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Fahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die allgemein übliche Leistungsanpaasung von Verbrennungsmotoren an
den Leistungsbedarf durch Veränderung der Füllung bei Otto-Motoren mittels einer
über ein Fahrpedal vom Fuß des Fahrzeugführers betätigten Drosselklappe bzw. durch
Veränderung der Einspritzmenge bei Dieselmotoren ,ebenfalls mittels des Fahrpedals,ist
verbrauchsungünstig. Der geringstmögliche Verbrauch wird für eine bestimmte Leistung
nämlich nur in einem bestimmten Betriebsp1nkt, also bei einer bestimmten Drehzahl,
erreicht. Die Leistungsregelung sollte deshalb aus Verbrauchsgründen besser durch
eine Drehzahlanpassung über ein entsprechend ausgebildetes Getriebe vorgenommen
werden.
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Dazu wäre ein häufiger Gangwechsel erforderlich, der jedoch als unkomfortabel
empfunden wird und den Fahrer zu sehr in Anspruch nehmen würde. Herkömmliche Automatikgetriebe,
bei denen die Schaltung der einzelnen Getriebegängen automatisch dem jeweiligen
Betriebszustand des Fahrzeugs optimal angepaßt werden kann, erfordern jedoch einen
zusätzlichen Bau-und Leistungsaufwand.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, bei
einem Fahrzeug der eingangs genannten Bauart die Möglichkeit einer einfacheren Getriebebetätigung
zu schaffen, die gegenüber den herkömmlichen Automatikgetrieben energiesparender
und weniger aufwendig ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich gemäß den Unteransprüchen. Erfindungsgemäß
wird also die Getriebebetätigung durch das Fahrpedal in sinnvoller Weise gesteuert,
indem ein Hochschalten in einen höheren Gang bei einer Rücknahme des Fahr- oder
Gaspedals und ein Rückschalten in einen niedrigeren Gang bei vollem Durchtreten
des Fahrpedals automatisch erfolgt. Dabei müssen natürlich die Drehzahlgrenzen berücksichtigt
werden, so daß beispielsweise nur dann in einen niedrigeren Gang geschaltet wird,
wenn die mit diesem Gang erreichte Motordrehzahl nicht oberhalb zulässiger Werte
liegt.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei zeigen in schematischer Darstellungsweise Figur 1 einen Fahrzeugantrieb
mit der erfindungsgemäßen Getriebe- und Kupplungssteuerung, Figur 2 in mehreren
Diagrammen über der Fahrpedalstellung den Verlauf der Fahrpedalkraft, der Drosselklappenstellung,
des Kupplungszustandes und der Schaltimpulsabgabe, Figur 3 ein Leistungs-Drehzahldiagramm
eines Antriebsmotors, Figur 4 die Flußdiagramme für die Schaltvorgänge, Figur 5
einen Fahrzeugantrieb mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Figur 6 eine
weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Yahrzeugantriebs mit einem über
Schiebemuffen betätigbaren Getriebe, Figur 7 eine Schaltkulisse zur Betätigung des
in der Figur 6 gezeigten Fahrzeugantriebs, Figur 8 ein Diagramm der während eines
Anfahrvorganges einzuhaltenden Solldrehzahl des Motors über der Fahrpedal stellung
und Figur 9 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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In der Figur 1 wird mit 1 ein Verbrennungsmotor gezeigt, der in üblicher
Weise über eine Trenn- und Anfahrkupplung 2 mit dem Getriebe 3 verbunden ist. In
dem hier gezeigten Fall ist das Getriebe als Ziehkeilgetriebe ausgebildet, bei dem
ein Ziehkeil 4 durch Kugeln 5 gebildete Kupplungskörper in eine Stellung drückt,
bei der eine formschlüssige Verbindung zwischen einem Getrieberad und einer Getriebewelle
und damit eine bestimmte Übersetzung hergestellt wird.
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Dabei wird davon ausgegangen, daß die Betätigung der Kupplung 2 über
ein Gestänge 9 durch einen ersten Servomotor 7 und die Betätigung des Ziehkeils
4 durch einen zweiten Servomotor 8 erfolgt, wobei die Servomotoren zum Beispiel
elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch arbeiten können.
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In der Zeichnung weist das Getriebe 3 Zahnräder 10 - 12 auf, die drehfest
auf einer Getriebeeingangswelle 6 gehalten sind und mit einer entsprechenden Anzahl
(hier drei) auf einer Getriebeabtriebswelle 13 drehbar gehaltenen Zahnrädern 14
- 16 kämmen. Im eingeschalteten Zustand greifen die dem jeweiligen Gangrad zugeordneten
Kugeln 5 durch in der hohl ausgeführten Getriebeausgangswelle 13 angeordnete Ausnehmungen
17 in kalottenförmige Ausnehmungen 18 des Jeweiligen Losrades, bei der Figur 1 zum
Beispiel des Losrades 15 des zweiten Ganges.
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Die logische Ansteuerung der Servomotoren erfolgt nach den in der
Figur 2 gezeigten Diagrammen, in denen über der Fahrpedalstellung PF der Verlauf
der Fahrpedalfußkraft FFp, der Drosselklappenstellung Dg, des Kupplungszustandes
und des Auftretens von Gangschaltimpulsen aufgetragen ist. Der Weg des Fahrpedals
FP erstreckt sich dabei von 0 (entspricht freigegebenem Pedal) bis 1 (entsprechend
voll durchgetrenem Fahrpedal). Die Fußkraft am Fahrpedal FFp nimmt dabei zunächst
auf etwa 1/10 des Weges steil zu, um dann nach Abfall auf einen unterhalb eines
ersten Schwellwertes liegenden Wert kontinuierlich zuzunehmen. Gegen Ende des Fußpedalweges,
zum Beispiel ab etwa 9/10 des Gesamtweges steigt die Fußkraft dann sprungartig auf
ihren Maximalwert, auf dem sie dann bleibt. Die Drosselklappe DX wird im Mittelteil
des Fahrpedalweges kontinuierlich geöffnet, während ihre Stellung im ersten Zehntel
und im letzten Zehntel des Pedalweges konstant bleibt. Die Kupplung 2 ist beim Fahrpedalweg
0 geöffnet und wird
mittels des Servomotors 7 auf dem ersten Zehntel
des Pedalweges geöffnet, bzw. bei umgekehrter Richtung der Fahrpedalverstellung
auf diesem Teil des Weges geschlossen. Schließlich bewirkt das Fahrpedal einen Rückschaltimpuls
gegen Ende des Weges und einen Hochschaltimpuls zu Beginn des Weges, wenn die Pedalbewegungsrichtung
gegen 0 gerichtet ist, was durch den in dem Diagramm eingetragenen Pfeil angedeutet
ist. Als Variante kann der Hochschaltimpuls von der Freigabe eines Berührungsschalters
auf dem Kupplungspedal ausgeführt werden.
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Die logische Zuordnung der Betätigung wird in der Figur 4 erläutert,
während die Figur 3 ein Leistungs-Drehzahldiagramm eines Verbrennungsmotors zeigt,
in dem die charakteristischen Motordrehzahllen n1, n2 und n3 eingetragen sind. Die
Funktion wird dabei am besten anhand eines Anfahrvorganges erklärt.
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Dazu wird angenommen, daß der 1. Getriebegang eingelegt ist (dieses
kann ebenso wie das Einlegen des Rückwärtsganges von Hand erfolgen).
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Bei laufendem Motor ist die Kupplung geöffnet, da das Fahrpedal noch
freigegeben ist, also auf 0 steht. Wird das Fahrpedal nun betätigt und beispielsweise
auf eine Mittelstellung von 0,5 gebracht, so wird die Kupplung 2 mittels einer geeigneten,
ein Anfahren ermöglichenden Logik über den Servomotor 7 geschlossen und das Fahrzeug
fährt an und beschleunigt. Der Fahrer kann nun in den 2. Getriebegang dadurch hochschalten,
daß er das Fahrpedal bis nahe an 0 zurücknimmt. Sofern die inzwischen erreichte
Motordrehzahl größer als die in der Figur 3 gezeigte Drehzahl n2 ist, läuft das
Hochschaltprogramm entsprechend der Figur 4 ab, so daß die Kupplung 2 über den Servomotor
7 geöffnet und das nächsthöhere Gangpaar über den Servomotor 8 eingeschaltet werden.
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Sofern anschließend Gas gegeben wird, schließt auch die Kupplung 2
über den Servomotor 7 wieder.
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Die Einschränkung bezüglich der Höhe der Motordrehzahl ist deshalb
erforderlich, um zu verhindern, daß zu fmihhochgeschaltet wird und im nächsthöheren
Gang die Motordrehzahl unterhalb des ein wirtschaftliches Fahren ermöglichenden
Drehzahlbereiches des Motors liegt.
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Je nach Fahrpedalstellung beschleunigt nun das Fahrzeug im 2. Gang
weiter, bis sich der Fahrer entschließt, in den 3. Gang zu schalten, was er durch
einfaches Zurücknehmen des Fahrpedals und anschließendes Gasgeben erreicht. Durch
das Zurücknehmen des Fahrpedals wird dabei nicht nur der Schaltimpuls für das Hochschalten
entsprechend dem letzten Diagramm nach Figur 2 bewirkt, sondern dadurch wird auch
die Drosselklappe geschlossen, so daß die Motordrehzahl während des Schaltvorganges
abfällt, wie dies auch erwünscht ist.
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Ergibt sich nun aus der Fahrsituation die Notwendigkeit zurückzuschalten,
so gibt der Fahrer zunächst mehr Gas, bis er schließlich die Fahrpedalstellung nahe
1 erreicht und den Rückschaltimpuls auslöst (ähnlich kick-down). Es erfolgt dann
ein Rückschaltenunter der Voraussetzung, daß die Motordrehzahl kleiner als die in
der Figur 3 mit n3 bezeichnete charakteristische Motordrehzahl ist. Diese Einschränkung
bewirkt, daß nicht zurückgeschaltet werden kann, so lange die Motordrehzahl im nächst
niedrigeren Gang höher als die zulässige Betriebsdrehzahl des Motors ist. Die Fahrpedalstellung
nahe 1 bewirkt gleichzeitig ein Öffnen der Drosselklappe, so daß der Motor während
des Rückschaltvorganges bei der durch den Rückschaltimpuls gleichzeitig ausgelösten
Kupplungsöffnung in erwünschter Weise seine Drehzahl erhöht. Der Schaltvorgang soll
dabei relativ schnell in etwa 200 Millisekunden ablaufen.
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Eine Vereinfachung des Vorschlages ist in der Figur 5 dargestellt.
In diesem Pall wird die Kupplung 2 entweder durch ein Kupplungspedal 20 vom Fuß
des Fahrers in herkömmlicher Weise betätigt oder aber mittels eines Gestänges 21
und eines Umlenkhebels 22, der mit seinem freien Ende 23 in besondere Nocken 24
der den Ziehkeil 4 verstellenden Betätigungsstange 25 eingreift. Der zur gemeinsamen
Betätigung der Eupplung 2 und des Getriebes 3 vorgesehene Servomotor 27 wird, wie
oben beschrieben, durch den in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung und der Drehzahl
erzeugten Hoch- oder Rückschaltimpuls angesteuert. Durch die Bewegung des Ziehkeils
4 wird dabei gleichzeitig die Kupplung gelöst, der neue Gang eingelegt und die Kupplung
sofort wieder geschlossen.
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Das Kupplungspedal 20 dient somit nur zum Anfahren -des Fahrzeugs
im 1. Gang und möglicherweise zum Auskuppeln vor dem Stillstanides Fahrzeugs.
Mit
26 ist ein Bauelement angedeutet, das eine Betätigung der Kupplung 2 sowohl von
dem Kupplungspedal 20 als auch von dem Servomotor 27 ermöglicht.
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Das Rückschalten beim Ausrollen des Fahrzeugs erfolgt wie in der zuvor
beschriebenen Ausführung entsprechend Figur 4 dann, wenn die Motordrehzahl n1 unterschritten
wird. In diesem Fall wird ein Rückschaltprogramm-Ablauf ausgelöst, der dazu führt,
daß im zum Stillstand gekommenen Fahrzeug der 1. Gang eingelegt ist und somit zum
Wiederanfahren zur Verfügung steht.
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Das Rückschaltprogramm kann alterhativ auch so aufgebaut sein, daß
in einem ersten Fall bei Leergas und verzögerndem Fahrzeug die Gänge nacheinander
entsprechend der erreichten unteren Drehzahlgrenze zurückgeschaltet werden. Dabei
werden alle Zwischengänge durchgeschaltet, obwohl nur der beim späteren Gasgeben
passende Gang benötigt wird.
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Das gilt jedenfalls in dem Falle, wo ein Betrieb mit Motorbremse nicht
gewünscht wird, was über einen entsprechenden Schubbetriebsschalter vom Fahrer gewählt
werden kann.
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In einem zweiten Fall kann, sofern Schubbetrieb(mit Motorbremswirkung)
nicht gewählt ist, das Rückschalten bei Leergas und dauernd geöffneter Kupplung,
d.h. bei Preilaufbetrieb, bis zum erneuten Gasgeben verhindert werden, so daß erst
zu diesem Zeitpunkt die Rückschaltung in den dann passenden Gang in sehr kurzer
Zeit erfolgt. Dadurch wird unnötiges Schalten vermieden und auch die dafür erforderliche
Servoenergie gesperrt. Dieser Fall ist im praktischen Pahrbetrieb bei jeder Verzögerung
aus der normalen Fahrgeschwindigkeit bis zum Stand oder sehr geringer Geschwindigkeit
gegeben, kommt also häufig vor.
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Zur Verwirklichung dieses Schaltprogrammteils können die Schaltservos
entsprechend angesteuert werden. Im Fall der Kulissenschaltwalze, die eigentlich
eine definierte Schaltsequenz festlegt, kann durch Abheben der Kulissenfinger die
Schaltsequenz unterbrochen werden, während die Walze selber weiterdreht bis zum
Beginn der jeweils folgenden Schaltaktion. In einer radial höheren Ebene der Schaltwalze
können dabei Anschläge bzw. Führungen zweiter Ebene den Schaltvorgang durchführen
und den Schaltfinger in die Grundkulisse hineinführen, nachdem der
Abhebemechanismus
für die jeweiligen Schaltfinger ausgeschaltet ist.
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Für die dauerhafte Betätigung der Kupplung als Freilaufkupplung kann
in der Kupplungsbetätigung bzw. in der Kulisse eine Haltevorrichtung zugeordnet
sein, die z.B. auch in der 2. Kulissenebene wirkt.
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Der Beginn dieses Programmteile kann ausgelöst werden, wenn bei Leergas
kein Schubbetrieb mit Motorbremse gewünscht ist.
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Der Vorschlag gemäß Figur 5 kann dadurch weiter vereinfacht werden,
daß die Betätigung der Ziehkeilstange 25 mechanisch vom Fahrpedal her erfolgt.Jede
Kick-down-Bewegung (Fahrpedal von Stellung 0,9 auf Stellung 1) löst dann einen Rückschaltvorgang,
jedes vollständige Freigeben des Fahrpedals (von Stellung 0,1 auf Stellung 0) dagegen
ein Hochschalten aus. In diesem Fall muß der Fahrer beim Ausrollen allerdings dafür
sorgen, daß durch wiederholtes Bewegen des Fahrpedals von Stellung 0,1 auf Stellung
O zum Wiederanfahren der 1. Gang eingelegt wird.
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Diese Ausführung kann durch weitere kraftstoffsparende Maßnahmen ergänzt
werden. So kann zum Beispiel gleichzeitig mit der Rücknahme des Fahrpedals auf die
Stellung 0 der Motor stillgesetzt werden. Der Wiederstart des Motors erfolgt dann
nach Wiederbetätigung des Fahrpedals bei der Stellung 0,1,wobeiim 1. und 2. Gang
der elektrische Starter in Funktion treten, im 3. und höheren Gängen jedoch der
Motor nach Schließen der Kupplung zweckmäßigerweise durch die Wagenmasse angeworfen
werden sollte.
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Um verbrauchsungünstige Betriebspunkte des Motors zu vermeiden, kann
weiter eine Vorrichtung angewendet werden, die die Drosselklappe bei der Betätigung
des Fahrpedals unabhängig von dessen Pedalweg um einen von der Drehzahl abhängigen
Betrag öffnet. Das Fahrzeug beschleunigt dann jeweils im verbrauchsgünstigsten,
vollastnahenBereich. Ist die erwünschte Fahrgeschwindigkeit erreicht, schaltet der
Fahrer durch Rücknahme des Fahrpedals in den nächsthöheren Gang so lange, bis der
Gang erreicht ist, bei dem die gewünschte Fahrgeschwindigkeit im verbrauchsgünstigen
Betriebsbereich erzielt wird.
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Der Vorschlag ist nun keineswegs auf Ziehkeilgetriebe beschränkt.
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So können zum Beispiel herkömmliche, mit Schalt- und Kupplungsschiebemuffen
ausgerüstete Handschalt-Zahnradgetriebe von einer Kulisse gemäß den Figuren 6 und
7 automatisch betätigt werden.
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30 bezeichnet dabei die zwischen dem hier nicht weiter gezeigten Antriebsmotor
und dem Getriebe 29 angeordnete Kupplung mit einer zu deren Betätigung vorgesehenen
Ausrückmuffe 31, während mit 32 die Schiebemuffe zur Einschaltung des 1. und 2.
Vorwärtsganges und mit 33 die Schiebemuffe zur Schaltung des 3. Vorwärts- und des
Rückwärtsganges bezeichnet sind. Mit 35 - 38 sind die den einzelnen Getriebegängen
zugeordneten, auf der Getriebeeingangswelle 34 gehaltenen Losräder bezeichnet, die,
wie hier nicht näher gezeigt ist, mit Festrädern einer Getriebeabtriebswelle im
Eingriff stehen und die durch die Schaltmuffen 32 und 33 über ebenfalls hier nicht
gezeichnete Synchronisiervorrichtungen mit der Antriebswelle in an sich bekannter
Weise reib- und/oder formschlüssig verbunden werden.
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Die Schaltkulisse 40 der Figur 7, die der Getriebedarstellung der
Figur 6 zugeordnet ist, wird vertikal an den Muffen 31 - 33 vorbeigeführt und kann
zum Beispiel als Walze oder geeignet gelagerte Platte ausgebildet sein. Ein Servomotor,
der hier nicht dargestellt ist, führt die Bewegung wenigstens zwischen der Zeile
V (= vorwärts) und der dem 3. Gang zugeordneten Zeile schrittweise aus, wobei für
die Verstellbewegung zwischen den einzelnen Stellungen ca. 0,2 Sekunden ausreichen
sollten.
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Für den Schaltvorgang vom 1. in den 2. Getriebegang wird ausgehend
von der in der Figur 7 gezeigten Position, die dem 1. Gang entspricht, zunächst
die Kupplung 30 gelöst, was durch entsprechende Verschiebung der Ausrückmuffe 31
von dem in der Führungsbahn 41 geführten Betätigungsbolzen 44 bewirkt wird. Gleichzeitig
wird die Schiebemuffe 32 von dem in der Führungsbahn 42 geführten Betätigungsbolzen
45 aus der dem 1. Gang zugeordneten Stellung in die dem 2. Gang zugeordnete Stellung
überführt und danach die Kupplung 30 wieder geschlossen. Entsprechend verläuft der
Schaltvorgang vom 2. in den 3. Gang, wobei lediglich nach dem Ausrücken der Kupplung
30 und dem Ausrücken der Schiebemuffe 32 aus der dem 2. Gang zugeordneten Stellung
die Schiebemuffe 33 von dem
in der Führungsbahn 43 geführten Betätigungsbolzen
46 in die dem 3. Gang zugeordnete Stellung verstellt wird.
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Zum Anfahren im 1. und Rückwärtsgang kann ein Kupplungspedal an der
Ausrückmuffe 31 angreifen. Dadurch kann die Kulisse 40 auch zwischen der dem 1.
Vorwärtsgang und dem Rückwärtsgang zugeordneten Zeile, beispielsweise mittels eines
Handwählhebels bewegt werden. Durch die in der Zeichnung dargestellte Ausbildung
der die Kupplungsbetätigung steuernden Führungsbahn 41 der Schaltkulisse 40, bei
der nur auf der dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Seite Auflauframpen
angeordnet sind, kann die Kupplung jederzeit, also auch in einer einem eingeschalteten
Gang entsprechenden Stellung der Kulisse, vom nicht gezeichneten Kupplungspedal
oder auch von einem besonderen, beispielsweise bei freigegebenem Fahrpedal betätigten
Servomotor ausgekuppelt werden.
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Der zur Verstellung der Schaltkulisse vorgesehene, hier nicht näher
gezeigte Servomotor soll die Kupplung schnell öffnen und langsam schließen, um einen
möglichst komfortablen Schaltvorgang ausführen zu können. Dafür kann eine zeitabhängige
Ansteuerung des Servomotors vorgesehen werden, zum Beispiel bei einem elektrischen
Stellmotor mittels einer Ansteuerung mit 12 Volt für das Öffnen und 6 Volt für das
Schließen der Kupplung. Diese unterschiedliche Ansteuerung bewirkt einen weichen
Einkuppelvorgang, so daß Schaltrucke infolge der durch die Gangübersetzungssprünge
bewirkten Drehzahldifferenzen weitgehend vermieden werden.
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Der gleiche Servomotor kann nun auch zum Anfahren verwendet werden.
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Zu diesem Zweck wird die in der Figur 7 gezeigte Schaltkulisse 40
von Hand aus der Wählhebelstellung'N (= neutral) nach V (= vorwärts) oder R (= rückwärts)
gebracht. Nach Gasgeben durch Betätigung des Fahrpedals schließt der Servomotor
durch eine entsprechende Verstellung der Kulisse 40 in die dem 1. Gang oder dem
Rückwärtsgang (RG) entsprechende Stellung die Kupplung. Wie in der Zeichnung schematisch
angedeutet ist, sind dabei die Rampen 47 und 48 der der Kupplungsbetätigung zugeordneten
Führungsbahn 41 zwischen den Stellungen V und 1. sowie
R und RG
flacher als zwischen den übrigen Gangstellungen, um das Anfahren bei gleicher Verstellgeschwindigkeit
der Kulisse weicher zu gestalten.
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Für eine Regelung des Anfahrvorganges kann vorzugsweise auf eine von
der Gaspedal stellung abhängige Motordrehzahl geregelt werden (Figur 8). Wird die/&esem
Diagramm durch den Kurvenzug 50 in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung angegebene
Solldrehzahl n unterschritten, soll die Kupplung 30 wieder geöffnet werden, das
heißt der Servomotor verschiebt die Kulisse 40 in Richtung auf Öffnen der Kupplung,
also in Richtung auf Stellung V. Wird die Solldrehzahl dagegen überschritten, wird
die Kupplung durch weitere Verstellung der Kulisse 40 in Richtung auf Stellung 1
zunehmend geschlossen.
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Der Servomotor kann die Kulisse 40 zur Kraftstoffeinsparung auch so
betätigen, daß die Kupplung bei fahrendem Fahrzeug geöffnet wird, sobald und so
lange das Fahrpedal in Leerlaufstellung steht, also Schubbetrieb herrscht. Diese
insbesondere im Dauerfahrgang (hier im 3.Gang) sinnvolle Maßnahme kann ohne Zuhilfenahme
eines besonderen, nur im Schubbetrieb wirksam werdenden Stellmotors, zum Beispiel
dadurch erreicht werden, daß die Kulisse 40 bei Freigabe des Fahrpedals, was auf
Schubbetrieb schließen läßt, um einen halben Schritt verstellt wird. Dieser halbe
Schritt könnte in Richtung auf einen niedrigeren Gang oder aber, um der Erzeugung
des Hochechaltimpulses, der ja ebenfalls bei Gasrücknahme ausgelöst werden soll,
zu entsprechen, in Richtung auf einen höheren Gang erfolgen. Jenseits des höchsten
Ganges müßte dann jedoch eine mit unterbrochenen Linien in der Figur 7 angedeutete
zusätzliche Rampe vorhanden sein.
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Zweckmäßig wäre es auch, im Schubbetrieb zumindest in höheren Gängen
zusammen mit dem Kupplungsausrückimpuls auch einen Impuls zur Stillsetzung des Motors
abzugeben, um so weitere Kraftstoffeinsparungen und Verringerungen des Schadstoffausstoßes
zu erzielen.
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Beim Wiedergasgeben soll der Servomotor die Kulisse dann so verstellen,
daß die Kupplung langsam oder geregelt, zum Beispiel in Abhängigkeit
von
der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle des Antriebsmotors, eingerückt wird, wobei
der höchste oder nächst höhere Gang schon eingelegt ist. In den unteren Gängen wird
der Motor, sofern er stillgesetzt war, bei Wiedergasgeben elektrisch gestartet und
die Kupplung langsam, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung, geschlossen.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in der Freilaufstellung erheblich
verringert wird, zum Beispiel beim Heranfahren an eine rote Verkehrsampel, dann
schaltet der Servomotor bei Unterschreiten bestimmter Getriebedrehzahlen, bzw. entsprechender
Motordrehzahlen n1 entsprechend Figur 3 zurück. Im Stillstand ist dann die Stellung
V erreicht, aus der beim Wiedergasgeben angefahren wird.
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Die den Gangschaltmuffen zugeordneten Synchronisierungen können auf
beiden bzw. allen Wellen des Getriebes liegen, obwohl sie von einem Servomotor bzw.
einer Schaltkulisse entsprechend Figur 7 betätigt werden. Auch dabei geht die präzise
mechanische Zuordnung nicht verloren.
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Um die für die Bewegung der Schaltkulisse 40 gemäß Figur 7 erforderliche
Kraft zu vergleichmäßigen, kann auch noch eine weitere Eurvenbahn mit einem federbelasteten
Eingriff vorgesehen werden, der der von der Kupplungsfeder über den Betätigungsstift
44 ausgeübten Kraft entgegengerichtet ist.
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In der Figur 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand
eines schematischen Schaltbildes eines Fahrzeugantriebs gezeigt, in dem für gleiche
oder vergleichbare Bauteile die gleichen Bezugsziffern wie in der Figur 1 verwendet
wurden. So ist dem Motor 1 über die von einem Servomotor 7 betätigbare Kupplung
2 ein Getriebe 3 nachgeschaltet, das aus einem herkömmlichen Zahnradschaltgetriebe
bestehen kann mit dem Unterschied, daß dieses Getriebe nicht von Hand, sondern mittels
eines oder gegebenenfalls auch mehrerer Servomotoren 8 betätigbar ist. Mit 54 ist
ein Tachometer angegeben, der von der mit 53 bezeichneten Antriebsachse des Fahrzeugs
Informationen über die jeweilige Fahrgeschwindigkeit erhält. 55 bezeichnet eine
Regeleinheit, die
neben den dem Tachometer zugeführten Geschwindigkeitswerten
auch Drehzahlmeßwerte von Drehzahlgebern 59 und 60 erhält, die jeweils vor und hinter
der Kupplung 2 angeordnet sind, also die Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl abfragen.
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Das dem Motor 1 zugeordnete Leistungsstellglied, das beispielsweise
bei Otto-Brennkraftmaschinen durch eine in der Zeichnung mit 52 angedeutete Drosselklappe
gebildet ist, kann entweder direkt von einem Gaspedal 51 oder aber von der Regeleinheit
55 über einen Servomotor 56 betätigt werden, wobei dann die Regeleinheit 55 Informationen
über die vom Fahrer gewünschte Leistung von dem Gaspedal 51 erhält. Unabhängig davon
gibt das Gaspedal an die Regeleinheit 55 aber auch die Impulse zum Hoch- oder Herunterschalten
des Getriebes ab.
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Mit 58 ist schließlich eine Anzeigeeinheit bezeichnet, die beispielsweise
im Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet sein kann und dem Fahrer eine Empfehlung
über einen zweckmäßigen Gangwechsel geben kann.
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Diese Empfehlung würde beispielsweise auf Hochschalten lauten, wenn
die der Regeleinheit mitgeteilten Werte der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Motordrehzahl
die Benutzung eines höheren Ganges vom wirtschaftlichen Standpunkt aus geraten erscheinen
lassen.
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Der Gangwechsel würde dann ebenso wie bei den zuvor beschriebenen
Anordnungen durch Rücknahmedes Gas- oder Fahrpedals 51 auf die Leerlaufstellung(zum
Hochschalten)oder aber durch volles Durchtreten (kick-down) des Fahrpedals(beim
Zurückschalten)ausgelöst werden, wobei eine Schaltung nicht auf den nächsthöheren
oder nächstniedrigeren Gang beschränkt sein muß. Vielmehr würde von der Regeleinheit
der jeweils der Drehzahl des Motors und der Fahrgeschwindigkeit zugeordnete günstigste
Getriebegang ausgewählt, dessen Einschaltung dann von dem bzw. den Servomotoren
8 durchgeführt werden würde. Von diesem Schaltservo 8 könnte dann auch eine Rückmeldung
über den eingelegten Gang an die Regeleinheit 55 erfolgen.
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Selbstverständlich würde auch hier ein selbsttätiges Ausrücken der
Kupplung 2 im Schubbetrieb (Gaspedalstellung 0) und gegebenenfalls auch
ein
Motorstillsetzen erfolgen.
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Anstelle eines Handschalthebels für das Getriebe könnte ein einfacher
Wahlschalter oder Wahlhebel mit den Stellungen V (vorwärts),N (neutral), R (rückwärt8)/
gparken) vorgesehen sein, wobei in der Parkstellung der 1. Gang eingelegt und durch
Abstellen der Zündung die Kupplung 2 eingerückt sein kann.
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Da die Regeleinheit 55 ständig den der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit
und der Motordrehzahl zugeordneten passenden Getriebegang auswählt, wird beim Verzögern
während eines Breilaufbetriebes (z.B. beim Heranfahren an eine Ampel) automatisch
?1zurückgeschaltet?1, so daß im Stillstand beim Gasgeben schließlich der 1. Gang
eingelegt wird.
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Der in der Zeichnung mit 56 angedeutete Drosselklappenservo ermöglicht
auch beim Herunterschalten nach einem Durchtreten des Gaspedals,die Drosselklappe
auf einen bestimmten vorgegebenen Wert zuzusteuern, um auf diese Weise ein Durchdrehen
des Motors während des beim Schalten erfolgenden Ausrückens der Kupplung zu vermeiden.
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