DE3626100A1 - Steuereinrichtung zum selbsttaetigen schalten von stufenwechselgetrieben - Google Patents

Steuereinrichtung zum selbsttaetigen schalten von stufenwechselgetrieben

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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.
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.
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.
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.
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.
Bezugszeichen
  
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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