigbare Stellvorrichtung zur Verbreiterung des Drehzahlbereiches bzw. zum Absenken der unteren Schaltdrehzahl und damit zur Unterdrückung häufigen Pendelns zwischen zwei Gängen vorgesehen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnung, in der u.a. einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Fig.1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig.2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Schaltdrehzahlen von der Stellung des Motcrdrehzahlbereichswählers darstellt, Fig.3 ei Diagramm, das eine Abhängigkeit der Motordrehzahlen von der Fahrgeschwindigkeit erkenren läßt, i1i,' .4 eine erfindungsgemä-13e Einrichtung, die vor allem für Rechnung mit Digitalwerten geeignet ist, und Fig.5 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der die Berechnung der Schaltdrehzahlen mit Analogwerten erfolgt.
Bei der in Fig.1 dargestellten Prinzipanordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist das Kraftfahrzeuggetriebe 1 über zwei Verbindungen 2,3 mft einem Steuergerät 4 verbunden, mit dem über die Verbindung 2 die Scnaltung- des Kraftfahrzeuggetriebes 1 durchführbar ist, wohingegen die Verbindung 7 der Rückmeldung des jeweils durchgeführten Gangwectìses dient. An das Steuergerät 4 ist ferner ein mittels des Schaltknüppels 5 steuerbarer Geber 6 für Vorwärtsfahrt, Parken und Rückwärtsfahrt angeschlossen. Das Steuergerät 4 ist über zwei Verbindungen 7,8 mit einer Rechenvorrichtung 9 verbunden, an die ein Geber des Motordrehzahlbereichswählers 10, ein Geber des Fahrfußhebels 11, ein Geber des Bremspedals 12 und ein Geber des Motorblthermometers 13 eingeschlossen sind, wobei die Stellung des Motordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11, des Bremspedals 12 und des Motorölthermometers 13 in Analog- oder Digitalwerten an die Rechenvorrichtung 9 gemeldet wird.
Die Rechenvorrichtung 9 weist zwei Funktionswandler 14,15 auf, an deren Ausgänge je eine Vergleichsschaltung 16,17 angeschlossen ist, die außerdem mit einem die Drehzahl des Antriebsmotors 18 in Analog- bzw. Digitalwerten liefernden Geber, z.B. einem Tachodynamo, einem induktiven Impulsgeber od.dgl., verbunden sind.
An die Eingänge des Funktionswandlers 14 sind die Geber des Motordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11, des Bremspedals 12 und des Motoröltherirometers 13, an die Eingänge des Funktionswandler 15 die Geber des tIotordrehzahAbereichswählers 10, de' Fahrfußhebels 11 und des Bremspedals 12 angeschlossem An einen Eingang des Funktionswandlers 15 ist über die de.4.ur.t außerdem ein Geber des Steuergerätes 4 angeschlossen, der in Analog- oder Digitalwerter Signale für ler. Gangwechselsprung zum nachstkleinerer. Gang liefert.
Der Funktionswandler 14 dient der Erreechnung bzw.
kaw. Festlegung einer oberen Schaltdrehzah] in Abhängigkeit der von den Gebern des Motordrebzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11, des Eremspedals 12 und des otorölthernometers 13 gelieferten Werte, der yunktionswandler 15 der Errechnung bzw. Festlegurig einer unteren SchaltdrehShl in AbLangigkeit der von den Gebern des otordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11, des Bremspedals 12 und des Steuergerätes 4 gelieferten Werte.
Zuni Vergleich der jeweiligen Motordrehzahl mit der errechneten oberen Schaltdrehzahl ist der Funktionswandler 14 an die Vergleichsschaltung 16 angeschlossen, in der ein Vergleich der festgelegten oberer Schaltdrehzahl mit der Drehzahl des Antriebsmotors 18 erfolgt. Liegt die obere Schaltdrehzahl unterhalb der Dre,hzahl des AStriebsmotors 18, so gelangt über die Verbindung 7 ein Signal an das Steuergerät 4, das über die Verbindung 2 einen Gangwechsel des Kraftfahrzeuggetriebes 1 bewirkt. Ebenso ist der Punktionswandler 15 an die Vergleichsschaltung 17 angeschlossein, in der ein Vergleich der festgelegten unteren Schaltdrehzahl mit der Drehzahl des Antriebsmotors 18 erfolgt, wobei das Absinken der Drehzahl des Antriebsmotors 18 unter diese untere Schaltdrehzahl über die Verbindung 8 an das Steergerät 4 und die Verbindung 3 an das Kraftfahrzeuggetriebe 1 ein Steuersignal gebracht wird, durch das gleichfalls ein Gangwechsel des Kraftfahrzeuggetriebes 1 erfolgt.
In Fig.1 sind der Motordrehzahlbereichswähler 10, der Fahrfußhebel 11 und das Bremspedal 12 gemeinsam an die Funktionswandler 14,15 angeschlossen. Statt dessen kcrr-'en für den bl-Iotordrehzahlbereichswåhler 10, den Fahrfußhebel 11 und das Bremspedal 12 auch gesonderte, an den Funktionswandler 14 bzw. den Funktionswandler 15 angeschlossene Geber vorgesehen sein.
Fig.2 zeigt ein Beispiel von in Abhängigkeit vom Motordrehzahlbereichswähler und vom Fahrfußhebel erzielbaren und durch die Funktionswandler 14,15 feEtlegbaren Schaltdrehzahlen für einen willkürlich herausgegriffernen Getriebegang, wobei auf der Abszisse die Stellung A des Motordrehzahlbereichswählers und auf der Ordinate die Schaltdrehzahl des Motors in U/min dargestellt sind. Im allgemeinen werden die dargestellten Kurven für jeden Getriebegang andere sein. Die Werte der Abszisse A=0 und A=1 geben die beiden Endstellungen beispielsweise eines Drehknopfes des Motordrehzahlbereickswahlers 10 an.
Die Kurven 20,21 stellen obere Sckaltdrehzahlen, die Kurven 22,23,24 untere Schaltdrehzahlen, die Kurve 25 die obere Schaltdrehzahl und die Kurve 26 die untere Schaltdrehzahl in der Kick-down-Stellung des Fahrfußhebels dar. Die Kurven 22,2D,24 zeigen die unteren Schaltdrehzahlen für verschiedene Fahrfußhebelstellungen. Grundsätzlich wird diese Kurvenschar für die untere Schaltdrehzahl durch die unterschiedlichen Gangsprünge zum jeweils nächstkleineren Gang für jeden Getriebegang anders sein.
Die schraffierten Flächen zeigen den jeweiligen Motordrehzahlbereich in Abhängigkeit vom Motordrehzahlbereichswähler.
Die stark ausgezogene Kurve 20 bedeutet, wie erwähnt, die obere Schaltdrehzahl bei voll geöffneter Drosselklappe bzw. voller Einspritzmenge.
Steht der Motordrehzahlbereichswähler auf "0" (langsame Stadtfahrt), so ergibt sich eine obere Schaltdrehzahl von 3000 U/min. Bei der Stellung A=0,5 des Motordrehzahlbereichswählers (Überlandfahrt mit minimalem Kraftstoffverbrauch) steigt die obere Sckaltdrehzahl auf 4800 U/min. Bei der Stellung A=1 (extrem sportliche Fahrweise) ergibt sich bei diesem Beispiel eine obere Schaltdrehzahl von 6400 U/min.
Tritt der Fahrer den Fahrfußhebel bis zum Anschlag durch. (Kick-down-Stellung), so sind die entsprechenden oberen Schaltdrehzahlen auf 56zu, 6400 und 7200 U/min angehoben, wie dies die Kurve 25 zeigt. Dem Fahrer steht daher auch bei'der "langsamen Stadtfahrt'-Stellung des Motordrehzahlbereichswählers in der Kickdown-Stellung im Notfall eine hohe Motorleistung zur Verfügung.
Die Grenzwerte der oberen Schaltdrehzahl der Kurven 20,25 für die Stellung des Motordrehzahlbereichswählers A=0 und A=1 werden vom Bahrzeug- bzw. Motorkonstrukteur optimal und exakt festgelegt. Der Fahrer hat die Möglichkeit, zwischen diesen vorgegebenen Grenzwerten jeden ihm für die augenblickliche Verkehrssituation bzw. von ihm gewünschte Fahrweise am besten zusagenden Zwischenwert mittels des Notordrehzahlbereichswählers kontinuierlich einzustellen.
Dadurch kann das Überdrehen des Motors in den unteren Gängen mit Sicherheit vermieden werden, wiees bei handgeschalteten Getrieben durch Unachtsamkeit immer wieder vorkommt. Selbst bei LKW-tiIotoren mit Grenzdrehzahl-.
reglern konnten bisher bei Tal fahr ten Überdrehzahlen und damit Motorschäden auftreten.
Eine sehr einfache weitere Möglichkeit, die Notorlebensdauer zu verlängern, besteht darin, für die Festlegung der oberen Schaltdrehzahl die Notoröltemperatur mittels eines elektrischen Öltemperaturgebers im Ölkreislauf heranzuziehen, wie dies in Fig.1 beispielsweise dargestellt ist, wodurch bei Unter- evtl. auch Überschreiten gewisser Temperaturbereiche die obere Schaltdrehzahl temperaturabhängig herabgedrückt werden kann. Dies ist beispielsweise durch die Kurve 21 dargestellt.
Wesentlich ist aber, daß durch die Möglichkeit der exakten Einhaltung der für die jeweils erforderliche Motorleistung günstigsten Motordrehzahl bzw. Verwendung des optimalen Getriebeganges eine beträchtliche Kraftstoffersparnis realisierbar ist.
Für die Fahrzeug- bzw. Motorkonstrukteure ergibt sich somit die Möglichkeit, die im Zuge der Entwicklung erreichte Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Motoren sowohl hinsIchtlich des Kraftstoffverbrauches als auch der Lebensdauer auch im praktischen Fahrbetrieb unbeeinfluß vorn unvermeidlichen Bedienungsfehlern durch die Fahrer im vollen Ausmaß zum Tragen zu bringen.
Die Festlegung der Anfangs- und Endpunkte der Kurve 22 für die unteren Umschaltpunkte kan für alle Gänge einheitlich oder wegen der unterschiedlichen Wangsprünge für jeden Getriebegang gesondert erfolgen.
Vorteilhafter ist es jedoch, die Werte für den unteren Schaltpunkt bei der Stellung A=0 unl A=1 des Motordrehzahlbereichswählers jeweils aus dem Wert für den oberen Schaltpunkt und dem Gangsprung zum nächst kleineren Gang vermehrt um einen fixen Paktor (z.B. 1.4) rechnerisch abzuleiten und die Zwischenwerte funktionell festzulegen, wodurch die Kurven 22,2D,24 in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrfußhebels erhalten werden.
Darüber hinaus ist es möglich, obigen Faktor als weiteren, über die Zeit veränderlichen Parameter einzuführen. Mit diesem Parameter kann dann der Fahrer die SchalthäufigKeit besonders steuern. Insbesondere bei vielstufigen Getrieben, z.B. bei schweren Lastkraftwagen, hat es der Fahrer in der Hand, damit ein häufiges Pendeln zwischen zwei Gängen durch Herabdrücken der unteren Schaltdrehzahl und damit eine Verbreiterung des zugelassenen Mo tordrehzahlbereiches auf die einfachste Weise zu vermeiden.
Bei einem allmählichen Beschleunigungsvorgang mit niedrigem bis mittlerem Motordrehmoment, z.B. in der Stadt mit einem Personenkraftwagen mit fünf Getriebegängen oder insbesondere bei Leerfahrt eines schweren Lastkraftwagens ohne Anhänger mit vielstufigem Getriebe, wäre es nicht zweckmäßig, alle Gänge durchzuschalten. Es ist daher zweckmäßig, in der Rechenvorrichtung vor jedem Schaltvorgang abzufragPX ob nicht auch noch der übernächste Gang bzw. drittnächste Gang im gewählten bzw. errechneten Motordrehzahlbereich liegt, wobei der Schaltvorgang dann für diesen Gang ausgelöst wird.
Aus Fig.2 ist zu ersehen, daß dies beim Fahren im unteren Teillastbereich, z.B. bei A = 0,25, je nach festgelegtem Kurvenverlauf durchaus der Pall sein kann.
Fig.3 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Umdrehungszahl in U/min des Antriebsmotors von der Fahrgeschwindigkeit in km/h für zwei verschiedene Stellungen des SIotordrehzahlbereichswählers zeigt. Die Kurve 27 zeigt beispielsweise den Verlauf bei einer Stellung des Motordrehzahlbereichswählers A = 0,25. Im ersten Gang steigt die Umirehungszahl des Antriebsmotors zunächst bis zum Erreichen der'oberen Schaltdrehzahl von beispielsweise 3200 U/min an, worauf das Kraftfahrzeuggetriebe durch das Steuergerät beispielsweise auf den dri-tten Gang geschaltet wird und dabei der zweite Gang übersprungen wird.
Bei Erreichen einer oberen Schaltdrehzahl für diesen Gang von beispielsweise ebenfalls 3200 U/min wird der vierte Gang übersprungen und gleich der fünfte Gang geschaltet.
Die Kurve 28 zeigt den Verlauf beispielsweise in der Kick-down-Stellung. Hier erfolgt kein Überspringen von Gängen, was auch bei der Stellung A =-1 des Motordrehzahlbereicnswählers der Fall wäre.
Ähnlich liegt der Fall, wenn das Fahrzeug in einem großen Gang langsam ausrollt und durch plötzliches iedertreten des Fahrfußhebels wieder beschleunigt werden soll. Auch hier wird sich fallweise ein Überspringen von einem oder mehreren Gängen einstellen, insbesondere na-Irlich in der Kick-down-Stellung des Fahrfußhebels.
Bei anhaltender Talfahrt kann der Fahrer durch Verstellen des Motordrehzahlbereichswählers (A = ca. 0,7 bis 1) (Fig.2) die unteren Schaltdrehzahlen kontinuierlich anheben und damit die Motorbremswirkung entsprechend dem Gefälle erhöhen. Dabei zeigt sich der augenfälligste Unterschied zu allen bisherigen Automatikgetrieben.
Bei Talfahrt wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Motordrehzahl im entsprechenden angehobenen Bereich festgehalten, während bei allen bisherigen Lösungen ein kleinerer Getriebegang festgehalten wurde.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind daher auch nur noch drei Stellungen des Schaltknüppels erforderlich und zwar auch bei vielstufigen Getrieben, nämlich die Stellungen Vorwärtsfahrt, "Parken und "Rückwärtsfahrt", wobei der Motordrehzahlbereichswähler kontinuierlich jeden Motordrehzahlbereich exakt festhalten kann (Fig.1).
Wird die Stellung des Bremspedals bzw. der Druck der Bremsflüssigkeit bzw. Druckluft als weiterer Parameter in die Schaltdrehzahlrechnung einbezogen, so wird bei Bremsbetätigung automatisch auch die Motorbremswirkung durch das Anheben des Motordrehzahlbereiches verstärkt.
Fig.4 zeigt nun ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung. bei der die Steuerung zweckmäßig mit Digitalwerten erfolgt.
Vom Ausgangspunkt A1 ausgehend, wird zunächst in einem Funktionswandler 29 eine obere Schaltdrehzahl (NO) als Funktion der von den Gebern des Motordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11 und des Bremspedals 12 gelieferten Werte errechnet, wobei die Anfangs- und Endpunkte der Kurven 20 und 25 nach Fig.2 Fixpunkte sind. In einer Vergleichs schaltung 30 erfolgt nun ein Vergleich der errechneten oberen Schaltdrehzahl No mit der tatsächlichen Motordrehzahl Nm Ist NmC N,, dann wird in einem weiteren Funktionswandler 31 die obere Schaltdrehzahl als Funktion der Öltemperatur errechnet bzw. festgelegt, andernfalls wird das Ergebnis an die mit B1 beginnende Kette weitergegeben. Die im Funktionswandler 31 errechnete obere Schaltdrehzahl No wird nun wieder in einer Vergleichsschaltung 32 mit der Motordrehzahl Nm verglichen. Ist die Motordrehzahl Nm kleiner als die Schaltdrehzahl NO, so erfolgt in einem Funktionswandler 33 die Errechnung der unteren Schaltdrehzahl Nu, z.-B. als Funktion der von den Gebern des Motordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11, des otorölthermometers 13, des Bremspedals 12, eines Reglers 51 zur Absenkung der unteren Schaltdrehzahl zur Unterdrückung von Pendelvorgängen und eines Gebers 47 für den entsprechenden Gangsprung zum nächst kleineren Gang gelieferten Werte. Andernfalls wird auch hier das Ergebnis an die mit B1 begrinnende Kette weitergegeben. In einer Vergleichsschaltung 34 erfolgt ein Vergleich der im Funktionswandler 33 errechneten unteren Schaltdrehzahl Nu mit der Motordrehzahl Nm Ist die Motordrehzahl Nm größer als diese untere Schaltdrehzahl Nu, so wird das Ergebnis wieder an den Anfangspunkt A1 zurückgegeben, andernfalls geht es an den Eingangspunkt C1 der dritten Kette.
Ist in der Vergleichsschaltung 30 oder in der Vergleichsschaltung 32 festgestellt worden, daß die Motordrehzahl Nm nicht kleiner ist als die obere Schaltdrehzahl, so erfolgt in einem Rechner 35 das Errechnen eines neuen Ganges und in einem Notordrehzahlrechner 36 das Errechnen der sich bei diesem Gang ergebenden Motordrehzahl aus der tatsächlichen Motordrehzahl bzw. der Getriebeabtriebszahl und der entsprechenden Übersetzung. Anschließend erfolgt in einem Funktionswandler 37 das Errechnen der unteren Schaltdrehzahl Nu in Abhängigkeit von den von den Gebern des Motordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11, des Regelknopfes 51 zur Absenkung der unteren Schaltdrehzahl, des Motorölthermometers 13, des Bremspedals 12 und des Gebers 47 für den Gangsprung gelieferten Werten. Die neue, vom Motordrehzahlrechner 36 errechnete Motordrehzahl wird nun in der Vergleichsschaltung 38 mit der neuen, unteren Schaltdrehzahl verglichen. Ist die errechnete Motordrehzahl größer als die untere Schaltdrehzahl, dann wird das Ergebnis an den Eingang B7 zurückgegeben. Anderrfalls erfolgt in einem Gangdrehzahlrechner 39 die Errechnung der richtigen Gangdrehzahl, worauf dann das Auslösen des Schaltvorganges in der Steuereinheit 40 für diesen Gang erfolgt. Der Vorgang beginnt dann wieder im Ausgangspunkt A1 der ersten Kette.
Ergibt der Vergleich in der Vergleichsschaltung 34, daß die Motordrehzahl Nm nicht größer ist als die untere Schaltdrehzahl, dann werden in einem Rechner 41 der mit C1 beginnenden Kette der neue, größere Gang, in einem Motordrehzahlrechner 42 die sich mit diesem Gang ergebende Motordrehzahl und in einem Funktionswandler 43 die obere Schaltdrehzahl No in Abhängigkeit von den von den Gebern des Motordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11 und des Bremspedals 12 bzw. des Bremsdruckmessers gelieferten Werte errechnet. In der Vergleichsschaltung 44 erfolgt der Vergleich der im Motordrehzahlrechner 42 errechneten Motordrehzahl mit dieser oberen Schaltdrehzahl. Ist die Motordrehzahl größer als die Schaltdrehzahl, dann erfolgt in einem Rechner 45 das Errechnen des richtigen Ganges und schließlich in der Steuereinheit 46 das Auslösen des Schaltvorganges, worauf der Lauf wieder im Anfangspunkt Al der ersten Kette beginnt. Ist die errechnete Motordrehzahl nicht größer als die obere Schaltdrehzahl, so beginnt der Lauf wieder bei Punkt C1 der letzten Kette.
Fig.5 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die beispielsweise als Analogrechner realisiert ist.
Im Prinzip gleicht dieses Ausführungsbeispiel dem in Fig.1 dargestellten prinzipiellen Blockschaltbild, wobei an die Rechenvorrichtung 9 wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.1 u.a. ein Geber des Wiotordrehzahlbereichswählers 10, des Fahrfußhebels 11 und des Motorölthermometers 13, soa ? ein Geber des Antriebsmotors 18 angeschlossen sind. Der Geber des Fahrfußhebels 11 liefert je nach dessen Stellung eine durch diese Stellung bestimmte Ausgangsspannung an den Geber des Motordrehzahlbereichswählers 10, in dem sie entsprechend der Stellung des Motordrehzahlbereichswählers 10 beispielsweise mittels eines Potentiometer. modifiziert wird. Die so erhaltene Spannung wird auch hier einem Funktionswandler 14 zugeführt, der die vom Geber des Motordrehzahlbereichswählers 10 gelieferte Spannung in Abhängigkeit von einem von dem Geber des Motorölthermometers 13 gelieferten Spannungswert nochmals modifiziert und als eine der oberen Schaltirehzahl zugeordnete Spannung UO an die Vergleichsschaltung 16 bringt, in der sie mit einer vom Geber des Antriebsmotors 18 gelieferten Spannung U verglichen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das in Fig.1 dargestellte Steuergerät 4 einen Impulsgeber 48 und ein Schieberegister 49 auf.
Ist die von dem Funktionswandler 14 gelieferte, der oberen Schaltdrehzahl zugeordnete Spannung kleiner als die vom Geber des Antriebsmotors 18 gelieferte Spannung, so gelangt ein Schaltsignal an den Impulsgeber 48, der einen Impuls an das Schieberegister 49 weitergibt, das den Gangwechsel veranlaßt.
Anstelle des Schieberegisters kann auch ein beispielsweise über Klinken und Magnete steigend und fallend betätigbares Stufenschaltwerk vorgesehen sein, das den Strom für die Betätigung des Gangwechsels liefert.
Außerdem erfolgt über die Verbindung 50 eine Rückmeldung für den jeweils eingelegten Gang über den Geber 47 an den zweiten Funktionswandler 15 der Rechenvorrichtung 9. Der Geber 47 liefert beispielsweise als Widerstandsgeber aus der Rückmeldung für den jeweils eingelegten Gang einen dem Gangsprung zum nächsten Gang äquivalenten Widerstand.
An den Funktionswandler 15 ist bei diesem, Ausführungsbeispiel der Geber für den PrfuShebel 11, der Fur.ktionswandler 14 und ein Geber 51 angeschlossen, mit dem die untere Schaltdrehzahl von Hand wahlweise herabgesetzt werden kann.
Die vom Funktionswandler 14 gelieferte, der oberen Schaltdrehzahl zugeordnete Spannung wird in Abhängigkeit vom Geber des Fahrfußhebels 11, vom Geber 47, der einen dem Gangsprung zum nächst kleineren Gang entsprechenden Widerstand aufweist, und vom Geber 51, der gleichfalls ein veränderlicher Widerstand sein kann, modifiziert, wodurch. eine der unteren Schaltdrehzahl entsprechende Spannung erhalten wird.
In der Vergleichsschaltung 17 wird auch hier diese Spannung mit der vom Geber des Antriebsmotors 18 gelieferten Spannung verglichen. Ist die Drehzahl des Antriebsmotors kleiner als die untere Schaltdrehzahl, so ergeht ein Signal an den Impulsgeber 48, der über das Schieberegister 49 den Gangwechsel veranlaßt.
Um den Fahrer auch bei längeren Tal fahrten von jedem zusätzlichen Bedienungsvorgang, z.B. Anheben der Motordrehzahlen durch Verstellen des entsprechenden Wählknopfes oder manuelles Zuschalten des Gebers des Bremspedals 12, zu entlasten, anderseits die Lebensdauer des Bremsbelages der mechanischen Bremsen zu erhöhen, ohne aber zu häufiges Zurückschalten auf kleinere Gänge, z.B. bei Fahrten im Stadtgebiet, in Kauf nehmers zu müssen, ist es zweckmäßig, den Geber des Bremspedals 12 (Fig.1) nicht nur manuell, sondern auch automatisch über einen die Temperatur der Bremsen signalisierenden Temperaturgeber- zuzuschalten.
Hiebei kann die Anhebung der Schaltdrehzahl durch Betätigung des Bremspedals erst durch die Betätigung des Fahrfußhebels über eine gewisse Mindeststellung hinaus wieder aufgehoben werden.
Damit sind gleichzeitig thermische Uberbeanspruchungen der mechanischen Bremsen, die etwa durch Fehlbedienungen durch den Fahrer bei langen Talfahrten eintreten könnten, eliminiert.
Eine-weitere Ausführungsvariante, die besonders für vielstufige LKW- bzw. Traktorgetriebe zweckmäßig sein kann, besteht darin, daß der Impulsgeber 48 (Fig.5) manuell abschaltbar ausgebildet ist und durch die manuelle Bedienung beispielsweise eines Druckknopfes durch den Fahrer ersetzt werden kann. Der Rechner zeigt dann beispielsweise über Leuchtziffern den jeweils eingelegten und den errechneten Gang an und der Fahrer hat die Möglichkeit, den Schaltvorgang durch Betätigung des Druckknopfes zu einem ihm genehmen Zeitpunkt auszulösen.
Weiters besteht die Möglichkeit, für jeden Getriebegang einen Druckknopf od.dgl. vorzusehen, um bei Ausfall des Rechners bzw. eines der Geber die Schaltvorgänge unter Umgehung des Rechners direkt auslösen zu können.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur automotischen Shaltung von Kraftfahrzeuggetrieben mittels eines Steuergerätes, das das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bei Erreichen einer Höchstdrehzahl vergrößert und bei Erreichen einer Mindestdrehzahl herabsetzt, wobei an das Steuergerät eine analoge oder digitale Rechenvorrichtung angeschlossen ist, dadurch gekernzeichnet, daß die Rechenvorrichtung (9) mindestens einen Vergleicher (16,17,30,32,34,38,44) zum Vergleich eines in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors stehenden Analog- bzw. Digitalwertes mit einem einer oberen bzw. unteren Schaltdrehzahl entsprechenden Analog- bzw. Digitalwert aufweist, die an mindestens einen Funktionswandler (14,15,29,31,33,37,43) bzw.

Funktionsrechner angeschlossen ist, der den der oberen bzw. unteren Schaltdrehzahl entsprechenden Analog- bzw.

Digitalwert in Abhängigkeit von mindestens einem vom Fahrer betätigbaren Motordrehzahlbereichswähler (10) liefert, wobei gegebenenfalls weitere allenfalls einzeln zuschaltbare Geber (11,12,13) vorgesehen sind, die über Funktionswandler bzw. Funktionsrechner in Abhängigkeit von der Fahrfußhebelstellung (11), von der Motoröltemperatur (13), von der Temperatur der Bremsen, von der Stellung des Bremspedals (12) bzw. dem Druck des Bremsmediums od.dgl. zusammen mit dem Motordrehzahlbereichswähler (10) den der oberen bzw. unteren Schaltdrehzahl entsprechenden Analog- bzw. Digitalwert liefern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (47) zur Erfassung des jeweils geschalteten Ganges und damit des Gangsprunges zum nächst kleineren Gang vorgesehen ist, in der dem jeweils geschalteten Gang ein bestimmter Analog- bzw. Digitalwert zugeordnet ist, wobei der Ausgang dieser Vorrichtung (47) zur Beeinflussung der unteren Schaltdrehzahl an den Funktionswandler (15,33,37) für diese angescilloosen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Fahrer betätigbare otellvorrichtung (51) zur Verbreiterung des Drehzahlbereiches bzw. zum Absenken der unteren Schaltdrehzahl nd damit zur Unterdruckung häufigen Pendelns zwischen wei Gängen vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzelgung des der Motordrehzahl entsprechenden Analog- bzw.

Digitalwertes ein Tachodynamo, ein induktiver Impulsgenerator od.dgl. vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des der oberen bzw. weiteren Schaltdrehzahl entsprechenden, in Abhängigkeit vom Motordrenzahlbereichswähler (13) stehenden Analog- bzw. Di'italwerte5 eine Codierscheibe, ein Codierstrelfen, ein oder mehrere Potentiometer, induktive dinkel- bzw. Wegaufnehmer od.dgl. vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Temperatur der Bremsen signalisierende Temperaturgeber eine Schaltvorrichtung zur automatischen Zuschaltung des Gebers des Bremspedals bei Überschreiten einer Grenztemperatur der Bremsen.aufweist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Punktionswandler (29) zur Berechnung einer oberen Schaltdrehzahl in Abhängigkeit von von den Gebern des Motordrehzanlbereichswählers (10, des Pahrfußhebels (11), des Bremspedals (12) od.dgl. gelieferten Werten vorgesehen ist, an den eine Vergleichsschaltung (30) zum Vergleich der oberen Schaltdrehzahl mit der Drehzahl des Antriebsmotors angeschlossen ist, an deren Ausgang bei unter der oberen Schaltdrehzahl liegender Motorendrehzahl ein weiterer Funktionswandler (31) zur Errechnung einer oberen Schaltdrehzahl in Abhängigkeit des Wertes eines Gebers des Motorölthermometers (13), andernfalls ein Rechner (35) zur Errechnung eines neuen Ganges angeschlossen ist, wobei der letztgenannte Funktionswandler (31) mit einer Vergleichsschaltung (32) zum neuerlichen Vergleich der Motordrehzahl mit der vom Funktionswandler (31) erhaltenen oberen Schältdrehzahl verbunden ist, an deren Ausgang bei unter der oberen Schaltdrehzahl liegenden Motorendrehzahl zur Errechnung der unteren Scaltdrehzahl in Abhängigkeit von von den Gebern des tlotordrehzahlbereichswählers (10), eines Reglers zur Herabsetzung der unteren Schaltdrehzahl (51), des Bremspedals (12) und eines Gangsprunges (47) gelieferten Werten ein dritter Funktionswandler (33), andernfalls der Rechner (35) zur Errechnung eines neuen Ganges liegen, wobei an den Ausgang des dritten Funktionswandlers (33) eine weitere Vergleichsschaltung (34) zum Vergleich der Motordrehzahl mit der von diesem Punktionswandler (33) errechneten unteren Schaltdrehzahl angeschlossen ist, an dem zur Weiterverarbeitung bei unter der Motordrehzahl liegender unterer Schaltdrehzahl ein weiterer Rechner (41) zur Errechnung eines neuen Ganges liegt, und daß einerseits an den erstgenannten Rechner (35) zur Errechnung eines neuen Ganges ein Motordrehzahlberechner (36) zur Errechnung der sich bei dem neuen Gang ergebenden Motordrehzahl aus der tatsächlichen Motordrehzahl und der entsprechenden Übersetzung, an diesen ein Funktionswandler (37) zur Errechnung der unteren Schaltdrehzahl in Abhängigkeit von den von den Gebern des Motordrehzahlbereichswählers (10), des Fahrfußhebels (11), des Reglers (51) zur Senkung der unteren Sehaltdrehzahl, des Motorölthermonieters (13), des Bremspedals (12) und des Gangsprunges (47) gelieferten Werten und an diesen eine Vergleichsschaltung (38) zum Vergleich der neu errechneten Motordrehzahl mit der unteren Schaltdrehzahl angeschlossen sind, wobei bei über der unteren Schaltdrehzahl liegender, errechneter Motordrehzahl in einem Gangdrehzahlrechner (39) die Errechnung-der richtigen Gangdrehzahl erfolgt und an diesen eine Steuereinheit (40) zur Auslösung des Schaltvorganges für diesen Gang angeschlossen ist, und daß anderseits mit dem zweiten Rechner (41) zur rechnung eines neuen Ganges ein Motordrehzahlberechner (42) Zttffl Errechnen der sich bei diesem Gang ergebenden Motordrehzahl verbunden ist, an den sich ein Funktionswandler (43) zur Errechnung der oberen Schaltdrehzahl in Abhängigkeit von von den Gebern des Motordrehzahlbereichswählers (10), des Pahrfußhebels (11) und des Bremspedals (12) gelieferten Werten anschließt, an dessen Ausgang eine Vergleichsschaltung (44) liegt, die bei über der oberen Schaltdrehzahl liegender, errechneter Motordrehzahl einen Rechner (45) zur Errechnung des richtigen Ganges ansteuert, der mit einer Steuereinheit (46) zur Auslösung des Schaltvorganges für diesen Gang verbunden ist.