DE3505324C2 - Steuereinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Hilfsgetriebe - Google Patents

Steuereinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Hilfsgetriebe

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Hilfsgetriebe nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.
Eine solche Steuereinrichtung ist nach der US-A-4 312 248 bekannt. Bei dieser Steuereinrichtung sind zur Schaltung des Hilfsgetriebes sowohl eine Kupplung als auch eine Bremse zu betätigen. Die Kupplung und die Bremse werden durch je ein ihnen zugeordnetes Ventil gesteuert. Zur Steuerung werden Betriebsparameter des Fahrzeugs, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Drehzahl des Motors des Fahr­ zeugs, Öffnung der Drossel des Motors und Last des Motors, herangezogen.
Dabei wird der Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg eingeschaltet, wenn die Hauptkupplung eingerückt ist, nachdem das Hauptgetriebe durch Freigabe der Hauptkupplung geschaltet worden ist und ein Beschleunigungsglied für den Motor (Gaspedal) noch nicht betätigt ist. Durch anschlie­ ßendes Betätigen des Beschleunigungsglieds (des Gaspedals) kann das Hilfsgetriebe von dem Hochgeschwindigkeits- Kraftübertragungsweg auf den Niedriggeschwindigkeits- Kraftübertragungsweg herunterschalten. Dieses Herunter­ schalten ist für den Fahrkomfort unerwünscht, und die durch das Herunterschalten benötigte Zeit gestattet keine rasche Beschleunigung. Auch entstehen durch das Herunter­ schalten nach dem Schalten des Hauptgetriebes Gangwech­ selstöße.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, mittels der das unerwünschte Herunterschalten des Hilfsgetriebes vom Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg auf den Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg nach einem Gangwechsel verhindert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung werden Gangwechselstöße vermieden und eine rasche Be­ schleunigung ermöglicht, weil bei dem Einrücken der Haupt­ kupplung der Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg des Hilfs­ getriebes geschaltet und/oder eine vorbestimmte Zeit lang gehalten wird.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei­ spiel unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Hauptgetriebe und ein Hilfs­ getriebe.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Steuereinrichtung des Hilfsgetriebes.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen Signalcharakteristiken eines Drosselventiländerungsdetektors, eines Fahrzeuggeschwin­ digkeitsdetektors und eines Gangdetektors der Steuerein­ richtung gemäß Fig. 2.
Fig. 6 zeigt zusammengesetzte Signale, die von einem arithmetischen Schaltkreis der Steuereinrichtung gemäß Fig. 2 ausgegeben werden.
Fig. 7 zeigt eine Schaltcharakteristik des Hilfsgetriebes, das von der Steuereinrichtung gemäß Fig. 2 gesteuert wird.
In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Motor und mit dem Bezugszeichen 2 eine Haupt­ kupplung bezeichnet. Ein Hauptgetriebe 3 ist durch die Haupt­ kupplung 2 an den Motor 1 ange­ schlossen. In Reihe zum Hauptgetriebe 3 ist ein Hilfs­ getriebe 4 geschaltet. Das Hauptgetriebe 3 und das Hilfsgetriebe 4 übertragen die Kraft des Motors über ein Differentialgetriebe 5 auf Antriebsräder 6 eines Fahrzeugs und stellen auf diese Weise ein Fahrzeug­ getriebe dar.
Das Hauptgetriebe 3 ist als ein Wechselgetriebe mit einer ersten bis vierten Vorwärtsgang­ getrieberäderkette G1, G2, G3 bzw. G4 und einer Rückwärts­ ganggetrieberäderkette GR zwischen einer zur Haupt­ kupplung 2 führenden Antriebswelle 3a und einer zum Differentialgetriebe 5 führenden Abtriebswelle 3b versehen. Das Hauptgetriebe 3 ist ein manuell betätig­ bares Getriebe mit vier Vorwärtsgängen und einem Rück­ wärtsgang, wobei jene Räderketten durch wahlweises Schalten einer ersten und zweiten Umschaltkupplung 8 bzw. 9 zum Schalten zwischen dem ersten und zweiten bzw. dritten und vierten Gang und eines leerlaufenden Rück­ wärtsgang-Schaltzahnrades 10 hergestellt werden. Die Um­ schaltkupplungen 8 und 9 und das Rückwärtsgang-Schalt­ zahnrad 10 sind operativ mit einem Gangschalthebel 7 ver­ bunden, der sich nach Fig. 2 im Abteil der Bedienungs­ person befindet. Die Anzahl der verschiedenen Gangüber­ setzungsverhältnisse ist durch die Aufnahme des Hilfs­ getriebes 4 mit einem Hochgeschwindigkeits- und Niedrig­ geschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH bzw. GL er­ höht, der zwischen den Antrieb und den Abtrieb des Wechselgetriebes geschaltet ist.
Insbesondere ist nach Fig. 1 auf der Antriebsseite des Wechselgetriebes eine Hohlwelle 11 auf der Antriebswelle 3a derart gelagert, daß sie mit der An­ triebswelle 3a durch das Hilfsgetriebe 4 verbunden ist. In dem Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH ist eine hydraulische Kupplung 12 vorgesehen, während in dem Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungs­ weg bzw. GL eine den freien Lauf der Abtriebssei­ te ermöglichende Einwegkupplung 13 vorgesehen ist, so daß der Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GL und der Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH hergestellt werden können, wenn die hydraulische Kupp­ lung 12 aus bzw. eingerückt wird. Insbesondere ist die Antriebswelle 3a nach rückwärts so verlängert, daß ihre Verlängerung mit der hydraulischen Kupplung 12 zum Ver­ binden und Trennen der Hohlwelle und der Antriebswelle 3a versehen ist. Ein assoziiertes Zahnrad 11a ist auf der Hohlwelle 11 und ein fixiertes Zahnrad 14 auf der Antriebswelle 3a fixiert, wobei die hydraulische Kupp­ lung 12 dazwischen angeordnet ist. Auf einer Verlänge­ rung der Abtriebswelle 3b befindet sich ein Leerlauf­ getriebemechanismus 15 zum Verbinden der beiden Zahn­ räder 11a und 14 und in den Leerlaufgetriebemechanismus 15 ist die Einwegkupplung 13 zur Ermöglichung des freien Laufs auf der Abtriebsseite, d. h. auf der Seite des assoziierten Zahnrades 11a, aufgenommen. Folglich ist der Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH so konstruiert, daß er von der Antriebswelle 3a über die hydraulische Kupplung 12 zur Hohlwelle 11 führt, und der Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GL ist so konstruiert, daß er von der Antriebswelle 3a über das fixierte Zahnrad 14, den Leerlaufgetriebemechanismus 15 und das assoziierte Zahnrad 11a zur Hohlwelle 11 führt. Wenn die Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungskette GH durch Einrücken der hydraulischen Kupplung hergestellt ist, wird die Kraftübertragung durch die Niedriggeschwin­ digkeits-Kraftübertragungskette GL durch die Tätigkeit der Einwegkupplung 13 unterbrochen. In der gezeigten Konstruktion sind übrigens das Räderpaar bzw. die Räder­ kette G1 des ersten Ganges und die Räderkette GR des Rückwärtsganges direkt mit der Antriebswelle 3a verbun­ den, und die Räderpaare bzw. Räderketten G2, G3 und G4 des zweiten, dritten und vierten Ganges sind mit der Hohlwelle 11 verbunden, um ihnen den Wechsel zwischen Hoch- und Niedriggeschwindigkeit durch das Hilfsgetriebe 4 zu erteilen, so daß insgesamt 7 Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang erhalten werden können. Durch Verbindung der Räderkette G1 des ersten Ganges und der Räderkette GR des Rückwärtsganges mit der Buchsen- bzw. Hohlwelle 11 ist es jedoch auch möglich, acht Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge zu erhalten.
Die erwähnte hydraulische Kupplung 12 wird nach Fig. 2 durch ein Umschaltventil 18 ein- und ausgerückt, das in einer Ölpassage angeordnet ist, durch welche unter Druck stehendes Öl aus einer Ölpumpe 16 gepumpt wird und deren Druck zum Einbringen in die hydraulische Kupplung 12 von einem Regulierventil 17 reguliert wird. In anderen Wor­ ten ausgedrückt bedeutet dies, daß das Umschaltventil 18 zwischen einer Ölzufuhrstellung, in welcher unter Druck stehendes Öl zur hydraulischen Kupplung 12 geleitet wird, und einer Ölauslaßstellung, in welcher das Öl aus der hydraulischen Kupplung 12 ausgelassen wird, geschaltet werden kann, so daß die hydraulische Kupplung 12 durch das Schalten des Umschaltventils 18 in die Ölzufuhr­ stellung und in die Ölauslaßstellung ein- bzw. ausge­ rückt wird.
Um das Hilfsgetriebe 4 entsprechend der Drosselöffnung des Triebwerks und der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie in Relation zum Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes 3 automatisch zu schalten, wird das Umschaltventil 18 auf folgende Weise geschaltet. Insbesondere sind vorgesehen: Ein Drosselventilöffnungsdetektor 19 zum Erzeugen eines Drosselventilöffnungssignals E1, das nach Fig. 3 einen der Drosselöffnung des Triebwerks 1 entsprechenden Span­ nungspegel aufweist; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsde­ tektor 20 zum Erzeugen eines Fahrzeuggeschwindigkeits­ signals E2, das nach Fig. 4 einen der Fahrzeuggeschwin­ digkeit entsprechenden Spannungspegel aufweist; und einen Übersetzungsverhältnisdetektor 21, der mit dem Gangschalthebel 7 verbunden ist, zur Er­ zeugung eines Übersetzungsverhältnissignals E3, das nach Fig. 5 eine den einzelnen Übersetzungsverhältnissen des mit dem Hilfsgetriebe verbundenen zweiten bis vierten Ganges entsprechende stufenweise Spannungsänderung auf­ weist. Das Drosselventilöffnungssignal E1 und das Über­ setzungsverhältnissignal E3 werden durch einen arith­ metischen Schaltkreis 22 summiert, um ein zusammenge­ setztes Signal E4 zu erzeugen, wie es in der Fig. 6 ge­ zeigt ist. Dieses zusammengesetzte Signal E4 wird durch einen Komparator 23 mit dem Fahrzeuggeschwindigkeits­ signal E2 verglichen, um zu unterscheiden, ob die Span­ nung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals E2 höher ist als die des zusammengesetzten Signals E4 oder nicht, wobei ein logisches Signal "0" oder "1" erzeugt wird. Wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal E2 hoch wird, so daß das logische Signal "0" von dem Komparator 23 er­ zeugt und in einen elektromagnetischen Schaltkreis 18a des Umschaltventils 18 eingegeben wird, so wird dieses Umschaltventil 18 in die Ölzufuhrstellung geschaltet, um die hydraulische Kupplung 12 zu betätigen. Folglich wird nach Fig. 7 entsprechend den vorbestimmten charakteri­ stischen Kurven X2, X3 und X4 (durchgezogene Linien) der Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH für jedes Übersetzungsverhältnis bei den höheren Geschwindigkeits­ bereichen hergestellt.
Bei der gezeigten Konstruktion weist der Komparator eine Hysterese-Charakteristik auf, so daß das Herunterschalten von dem Hochgeschwindigkeits-Übertragungsweg GH auf den Niedriggeschwindigkeits-Übertragungsweg GL bei etwas niedrigerer Geschwindigkeit und damit etwas links von der jeweiligen charakteristischen Kurve X2, X3 bzw. X4 bewirkt werden kann.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist mit einer Halteeinrichtung für Niedriggeschwindigkeits-Kraftüber­ tragung 24 ausgerüstet, welche die Steuerung entspre­ chend der charakteristischen Kurven nach Fig. 7 auf­ hebt und das Hilfsgetriebe 4 nach dem Einrücken der Hauptkupplung 2 eine vorbestimmte Periode lang auf dem Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungs­ weg GL hält, wobei die Periode als Zeit, Motor­ umdrehungen oder einer anderen bequemen Meßgröße ge­ messen werden kann. Bei der dargestellten Konstruktion ist die Halteeinrichtung 24 insbesondere zusammenge­ setzt aus einem Kupplungseinrückungsdetektor 25 zum Er­ fassen der Einrückung der Hauptkupplung 2 durch Drücken eines in der Fahrer­ kabine befindlichen Kupplungspedals, und aus einem ODER-Glied bzw. -Tor 26, das in die Signalleitung zwi­ schen dem Komparator 23 und dem elektromagnetischen Schaltkreis 18a eingebracht ist. Der Detektor 25 ist so ausgebildet, daß er von dem Augenblick an, in dem die Hauptkupplung 2 eingerückt wird, das logi­ sche Signal "1" und für die verbleibende Periode, wäh­ rend der die Hauptkupplung 2 eingerückt ist, das logische Signal "0" ausgibt. Die auf diese Weise ausgegebenen logischen Signale werden an das ODER-Tor 26 gegeben.
Gemäß dieser Steuerung wird folglich das logische Signal "0" normalerweise von dem Detektor 25 an das ODER-Tor 26 gegeben. In diesem Fall werden das von dem Komparator 23 erzeugte Signal und das von dem ODER-Tor 26 an den elek­ tromagnetischen Schaltkreis 18a gegebene logische Signal koinzident, so daß das Hilfsgetriebe 4 automatisch ent­ sprechend den charakteristischen, in durchgezogenen Linien dargestellten Kurven der Fig. 7 geschaltet wird. Wenn andererseits die Hauptkupplung 2 einmal ausgerückt und beim Schalten des Hauptgetriebes 3 wieder eingerückt wird, wird das logische Signal "1" von dem Detektor 25 eine vorbestimmte Periode lang an das ODER- Tor 26 gegeben. In diesem Fall wird das logische Signal "1" von dem ODER-Tor 26 an den elektromagnetischen Schaltkreis 18a gegeben, unbeachtet des vom Komparator 23 erzeugten logischen Signals, so daß das Umschaltven­ til 18 in die Ölauslaßstellung geschaltet und dort ge­ halten wird, wodurch das Hilfsgetriebe 4 auf dem Niedrig­ geschwindigkeits-Kraftübertragungsweg gehalten wird.
Als nächstes werden die Operationen beim tatsächlichen Antrieb oder der tatsächlichen Fahrt beschrieben. Bei­ spielsweise sei der Fall betrachtet, bei dem der erste Gang des Hauptgetriebes 3 zur Beschleunigung ausgewählt ist, so daß das Hauptgetriebe 3 bei einer bei A in Fig. 7 angezeigten Fahrzeuggeschwindigkeit vom ersten Gang in den zweiten Gang geschaltet wird. Bei diesem Heraufschal­ ten wird das Wechselgetriebe zuerst in den Zustand ge­ führt, bei dem die Hauptkupplung 2 ausge­ rückt ist. In diesem Augenblick wird gewöhnlich das Gas­ pedal voll freigegeben. Beim darauffolgenden Schritt, wenn die Hauptkupplung 2 eingerückt wird, wird das Gaspedal freigegeben, so daß die Drosselöff­ nung sich in der Nähe von Null befindet. Bei der Steue­ rung, die keine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 24 für Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragung aufweist, be­ findet sich das Hilfsgetriebe 4 in dem Zustand, bei dem der Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH herge­ stellt ist, wie es aus der charakteristischen Kurve X2 in Fig. 7 zu entnehmen ist. Wenn das Gaspedal dann nie­ dergedrückt wird, um die Drosselöffnung auf einen in Fig. 7 bei B angezeigten Wert zu vergrößern, wird das Hilfsgetriebe 4 im Laufe des Niederdrückens von dem Hochgeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GH in den Nie­ driggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GL herunterge­ schaltet, so daß durch das Herunterschalten nach dem Schalten des Hauptgetriebes 3 Gangwechselstöße verursacht werden, und so daß die Be­ schleunigung durch die Zeitverzögerung des Herunterschal­ tens hinausgezögert wird. Gemäß der vorliegenden Erfin­ dung wird jedoch das Hilfsgetriebe 4 durch die Wirkung der Halteeinrichtung für die Niedriggeschwindigkeits- Kraftübertragung nach dem Einrücken der Kraftübertra­ gungskupplung 2 die vorbestimmte Periode lang, unbeach­ tet des Antriebs- oder Fahrzustandes auf dem Niedrigge­ schwindigkeits-Kraftübertragungsweg GL gehalten. Wenn die Drosselöffnung die vorbestimmte Periode lang vergrößert wird, so daß ein in Fig. 7 bei C angezeigter Wert über­ schritten wird, wird das Hilfsgetriebe 4 danach auf dem Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg GL in Über­ einstimmung mit der charakteristischen Kurve X2 gehal­ ten, so daß das erwähnte Herunterschalten nicht statt­ findet.
Auf diese Weise wird das Hilfsgetriebe nach dem Einrücken der Kraftübertragungskupplung durch die Halteeinrichtung für die Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragung die vorbestimmte Periode lang auf dem Niedriggeschwindig­ keits-Kraftübertragungsweg gehalten. Eine Folge davon ist, daß das Herunterschalten des Hilfsgetriebes nicht bewirkt wird, wenn das Gaspedal unmittelbar nach dem Schalten des Hauptgetriebes niedergedrückt wird, und der Niedriggeschwindigkeits-Kraftübertragungsweg wird vorher hergestellt, um das Auftreten von Gangwechselstößen und eine Verzögerung der Beschleunigung aufgrund der Zeitverzögerung des Herunterschaltens zu verhindern, so daß sowohl der Fahrkomfort als auch die Beschleunigung verbessert werden können.
Es wurde ein Fahrzeugwechselgetriebe beschrieben, bei dem ein Hilfsgetriebe mit hoher und niedriger Geschwin­ digkeit in Reihe mit einem manuellen Mehrganggetriebe und einer Kupplung an einen Motor angeschlossen ist, wobei das Hilfsgetriebe 12 normalerweise in Abhängigkeit von der Drosselöffnung 19 des Motors und der Fahrzeuggeschwindigkeit 20 geschaltet wird. Zur Ver­ besserung des Fahrzeugbetriebs erfaßt eine Steuerein­ richtung 25 die Betätigung der Kupplung, um das Hilfs­ getriebe nach der Betätigung der Kupplung eine vorbe­ stimmte Zeitperiode lang auf der niedrigen Geschwindig­ keit zu halten.

Claims (2)

1. Steuereinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Hilfs­ getriebe (4) mit Hochgeschwindigkeits- und Niedrigge­ schwindigkeits-Kraftübertragungsweg (GH bzw GL), das in Reihe zu einem durch eine Hauptkupplung (2) an einen Motor (1) angeschlossenes manuell schaltbares Hauptge­ triebe (3) geschaltet ist, wobei das Hilfsgetriebe (4) in Abhängigkeit von der Drosselöffnung des Motors (1) und der Fahrgeschwindigkeit automatisch schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Umschaltventil (18, 18a) zur Schaltung des Hilfsgetriebes (4), eine erste Einrichtung (25) zum Erfassen der Be­ tätigung der Hauptkupplung (2) und zum Auslösen eines davon abhängigen Signals eine vorbestimmte Zeit lang, eine zweite Einrichtung (19, 20, 21, 22, 23) zum Er­ fassen der Drosselöffnung, der Fahrgeschwindigkeit und des manuell gewählten Ganges und zum Erzeugen eines von diesen Großen abhängigen Signals sowie ein ODER- Glied (26) umfaßt, das sowohl das Signal aus der ersten Einrichtung (25) als auch das Signal aus der zweiten Einrichtung (23) empfängt und jeweils eines dieser Signale zum Steuern des Hilfsgetriebes an das Umschaltventil (18, 18a) weitergibt, derart, daß bei dem Einrücken der Hauptkupplung (2) der Niedrigge­ schwindigkeits-Kraftübertragungsweg des Hilfsgetriebes (4) geschaltet und/oder die vorbestimmte Zeit lang gehalten wird.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (19, 20, 21, 22, 23) einen Aufnehmer (19) zum Erfassen der Drosselöffnung, einen Aufnehmer (20) zum Erfassen der Fahrgeschwindigkeit und einen Aufnehmer (21) zum Erfassen des manuell gewählten Ganges, sowie eine Einrichtung (22, 23) zur Erzeugung eines von diesen Größen abhängigen Signals aufweist.
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