DE3626100A1 - Steuereinrichtung zum selbsttaetigen schalten von stufenwechselgetrieben - Google Patents
Steuereinrichtung zum selbsttaetigen schalten von stufenwechselgetriebenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Schalten
von Stufenwechselgetrieben nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Steuereinrichtung ist aus der nicht vorveröffentlichten
PCT/EP 85 00 124 für vorrangig vielgängiger Automatgetriebe
bekannt. Dabei ist es möglich, den Schaltpunkt in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit und von Lastzuständen
- Stellung des Gaspedals - zu ermitteln und dann selbstständig im
Bereich der zur Verfügung stehenden Gänge zu schalten. Es kann
aber auch, wie in der vorgenannten Schrift weiterentwickelt, zur
Schaltpunktermittlung, die aus der Getriebeabtriebsdrehzahl ermittelte
Beschleunigung mitwirken.
Solche Steuereinrichtungen ermöglichen auch ein Vielganggetriebe
automatisch zu betreiben, obwohl die automatisierten
Schaltungen noch nicht alle möglichen Fahrzustände in optimaler
Weise berücksichtigen. In besonderen Fahrzuständen ist deshalb
der Eingriff des Fahrers in die Automatik durch die Betätigung
z. B. der Taste M möglich. Weitere manuelle Abwärts- und Hochschaltungen
erfolgen über die Tasten Minus und Plus, so daß der
Fahrer alle, auch die kompliziertesten Fahrzustände meistern
kann.
Dieser Eingriff lenkt aber den Fahrer zu stark vom Geschehen
auf der Straße ab, und die Vorteile einer automatischen Fahrweise
gehen gerade in Situationen höchster Aufmerksamkeit verloren.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln und diese
erhöhte Anforderung für den Fahrer einzuschränken und nach Möglichkeit
durch eine noch bessere Anpassung der Steuereinrichtung
an alle vorkommenden Fahrsituationen den Eingriff des Fahrers in
die Automatik ganz überflüssig zu machen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch
1 erfüllt.
Durch die Bedienung - Betätigung aber auch bewußte Nichtbetätigung
- des Fahrers von Lenkrad, Gaspedal, Betriebsbremse und
Motorbremse, also alles Einschränkungen, die allein, aber auch in
Verbindung zueinander zur Führung eines Kraftfahrzeuges nötig
sind, können relativ früh, also vorausschauend viele Fahrsituationen
für die automatische Fahrweise erkannt werden. Wobei auch
die bewußte Nichtbetätigung von einem, insbesondere aber von mehreren
Bedienelementen in bestimmten Fahrsituationen gleichfalls
zur Auslösung von die Automatik überlagernden Befehlen führen
kann. Die Verknüpfung der Bedienung des Kraftfahrzeuges mit sinnvollen
Befehlen und die Überlagerung der Automatik mit diesen Befehlen
verbessert die Fahrweise im automatischen Bereich, so daß
auf einen manuellen Eingriff durch den Fahrer ganz oder doch weitestgehend
verzichtet werden kann. Damit wird dem Fahrer besonders
bei einer Fahrsitustion, die seine ganze Aufmerksamkeit erfordert,
weiter entlastet, und es können auch ungeübtere Fahrer
diese Situationen leichter beherrschen.
Mit den Ansprüchen 1 bis 9 wird die Erfindung in vorteilhafter
Weise weiter ausgestaltet.
Insbesondere bei Automatikgetrieben mit einer Bestimmung des
Schaltpunktes nach der errechneten Beschleunigung würde bei Motorbremsbetrieb
eine nicht gewollte Hochschaltung erfolgen. Diese
kann durch einen überlagerten Befehl verhindert werden, so daß
das Bremsmoment erhalten bleibt.
Wird hingegen die Betriebsbremse dazugeschaltet, so ist hier
eine erhebliche Geschwindigkeitsreduzierung erwünscht, die mit
einer Rückschaltung und einer damit höheren Wirkung der Motorbremse
noch besser erreicht werden kann. Dabei kann der Umfang
der Bremsung noch Einfluß ausüben auf die Rückschaltung - ein
oder mehrere Gänge oder auch mehrmals rückschalten -.
Wird nach einer Bremsung kurzfristig wieder Zugkraft benötigt, so
stehen auch für eine erneute Beschleunigung geeignete Gänge zur
Verfügung.
Wird die Betriebsbremse jedoch alleine betätigt - eventuell
Notbremsung -, so ist es besonders sinnvoll, die Schalteinrichtung
in Neutralstellung zu bringen, weil damit der Motor nicht
mit abgebremst werden muß und bei einer erneuten Beschleunigung
ein geeigneter Gang schneller eingelegt werden kann.
Ein Freilaufeffekt und damit eine ökonomische Fahrweise kann
dann erzielt werden, wenn während einer definierten Zeit weder
das Gas noch das Bremspedal betätigt ist und die Kupplung öffnet.
Wird an der Lenksäule oder an einer anderen geeigneten
Stelle ein Sensor für den Lenkausschlag angeordnet und mit der
elektronischen Einheit verbunden, so können vom Ausschlag abhängige
Signale für sinnvolle Rückschaltungen im automatischen Fahrbereich
so verwendet werden, wie ein Fahrer ansonst vor einer
entsprechenden Kurvenfahrt zurückschalten würde. Für eine erneute
Beschleunigung nach der Kurve ist auf diese Weise auch ein geeigneter
Gang eingelegt.
Es ist bei Automatgetrieben bereits bekannt, die Lastanforderung
zur Beeinflussung der Schaltpunkte in einfacher Weise von
der Gashebelstellung abzuleiten und mit der Vollgasstellung eine
Rückschaltung zu erzwingen - kick-down -. In besonders vorteilhafter
Weise kann der meist schon vorhandene Sensor oder Schalter
am Gaspedal noch viel umfangreicher benützt werden. So kann zum
Beispiel die Wandlerschaltkupplung geöffnet werden, wenn die
Lastanforderung einen bestimmten Verstellweg überschreitet, oder
es können noch alle die Automatik überlagernden Befehle aufgehoben
werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen
und von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Steuereinrichtung in schematischer Darstellung;
Fig. 2 Einschub in ein Flußdiagramm mit Dynamik in einer
Pedalbetätigung;
Fig. 3 Einschub in ein Flußdiagramm mit Berücksichtigung
der Betätigungsdauer.
Das in Fig. 1 dargestellte Stufenwechselgetriebe 1 ist
ein 16gängiges Synchrongetriebe und besteht aus einem 4gängigen
Grundgetriebe12 einer Splittgruppe 13 und einer Bereichsgruppe
14. Weiterhin gehört zum Getriebe eine Trennkupplung 15
und ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 16 mit Überbrückungskupplung
160, der zwischen dem Motor 8 und der Trennkupplung 15
angeordnet ist. Die Gänge werden über eine Schalteinrichtung 18
geschaltet.
Die elektronische Einheit 2 erhält unter anderem die Signale
über die Drehzahlen der Getriebeabtriebswelle 11 - Sensor 21 -
der Turbinenabtriebswelle 17 - Sensor 22 - und die Sekundärdrehzahl
der Trennkupplung 15, die aus Zweckmäßigkeitsgründen am
Zahnrad von der ersten Konstanten auf der Vorgelegewelle - Sensor
23 - abgenommen wird.
Der Wählschalter 3, 30 kann zum Beispiel als Konsolenschalter 3 oder Drucktastenschalter 30 ausgebildet sein und hat die Stellungen P (Parken) und/oder R (Rückwärtsfahrt) sowie N (Neutral) und D (Vorwärtsfahrt) für den automatischen Bereich. Zur Umschaltung auf einem manuellen Fahrbetrieb - Gänge werden vom Fahrer aus geschaltet - sind noch die Stellungen M sowie die Stellungen Plus und Minus vorgesehen, wobei M der von der Automatik geschaltete Gang gehalten wird. Bei der Verstellung von M auf Minus bzw. M auf Plus wird je nach Betätigungsdauer über ein oder auch mehrere Gänge zurück- oder hochgeschaltet.
Der Wählschalter 3, 30 kann zum Beispiel als Konsolenschalter 3 oder Drucktastenschalter 30 ausgebildet sein und hat die Stellungen P (Parken) und/oder R (Rückwärtsfahrt) sowie N (Neutral) und D (Vorwärtsfahrt) für den automatischen Bereich. Zur Umschaltung auf einem manuellen Fahrbetrieb - Gänge werden vom Fahrer aus geschaltet - sind noch die Stellungen M sowie die Stellungen Plus und Minus vorgesehen, wobei M der von der Automatik geschaltete Gang gehalten wird. Bei der Verstellung von M auf Minus bzw. M auf Plus wird je nach Betätigungsdauer über ein oder auch mehrere Gänge zurück- oder hochgeschaltet.
Die Schalter oder Tasten für den Übergang von der automatischen
in eine manuelle Schaltung M und die Betätigungseinrichtungen
für manuelle Gangumschaltungen - Schalter oder Taste Plus
und Minus - können auch zur besseren Handhabung unmittelbar am
Lenkrad oder in dessen Bereich angeordnet sein.
Die Gashebelstellung 4 mit der Leergasstellung 41, Vollgasstellung
43 und einer Mittelstellung 42 wird über Lastschalter
45, 46 in die elektronische Einheit 2 eingegeben, wobei, wenn
nötig, noch eine stufenlose Eingabe der Gashebelstellung des Gaspedales
möglich ist. Mit 5 ist ein Fußbremshebel bezeichnet und
mit 51 der Signalgeber, der bei der Betätigung ein oder auch in
Abhängigkeit von der Betätigungsdynamik oder der Zeit der Betätigung
mehrere oder unterschiedliche Signale an die elektronische
Einheit 2 weitergibt.
Über dem Fußbremshebel 5 wird die allgemein bekannte Betriebsbremse oder auch eine Strömungsbremse, die im Antriebsstrang angeordnet ist, kombiniert mit einer Betriebsbremse beaufschlagt.
Über dem Fußbremshebel 5 wird die allgemein bekannte Betriebsbremse oder auch eine Strömungsbremse, die im Antriebsstrang angeordnet ist, kombiniert mit einer Betriebsbremse beaufschlagt.
Auch ein Signalgeber 61 an der Betätigungseinrichtung für
die Motorbremse 6 kann solche Signale an die elektronische Einheit
2 geben.
Über einem Lenkwinkelgeber 73, der zum Beispiel an der Lenksäule
72 einer Lenkeinrichtung 7 angeordnet ist, können dem Lenkausschlag
eines Lenkrades 71 Signale in die elektronische Einheit
2 gegeben werden.
Mit den vorgenannten Signalen aus dem Fußbremshebel 5 über den Signalgeber 51, der Betätigungseinrichtung für die Motorbremse 6 über Signalgeber 61 und dem Lenkwinkelgeber 73 der Lenkeinrichtung 7 können einfache Signale bei der Betätigung oder ab einem bestimmten Lenkausschlag am Lenkrad 71 oder auch Signale in Abhängigkeit von der Betätigungsdauer und/oder dem Betätigungsumfang an die elektronische Einheit gegeben werden.
Mit den vorgenannten Signalen aus dem Fußbremshebel 5 über den Signalgeber 51, der Betätigungseinrichtung für die Motorbremse 6 über Signalgeber 61 und dem Lenkwinkelgeber 73 der Lenkeinrichtung 7 können einfache Signale bei der Betätigung oder ab einem bestimmten Lenkausschlag am Lenkrad 71 oder auch Signale in Abhängigkeit von der Betätigungsdauer und/oder dem Betätigungsumfang an die elektronische Einheit gegeben werden.
Diese Signale wirken als Befehle und überlagern die automatische
Gangschaltung, so daß zum Beispiel
- bei einer Betätigung der Motorbremse 6 und während der gesamten Betätigungsdauer alle automatischen Schaltungen unterbunden sind;
- bei einer Betätigung der Betriebsbremse an Fußbremshebel 5 die Schalteinrichtung 18 auf Neutral gestellt wird;
- bei einer Betätigung von Motor- und Betriebsbremse gleichzeitig Rüchschaltungen über ein oder mehrere Gänge erfolgen, bis der Motor in der maximalen zulässigen Drehzahl läuft und das größtmögliche Motorbremsmoment erzielt wird;
- bei einer Betätigung des Gaspedals 40 in einem größeren Bereich die Wandlerschaltkupplung 160 geöffnet wird und damit in einer Phase von erhöhter Leistungsanforderung der Wandler mitwirkt.
- bei einer Betätigung der Motorbremse 6 und während der gesamten Betätigungsdauer alle automatischen Schaltungen unterbunden sind;
- bei einer Betätigung der Betriebsbremse an Fußbremshebel 5 die Schalteinrichtung 18 auf Neutral gestellt wird;
- bei einer Betätigung von Motor- und Betriebsbremse gleichzeitig Rüchschaltungen über ein oder mehrere Gänge erfolgen, bis der Motor in der maximalen zulässigen Drehzahl läuft und das größtmögliche Motorbremsmoment erzielt wird;
- bei einer Betätigung des Gaspedals 40 in einem größeren Bereich die Wandlerschaltkupplung 160 geöffnet wird und damit in einer Phase von erhöhter Leistungsanforderung der Wandler mitwirkt.
Alle Überlagerungen werden spätestens aufgehoben, wenn das Gaspedal
40 erneut aus der Leergasstellung 41 heraus betätigt wird.
Aber auch die Bedienung in Form von bewußter Nichtbetätigung, zum
Beispiel von Gaspedal 40 und Fußbremshebel 5, kann Befehle auslösen.
Erfolgt über eine definierte Zeit hinaus keine Betätigung,
wird die Kupplung 15 geöffnet, so daß zwar nicht die Automatik
direkt aber deren Wirkung auf den Antriebsstrang überlagert wird.
Die Fig. 2 zeigt ein mögliches Beispiel, wie die Dynamik
bei der Betätigung eines Pedals durch einen Einschub in ein Flußdiagramm
Berücksichtigung finden kann, wobei Alpha 1 die Winkelbeschleunigung
und t die Zeit ist. Die Kurve K mal t - das Produkt
aus einer Konstanten und der Zeit - trennt den Bereich der
dynamischen von der normalen Betätigung. Je nach Antwort können
dann unterschiedliche Befehle zugeordnet werden.
Die Berücksichtigung der Betätigungsdauer ist in einem möglichen
Beispiel aus Fig. 3 erkennbar. Es wird dabei die eventuell
mögliche Überschreitung eines vorab bestimmten Grenzwertes vom
Betätigungsbeginn an gemessen, und diesem Betätigungsbeginn sowie
der Überschreitung dieses Grenzwertes unterschiedliche Befehle,
die die Automatik überlagern, zugeordnet.
1
Stufenwechselgetriebe
11
Getriebeabtriebswelle
12
Grundgetriebe
13
Splittgruppe
14
Bereichsgruppe
15
Trennkupplung
16
Drehmomentwandler
160
Wandlerüberbrückungskupplung
17
Turbinenabtriebswelle
18
Schalteinrichtung
2
Elektronische Einheit
21
Drehzahlsensor an Getriebeabtriebswelle
22
Drehzahlsensor an Turbinenwelle
23
Drehzahlsensor an Sekundärseite Trennkupplung
3, 30
Wählschalter
3
Konsolenschalter
30
Drucktastenschalter
R
Rückwärtsfahrt
N
Neutralstellung
D
Vorwärtsfahrt
M
Manuelle Fahrweise (Handschaltung)
4
Gashebelstellung
40
Gaspedal
41
Leergas
42
Mittelstellung
43
Vollgas
45
Lastschalter
46
Lastschalter
5
Fußbremshebel
51
Signalgeber
6
Betätigungseinrichtung Motorbremse
61
Signalgeber
7
Lenkeinrichtung
71
Lenkrad
72
Lenksäule
73
Lenkwinkelgeber
8
Motor
α
1
Winkelbeschleunigung
K
Konstante
t
Zeit
t
Grenz
Pedalbetätigungsdauer
t
Grenz
Zeitgrenzwert
t
Pedal
Pedalbetätigungsdauer
Claims (9)
1. Steuereinrichtung zum selbständigen Schalten von Stufenwechselgetrieben
(1), die mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler
und/oder einer Trennkupplung (15) ausgestattet sind, mit
einer elektronischen Steuereinheit (2) zur Ermittlung der Schaltpunkte
für die Gangumschaltung sowie mit einem Wählschalter (3)
für die Park- und/oder Neutralstellung (N) für die Vorwärts- (D)
und Rückwärtsfahrt (R) und für einen manuellen Schalteingriff
(Schalter M) mit Betätigungseinrichtung für das Herauf- (+) und
Herunterschalten (-), wobei bei der automatischen Schaltung im
Vorwärtsfahrbereich die Schaltsprünge auch zwei und mehr Gänge
beinhalten können, dadurch gekennzeichnet, daß
der allgemeinen Schaltpunktermittlung in der elektronischen Einheit
(2) im Vorwärtsfahrbereich noch Befehle überlagert sind, die
mit notwendigen Bedienungen, zum Beispiel des Lenkrades (71),
Gaspedals (40), Fußbremshebel (5), Betätigungseinrichtung für die
Motorbremse (6), des Fahrers zur Führung des Kraftfahrzeuges ausgelöst
werden und deren Betätigung selbst und/oder der Betätigungsdynamik
oder auch Betätigungsdauer, aber auch deren bewußten
Nichtbetätigung in bestimmten Fahrsituationen gemeinsam oder auch
einzeln zu unterschiedlichen Befehlen an die Schalteinrichtung
(18) des Getriebes (1) an die Trennkupplung (15), an den
hydrodynamischen Drehmomentwandler (16) oder auch an mehrere dieser
Einrichtungen führen.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
bei Betätigung der Motorbremse (6) und während
der gesamten Betätigungsdauer alle automatischen Schaltungen
unterbunden sind.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Betätigung der Motorbremse (6) und der
gleichzeitigen Betätigung des Fußbremshebels (5) Rückschaltungen
über einen oder mehrere Gänge erfolgen, bis der Motor (8) mit
max. zulässiger Drehzahl läuft - größtmögliches Motorbremsmoment -.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Betätigung des Fußbremshebels (5) die
Schalteinrichtung (18) in Neutralstellung bewegt wird und beim
Wegfall der Bremsbetätigung drehzahlabhängig ein geeigneter Gang
eingelegt wird.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Ablauf einer definierten Zeit, in der
weder das Gas (40) noch der Fußbremshebel (5) betätigt ist, die
Kupplung (15) geöffnet wird.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in Abhängigkeit vom Lenkausschlag und dessen
Größe der Lenksäule (72) ein oder mehrere Gänge heruntergeschaltet
wird.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Lenkeinrichtung (7) ein Lenkwinkelgeber
(73) vorrangig an der Lenksäule (72) angeordnet ist, der
den Lenkausschlag am Lenkrad (71) in ein oder je nach Größe des
Lenkausschlages in mehrere Signale, die an die elektronische Einheit
(2) geleitet werden, umwandelt.
8. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Gasgeben - Veränderung der Gashebelstellung
in einen größeren Bereich - die Wandlerschaltkupplung
(160) geöffnet wird.
9. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim
Gasgeben alle überlagerten Befehle aufgehoben werden und in der
Normalstellung des Wählschalters (3, 30) für die automatische
Fahrweise (D) im dritten Gang angefahren wird.
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