DE3878584T2

DE3878584T2 - Anzeige und fehlerindikator fuer eine halbautomatische steuerung eines mechanischen getriebes.

Info

Publication number: DE3878584T2
Application number: DE8888303555T
Authority: DE
Inventors: Michael William Dunkley; John Edmund Dunne; John Ernest Stainton
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2008-04-21
Also published as: JPH01160733A; AU611360B2; EP0291183A3; DE3878584D1; BR8802400A; CN88102799A; US4888577A; EP0291183B1; ES2039031T3; AU1636888A; IN169573B; CA1288162C; GB8711329D0; EP0291183A2

Description

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anzeige des Vorhandenseins und der Identität eines festgestellten Fahrzeugfehlerzustandes bei einem Fahrzeug, das mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige von gegenwärtig eingelegter und zulässigerweise einlegbaren Gangstufe(n) für ein einen manuell betätigten Schaltwähler und eine Anzeigevorrichtung enthaltendes Steuersystem, ausgerüstet ist, um das Wechseln oder Schalten von Getriebegangstufen in einem Fahrzeug automatisch zu steuern, während es dem Fahrzeugführer oder der Fahrzeugbedienungsperson ein Restmaß an Kontrolle überläßt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anzeige für ein Steuersystem für die halbautomatische Steuerung eines mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebes, das Mittel zur automatischen Ausführung von automatisch bestimmten und angezeigten, erlaubten und vom Fahrer gewählten Getriebestufenschaltvorgängen, einschließlich der automatischen Steuerung der Fahrzeughauptkupplung in allen Situationen, außer beim Anfahren aus dem Stand aufweist.

Stand der Technik:

Vollautomatische Getriebesysteme, sowohl für Schwerlastfahrzeuge wie Schwerlastkraftwagen und/oder Busse, als auch für Automobile, welche die Drosselklappenöffnungen oder -stellungen, Fahrzeuggeschwindigkeiten, Motordrehzahlen und ähnliches feststellen und dementsprechend das Fahrzeuggetriebe automatisch schalten, sind wohlbekannt im Stand der Technik. Solche vollautomatischen Geschwindigkeitswechselgetriebe, die Getriebe einschließen, bei denen unter Druck stehendes Fluid dazu benutzt wird, eines oder mehrere Bauteile reibschlüssig mit anderen Bauteilen oder einem Widerlager in Eingriff zu bringen, um eine gewählte Gangstufe zu erhalten, sind wohlbekannt ebenso wie automatisierte mechanische Getriebe, die elektronische und/oder pneumatische Logik und Betätigungselemente benutzen, um mechanische (d.h. formschlüssige) Kupplungen ein- und auszurücken, um eine gewünschte Gangstufe zu erhalten. Beispiele solcher Getriebe sind aus den U.S. Patenten Nr. 3,961,546; 4,081,065 und 4,361,060 zu ersehen, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hier aufgenommen sind.
Solche vollautomatischen Geschwindigkeitswechselgetriebe konnen unakzeptabel teuer sein, insbesondere für die groß ten Schwerlastfahrzeuge, die typischerweise nicht in hohen Stückzahlen verkauft werden. Zudem neigen solche automatischen Geschwindigkeitswechselgetriebe, die unter Druck stehendes Fluid und/oder Drehmomentwandler verwenden, dazu, relativ ineffizient im Sinne von zwischen ihrer Eingangs- und Ausgangswelle verlorengehender Leistung zu sein. Darüberhinaus möchten viele Fahrzeugführer die Auswahl der Gangstufen steuern, insbesondere weil sie den Straßenzustand und/oder die Last, die transportiert wird, vor sich sehen und/oder kennen. Schwerlastfahrzeuge müssen oft bei niedrigen Geschwindigkeiten präzise in enge Räume manovriert werden, wobei vollautomatische Getriebe dazu neigen, nur einen vorgegebenen niedrigen Gang einzulegen. Besonders zu Zeiten, wenn die Kraftstoffzufuhr zum Motor nicht vollkommen ist, wie es häufig zeitweilig bei jedem Fahrzeugsystem vorkommt, kann der Fahrzeugführer Schwierigkeiten haben, heikle Manöver mit einem vollautomatischen Getriebe auszuführen, besonders mit einem, das nicht mit einem mechanischen Kupplungspedal ausgerüstet sind, es sei denn der Fahrzeugführer betätigt mit seinem linken Fuß auch die Fahrzeugbremse.
Viele der Nachteile des Standes der Technik wurden minimiert oder eliminiert durch die Schaffung halbautomatischer mechanischer Getriebesteuerungen, welche die meisten Vorteile eines vollautomatischen Geschwindigkeitswechselgetriebes bieten, während sie ein Maß von Fahrerkontrolle erlauben, das über die Handeingriffs- und Kickdownmöglichkeiten hinausgeht, die normalerweise bei vollautomatischen Getriebesteuersystemen verfügbar sind.
Das obige wird dadurch erreicht, daß eine halbautomatische mechanische Getriebesteuerung (SAMT) geschaffen wird, bei der ein automatisches Schalten zwischen einer Vielzahl von Gangstufen gegeben ist, während normalerweise dem Fahrer erlaubt wird, die Wahl zu treffen, wann ein bestimmter Gangstufenwechsel erfolgen soll, ob die direkt darauffolgende Stufe nach oben oder unten gewählt werden soll oder eine oder mehrere Stufen übersprungen werden soll(en) und wann die Fahrzeughauptkupplung in einem niedrigen Gang oder Kriechgang schleifen lassen, d.h. unvollständig eingerückt, werden soll. Darüberhinaus verhindert das halbautomatische Steuersystem das Einlegen einer vom Fahrer gewählten hoheren Stufe, d.h. ein Hochschalten, das die Motordrehzahl unter die Leerlaufdrehzahl absinken lassen würde, d.h. das ein Abwürgen und/oder eine Uberlastung bei niedrigen Motordrehzahlen verursachen würde, und das Einlegen einer niedrigeren Stufe, d.h. ein Herunterschalten, wenn ein solcher Gangwechsel ein Überdrehen des Motors verursachen würde. Es wird bemerkt, daß bei manuellen mechanischen Getrieben durch unsachgemäßes Herunterschalten ein solches Überdrehen des Motors auftreten kann, selbst wenn die Motordrehzahl gegen ein Hochlaufen über die maximale Grenzdrehzahl hinaus begrenzt ist.
Bei einem anderen Teil des Standes der Technik halbautomatischer Getriebe werden nicht nur beide mechanisch unvorteilhaften Gangstufenwahlen verhindert, sondern es ist auch eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die anzeigt, ob bestimmte Hoch- oder Herunterschaltvorgänge, unter der Voraussetzung einer vorgegebenen Straßengeschwindigkeit und einer vorgegebenen eingelegten Gangstufe, zulässig sind.
Beispiele von solchen SAMT-Steuerungen sind aus dem U.S. Patent Nr. 4,648,290 zu ersehen, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hier mit aufgenommen ist.

Zusammenfassung der Erfindung:

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anzeige geschaffen, die zusätzlich dazu, daß sie eine Information bezüglich der gegenwärtig eingelegten Gangstufe und der zulässigerweise einlegbaren Gangstufen (im Hinblick auf festgestellte Fahrzeugparameter) liefert, auf derselben Anzeige das Vorhandensein eines System- und/oder Fahrzeugfehlers angibt und auch die Art des Fehlers identifiziert.
Das obige wird dadurch erreicht, daß eine Anzeige geschaffen wird, die einen ersten Abschnitt, der eine auf die gegenwärtig eingelegte Gangstufe hinweisende alpha-numerische Information anzeigt, einen zweiten Anzeigeabschnitt, der eine Information anzeigt, die auf die hochste zulässigerweise einlegbare Gangstufe hinweist und einem dritten Anzeigeabschnitt aufweist, der eine Information anzeigt die auf die niedrigste zulässigerweise einlegbare Gangstufe hinweist.
Bei Nichtvorhandensein eines festgestellten Systemfehlers zeigt der zweite Anzeigeabschnitt während des Betriebs null, ein, zwei oder drei Symbole an, die angeben, daß die maximal zulässige Anzahl aufeinander folgender Hochschaltvorgänge von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus Null, Eins, Zwei beziehungsweise Drei ist, während der dritte Anzeigeabschnitt null, ein, zwei oder drei Symbole anzeigt, die angeben, daß die maximal zulässige Anzahl von aufeinanderfolgender Herunterschaltvorgängen von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus Null, Eins, Zwei beziehungsweise Drei ist.
Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird der Fehler einem vorherbestimmten alpha-numerischen Fehlercode zugeordnet. Der Fehlercode wird im ersten Anzeigeabschnitt angezeigt, während der zweite und dritte Anzeigebereich veranlaßt werden, einen Anzeigezustand anzunehmen, der im Normalbetrieb nicht vorkommt, um so auf das Vorhandensein eines Systemfehlers hinzuweisen. Zum Beispiel ist das Aufleuchten und/oder EIN-AUS Blinken aller drei Symbole, sowohl im zweiten als auch im dritten Anzeigebereich, ein Hinweis auf einen Systemfehler, da sowohl drei Hoch- als auch drei Herunterschaltvorgänge von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus bei typischen 9 bis 16 Ganggetrieben gewöhnlich nicht gleichzeitig zulässig sind. Alternativ dazu kann einfach das EIN-AUS Blinken eines oder mehrerer Anzeigeabschnitte der Hinweis auf das Vorhandensein eines Systemfehlers sein (wenn ein solches EIN-AUS Blinken während des Normalbetriebes nicht auftritt).
Zusätzlich kann die Steuerung mit einer Rückstelleinrichtung versehen werden, vorzugsweise mit einer aufzeichnenden Rückstelleinrichtung, die, wenn ein Fehler nicht das sofortige Anhalten des Fahrzeuges erfordert, die Rückkehr der Normalanzeige erlaubt und eine Aufzeichnung der Kenntnisnahme des festgestellten Fehlers erstellt.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Anzeige für ein SAMT zu schaffen, die unter Benutzung derselben Anzeigeelemente, die für die Anzeige der gegenwärtig eingelegten und der zulässigerweise einlegbaren Gangstufe(n) verwendet werden, das Vorhandensein eines System- oder Fahrzeugfehlers angibt und einen vorherbestimmten Fehlercode anzeigt, der die Art des festgestellten Fehlers identifiziert.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden vom Durchlesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, im Zusammenhang betrachtet mit den beigefügten Zeichnungen, offenbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnung:

Figur 1 ist eine schematische Darstellung des halbautomatischen Geschwindigkeitswechselgetriebesystems der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung des Kontrollsystems des halbautomatischen Getriebes der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der handbetätigten Schaltsteuerung des Fahrers und der Anzeigevorrichtung.
Figur 3B ist eine vergr&ßerte Ansicht eines Teils der in Figur 3 dargestellten Anzeige.
Figur 4A ist eine Teilquerschnittsansicht der Hauptgetriebegruppe und Figur 4B ist eine Teilquerschnittsansicht der Hilfsgruppe des mechanischen Splitter-Verbundgetriebes, das von dem Steuersystem der vorliegenden Erfindung halbautomatisch gesteuert wird.
Figuren 5-8 zeigen mechanische Einzelheiten der Hilfsgruppe des gesperrten (blocked") Splitter-Verbundgetriebes der vorliegenden Erfindung.
Figur 9 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm die Logik und Steuerelektronik der halbautomatischen Getriebesteuerung.
Figur 10 stellt das Schaltlogikflußdiagramm für einen Verbund-Hochschaltvorgang dar.
Figur 11 stellt das Schaltlogikflußdiagramm auschließlich für Splitter-Hochschaltvorgänge dar.
Figur 12 stellt das Schaltlogikflußdiagramm ausschließlich für Splitter-Herunterschaltvorgänge dar.
Figur 13 stellt das Schaltlogikflußdiagramm für einen Verbund-Herunterschaltvorgang dar.
Figur 14 ist eine vergrößerte Ansicht einer alternativen Anzeige, welche dieselbe Information, wie die Anzeige in Figur 3B anzeigt.
Figur 15 ist eine vergrößerte Ansicht der Anzeige aus Figur 14, die das Vorhandensein eines Fehlers mit dem Fehlercode "18" anzeigt.
Figur 15A ist eine abweichende Fehleranzeige.
Figur 16 ist eine sinnbildliche Ansicht einer Rückstellwahlvorrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform:

In der vorliegenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform werden bestimmte Begriffe nur für beschreibende Zwecke verwendet und sind nicht einschränkend gemeint. Die Begriffe "aufwärts", "abwärts", "nach rechts" und "nach links" beziehen sich auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Begriffe "einwärts" und "auswärts" beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte der Vorrichtung oder eines Teils von ihr, die oder der beschrieben wird, zu beziehungsweise davon weg. Das vorstehende bezieht sich auf Ableitungen der Begriffe, die oben spezifisch erwähnt sind und Begriffe ähnlicher Bedeutung.
Der Begriff "Einfachgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zu bezeichnen, in dem die Bedienungsperson eine aus einer Vielzahl von einzelnen Ganguntersetzungen auswählen kann. Der Begriff "Verbundgetriebe" wird benutzt, um ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zu bezeichnen, das einen Hauptgetriebeteil und einen Hilfsgetriebeteil besitzt, die in Serie miteinander verbunden sind, wobei die im Hauptgetriebeteil ausgewählte Ganguntersetzung mit einer weiteren ausgewählten Ganguntersetzung im Hilfsgetriebeteil verbunden sein kann. Der Begriff "Splitter-Verbundgetriebe" bezeichnet, so wie hier benutzt, ein Verbundgetriebe, bei dem das Hilfsgetriebe dazu benutzt wird, verschiedene, wählbare Stufen zur Unterteilung der Gangstufe verfügbar zu machen, die im Hauptgetriebeteil ausgewählt wurde. Bei einem Splitter- Verbundgetriebe ist das Hauptgetriebe typischerweise mit relativ weiten Stufen ausgelegt, die durch die Hilfsgruppe aufgespalten oder unterteilt werden. Der Begriff "Hochschalten", so wie hierin benutzt, soll das Schalten von einer niedrigeren Geschwindigkeitsgangstufe in eine höhere Geschwindigkeitsgangstufe bedeuten. Der Begriff "Herunterschalten", so wie hierin benutzt, soll das Schalten von einer höheren Geschwindigkeitsgangstufe in eine niedrigere Geschwindigkeitsgangstufe bedeuten. Die Begriffe "Niedriggeschwindigkeitsgang", "niedriger Gang" und/oder "erster Gang", so wie hier benutzt, sollen alle diernenige Gangstufe bezeichnen, die für den Betrieb mit der niedrigsten Vorwärtsgeschwindigkeit in einem Getriebe oder einer Getriebegruppe benutzt werden, d.h. den Satz von Gängen, der das größte Untersetzungsverhältnis relativ zur Eingangswelle des Getriebes hat.
Eine "ausgewählte Richtung" des Schaltvorganges bezieht sich auf die Auswahl entweder eines einfachen oder eines mehrfachen Hoch- oder Herunterschaltvorganges aus einer bestimmten Gangstufe. Der "Schaltsprung" zwischen Gangstufen bezieht sich auf die Anzahl der wählbaren Stufen zwischen zwei gegebenen Stufen, zum Beispiel ist die dritte Geschwindigkeits- oder Gangstufe um eine (1) beziehungsweise zwei (2) Stufe(n) gegen die vierte beziehungsweise fünfte Geschwindigkeit versetzt beide Male in Herunterschaltrichtung
Der Begriff "geperrtes ("blocked") Getriebe" oder "gesperrte ("blocked") Getriebegruppe" soll ein Geschwindigkeitswechselgetriebe oder eine Geschwindigkeitswechselgetriebegruppe mit permanentem Zahneingriff bezeichen, bei dem bzw. bei der ein aus einer Mehrzahl von axial verschiebbaren Zahnrädern ausgewähltes Zahnrad zufolge einer Axialbewegung aus dessen Neutralstellung in dessen Eingriffsstellung und mittels einer federnd vorgespannten positiven Kupplung, mit einer Welle unverdrehbar gekuppelt wird, und eine Sperre ("Blocker") dazu benutzt wird, diese Eingriffnahme so lange zu verhindern, bis die Teile der formschlüssigen Kupplung im wesentlichen synchron umlaufen, wobei diese Synchronbedingung durch eine solche manuelle und/oder automatische Beeinflussung der Eingangsund/oder der Ausgangswelle des Getriebes erreicht wird, daß zwischen den beiden die Synchronbedingung durchlaufen wird, nicht aber typischerweise durch einen reibschlüssigen Kontakt zwischen den ausgewählten Kupplungsteilen, der ausreicht, um einen der Kupplungsteile und das damit verbundene Gerät mit dem anderen Kupplungsteil umlaufen zu lassen. Gesperrte Getriebe und/oder -getriebegruppen sind in den U. S. Patenten Nr. 3,799,002; 3,924,484; 4,192,196 und 4,440,037 dargestellt, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hier mit aufgenommen werden.
Die Anzeige der vorliegenden Erfindung ist im Prinzip auf jede Art von mechanischem Geschwindigkeitswechselgetriebe anwendbar. Die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist jedoch besonders vorteilhaft anwendbar bei halbautomatischen mechanischen Splitter-Verbundgetrieben von der Art, die eine nicht-synchronisierte, nicht-gesperrte ("non-blocked") Hauptgetriebegruppe in Serie mit einer Hilfsgruppe von der Art eines gesperrten Splittergetriebes haben. Solche Getriebe sind im Stand der Technik bekannt und werden als "halb-gesperrte" ("semi-blocked") Getriebe bezeichnet; sie sind im U.S. Patent Nr. 4,648,290 und in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 82303586.2, veröffentlicht am 9. Februar 1983 (EP-A-0071353) und der Europäischen Patentanmeldung Nr. 83307061.8, veröffentllicht am 5. September 1984 (EP-A-0117342) , beschrieben und dargestellt, deren Offenbarungen und Veröffentlichungen durch Bezugnahme hier mit aufgenommen werden.
Bezugnehmend auf Figur 1 wird die Schwellen- oder Ansprechposition eines fahrerbedienten Gaspedals 24 von einem Sensor 22 festgestellt und in eine Zentraleinheit 38 eingespeist, die auch Eingangsgroßen bezüglich der Motordrehzahl von einem Sensor 28 und/oder zur Drehzahl der Getriebeeingangswelle von einem Sensor 32, zur Drehzahl der Getriebeausgangswelle von einem Sensor 36 und über die positive oder negative Betätigung des Gangschalthebels oder "joy stick" 1 des Fahrers, der in großer Einzelheit weiter unten beschrieben wird, empfängt. Es versteht sich, daß die Motordrehzahl ein Maß für die Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist und umgekehrt, insbesondere wenn die Kupplung 16 schlupflos eingerückt ist.
Steuerlogikschaltkreise, Sensoren und Betätigungselemente des Getriebesystems 10, wie sie in den Figuren 1 und 2 angegeben sind, konnen so sein wie sie im U.S. Patent Nr. 4,361,060 offenbart sind, dessen Offenbarung durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Im einzelnen empfängt die Zentraleinheit 38 Eingangsgrößen, verarbeitet dieselben nach vorbestimmten logischen Regeln und liefert Ausgangssignale an pneumatische und/oder elektrische Betätigungselemente zur Steuerung einer Auspuffbremse 17 und/oder einer Eingangswellenbremse 18 für schnelle Hochschaltvorgänge und an eine automatische Kraftstoffsteuerung 26, um die Kraftstoffversorgung zum Motor 14 kurzfristig zu erhöhen ("to blip") , um vorbereitend für einen Herunterschaltvorgang eine schnelle synchrone Drehbewegung zu erhalten, an eine Kupplungssteuerung durch das Betätigungselement 30 und an eine Gangstufenschaltung durch das Getriebebetätigungselement 34. Die Zentraleinheit sendet auch Befehlsausgangssignale zur Anzeige 2, die in großerer Einzelheit weiter unten beschrieben wird. Das halbautomatische Getriebesystem 10 umfaßt zusätzlich eine gewöhnliche fußbediente fahrerbetätigte Kupplungssteuerung 3, die ausschließlich zum Anfahren aus dem Stand und/oder für Kriechmanöversitutationen bei niedrigen Geschwindigkeiten vorgesehen ist. Das halbautomatische mechanische Getriebesystem 10 beinhaltet außerdem Strom- und/oder Druckluftversorgungsquellen (nicht dargestellt)
Wie hierin benutzt bezeichnet der Begriff "blip" eine zeitweilige Erh6hung der Kraftstoffzufuhr zum Motor 14, während der Begriff "dip" eine momentane Absenkung bei der Kraftstoffzufuhr zum Motor bezeichnet. Die Begriffe "blip" und "dip" sind normalerweise verknüpft mit einer automatischen, steuerungsbefohlenen Erhöhung oder Absenkung der Kraftstoffzufuhr zum Motor, unabhängig von der vom Fahrer gewählten Position des fahrerbetätigten Gaspedals 24.
Wie man unter Bezugnahme auf Figur 3 sehen kann, kann die Zentraleinheit 38 vorzugsweise in einem Kasten oder Gehäuse 38A untergebracht sein, wobei dieses Gehäuse die eine Hochschaltanzeige 2', eine Herunterschaltanzeige 2'' und eine Anzeige 2''' für die gegenwärtig eingelegte Gangstufe aufweisende Anzeigetafel 2, den Gangwahlschalter 1, wahlweise einen Rückwärtsgangentriegelungsknopf 1A, ebenso wie eine elektronische Schaltung der Zentraleinheit 38B trägt.
Das Schema des Steuersystems des halbautomatischen mechanischen Getriebesystems 10 ist auch in Figur 2 dargestellt.
Bezugnehmend auf Figur 3B enthält die Anzeige 2 den Hochschaltanzeigeabschnitt 2', den Kerunterschaltanzeigeabschnitt 2'' und den Anzeigeabschnitt 2''' für die gegenwärtig eingelegte Gangstufe. Wie dargestellt, zeigt der Anzeigeabschnitt 2''' für die gegenwärtig eingelegte Gangstufe gerade eine "6" an, was darauf hinweist, daß das Fahrzeuggetriebe im sechsten (6.) Gang arbeitet. Der Hochschaltanzeigeabschnitt 2' hat drei Linien, die die maximale Anzahl der zulässigen aufeinanderfolgenden Hochschalt- Vorgänge angeben, welche gemäß der festgestellten Eingabeparameter, wie festgestellte Motor- oder Eingangswellendrehzahl und festgestellte Ausgangswellendrehzahl, welche gemäß der vorgegebenen logischen Regeln oder des Programms verarbeitet werden, zulässig sind. In der vorliegenden Situation weisen die drei Linien darauf hin, daß ein einfaches, doppeltes oder dreifaches Hochschalten zulässig ist. Demgemäß kann der Fahrer einen zulässigen Schaltvorgang entweder direkt in den siebten (7.) oder achten (8.) oder neunten Gang (9.) wählen. Der Herunterschaltanzeigeabschnitt 2'' hat zwei Linien, die die maximale Anzahl der zulässigen aufeinander folgenden Herunterschaltvorgänge angeben, die gemäß der festgestellten Eingabeparameter, welche entsprechend der vorgegebenen logischen Regeln oder des Programms verarbeitet werden, erlaubt sind. In der vorliegenden Situation weisen die zwei Linien der Anzeige 2'' darauf hin, daß das Getriebe entweder in den fünften (5.) oder den vierten (4.) Gang zulässigerweise heruntergeschaltet werden kann.
Kurz gesagt wird die Zulässigkeit eines möglichen Hoch- oder Herunterschaltvorganges durch Vergleich der bei Abschluß eines solchen Hoch- oder Herunterschaltvorganges, unter der Annahme einer im wesentlichen konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit und vollständig eingerückten Hauptkupplung, zu erwartenden Motordrehzahl mit einem festen Bereich der maximal und minimal zulässigen Motordrehzahl bestimmt. Die Zentraleinheit 38 gibt keine Befehlssignale ab, um einen ausgewählten unzulässigen Gangwechsel auszuführen. Vorzugsweise wird die Zentraleinheit den Gangstufenwechsel ausführen, der dem vom Fahrer ausgewählten am nächsten liegt. Sollte zum Beispiel der Fahrer, unter der Annahme der Bedingungen, auf die die Anzeige 2 in Figur 3B hinweist, ein Herunterschalten in den dritten Gang wählen, so wird ein solcher Herunterschaltvorgang von der Zentraleinheit nicht ausgeführt, weil er unzulässig ist. Vielmehr wird in der bevorzugten Ausführungsform die Zentraleinheit 38 Befehlsausgangssignale für ein doppeltes Herunterschalten vom sechsten Gang in den vierten Gang abgeben. Ein unzulässiger Gangstufenwechsel wird nicht nur zurückgewiesen, sondern der Fahrer wird von der Anzeige 2 normalerweise schon vorher darauf hingewiesen worden sein, daß die Gangstufe nie hätte angestrebt oder ausgewählt werden sollen. Es wird hervorgehoben, daß die Kriterien, um zu entscheiden, ob ein gewählter Stufenwechsel zulässig oder unzulässig ist, einzig auf der gegenwärtig eingelegten Gangstufe und der Motordrehzahl beruhen, die bei einer konstanten Ausgangsdrehzahl erreicht würde, wenn ein unmittelbarer Wechsel in die gewählte Stufe vollzogen würde.
Die Anzeige 2 liefert der Bedienungsperson einen Hinweis, welche Hoch- und Herunterschaltvorgänge zulässig sind und welche Hoch- und Herunterschaltvorgänge unzulässig sind. Sollte der Fahrer die Warnung nicht beachten, wird die Zentraleinheit 38 keine unzulässigen Schaltbefehle erzeugen, selbst wenn eine Synchronisation der mechanischen Klauenkupplungsteile durch das System erreicht werden konnte.
Wenn die Hochschaltanzeige 2' leer ist, ist kein Hochschaltvorgang erlaubt, und der Fahrer fährt wahrscheinlich mit einer sehr niedrigen ökonomischen Motordrehzahl. Ist umgekehrt die Herunterschaltanzeige 2'' leer, d.h. werden darin keine horizontalen Linien angezeigt, so ist kein Herunterschalten erlaubt, und maximales Drehmoment, maximale Beschleunigung oder Steigfähigkeit werden wahrscheinlich schon mit der gegenwärtig eingelegten Gangstufe in dem System verfügbar sein. Gangwechsel werden immer erreicht, ohne daß die Bedienungsperson die Hauptkupplung 16 manuell mittels des mechanischen fahrerbetätigten Kupplungspedals 3 ein- und/oder ausruckt, welches normalerweise nur für das Anfahren aus dem Stand, das Zurücksetzen oder das Man5vrieren in Lagerhallen usw. benutzt wird, wie eben Fahrzeugkupplungen herkömmlich benutzt werden.
Um das Getriebe 12 zu schalten, bewegt der Fahrer den Hebel 1 aus der Lage, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, vorwärts (für Hochschaltvorgänge) und rückwärts (für Herunterschaltvorgänge). Um einen einzigen Hochschaltvorgang zu wählen, d.h. ein Schalten in den siebten Gang, bewegt die Bedienungsperson den Hebel 1 einmal vorwärts, und der Hebel wird anschließend unter Vorspannung in seine Leerlauf- oder Mittellage zurückkehren. Wenn wie gezeigt die Bedienungsperson im sechsten Gang den Hebel in schneller Folge drei Mal vorwärts bewegt, und ihn dabei jedes Mal zur Ruhe kommen läßt, wird sie tatsächlich zwei Gänge uberspringen und fast augenblicklich einen Sprungschaltvorgang direkt in den neunten Gang erreichen, d.h. der siebte und der achte Gang werden nicht eingelegt. Demgemäß können Mehrfach- oder Sprungschaltvorgänge unter Benutzung der halbautomatischen Steuerung der vorliegenden Erfindung befohlen werden. Das Auskuppeln der Hauptkupplung 16 und die Synchronisation der ausgewählten Klauenkupplungsteile, die zu der ausgewählten Gangstufe gehören, werden schnell und automatisch durch automatische Drosselklappen- und Kupplungssteuerung und Abbremsen der Eingangswelle und/oder des Motors erreicht. Das Steuersystem ist halbautomatisch, und der Fahrer muß nach seinem Ermessen nur entscheiden, wann hoch- oder herunterzuschalten ist, wieviele Gangstufen hoch- oder herunterzuschalten sind, aber er ist nicht gezwungen den Ganghebel, das Gaspedal und die Kupplungsbetätigung miteinander zu koordinieren. Hat der Fahrer einmal eine zulässige Gangstufe ausgewählt, so wird die Drosselklappe kurzzeitig geöffnet ("blipped") , um die notwendige Synchronisation während eines Herunterschaltvorganges zu erzielen, oder sie wird geschlossen ("dipped"), um die notwendige Synchronisation während eines Hochschaltvorganges zu erreichen, wobei das alles für den Fahrer automatisch von der Zentraleinheit 38 getan wird. Der Rückwärtsbetrieb kann nur aus der Leerlauf- oder Ruheposition erreicht werden und wird dann durch ein Zurückbewegen des Steuerhebels 1 aus der gegenwärtig eingelegten Leerlaufposition erreicht. Um ein unabsichtliches Herunterschalten in den Rückwärtsgang zu verhindern, kann ein Rückwärtsgangknopf 1A vorgesehen sein, der gedrückt werden muß, bevor die Zentraleinheit eine Zurückbewegung des sich in der Leerlaufposition befindenden Steuerhebels 1 als eine Aufforderung zum Rückwärtsbetrieb interpretiert.
Hochschalt- und/oder Herunterschaltvorgänge, die sich sowohl auf die Haupt- als auch die Hilfsgruppe erstrecken, d.h. Verbundschaltvorgange, sind für den Fahrer genauso einfach zu erreichen wie solche, die sich nur auf den Hilfsbereich erstrecken, d.h. ein Splittergetriebe-Schalt- Vorgang. In solchen Getrieben, die mit mehrfachen Rückwärtsgangstufen ausgerüstet sind, kann das Getriebe, wie angedeutet, durch die Zurück- und Vorbewegung des Steuerhebels in niedrigere Rückwärtsgangstufen herunterbzw. in höhere Rückwärtsgangstufen hinaufgeschaltet werden. Natürlich kann jede Art von Kippschalter oder Druckknopf, der am Ende des Gangschalthebels angebracht sein kann, an Stelle des Rückwärtsgangentriegelungsknopfes 1A verwendet werden.
Es versteht sich, daß ein einziger Steuerhebel, der in einer gegebenen Richtung vor und zurück beweglich ist, um einen Vorwärts- bzw. Rückwärtsbetrieb zu wählen, und der sodann in einer transversalen Richtung beweglich ist, um entweder einfache oder mehrfache Hoch- und Herunterschaltvorgänge zu wählen, von der Art wie in der U.S. Patentschrift Nr. 4,442,730 offenbart, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier mit aufgenommen ist, an die Stelle für den dargestellten Steuerhebel 1 gesetzt werden kann.
Es ist ein weiteres wichtiges und vorteilhaftes Merkmal des beschriebenen halbautomatischen Steuersystems, daß wann immer das Fahrzeug zum vollständigen Stillstand gebracht, die Kupplung 16 mittels des Fußpedals 3 fahrerbetätigt ausgerückt und der Hebel 1 einmal in die Herunterschaltrichtung bewegt wurden, die Steuerung das Getriebe 12 automatisch in die höchste zulässige Anfahrgangstufe schaltet, was Sprungschaltvorgänge über eine große Zahl von dazwischenliegenden Gangstufen bedeuten kann. Zum Beispiel bei einem Getriebe mit zwölf Vorwärtsgeschwindigkeiten kann die höchste zulässige Anfahrstufe der dritte Gang sein. Eine weitere Hebelbewegung in der Herunterschaltrichtung würde das Getriebe für ein schnelleres oder ein leichtes bergauf Anfahren usw. in den zweiten Gang schalten. Die Bedienungsperson kann im Stillstand oder in Bewegung immer eine Gangstufe aus den zulässigen Gangstufen auswählen. Die fahrerbetätigte Kupplung ist nur vorgesehen für den Gebrauch vor dem Anhalten, für das Ausrücken des Getriebes und um ein Abwürgen zu vermeiden und während des Anfahrens aus dem Stillstand in einer der zulässigen Anfahrgangstufen. Wenn während eines halbautomatischen Schaltvorganges der Fahrer die fahrerbetätigte Kupplung bedient, wird der sich im Ablauf befindliche Gangwechsel unterbrochen und erst nach dem Wiedereinrücken der fahrerbetätigten Kupplung fortgesetzt.
Als ein wahlweise vorhandenes Merkmal wird, wenn in einer Notfallsituation, wie beim Auftauchen eines Hindernisses auf der Straße usw., der Fahrer das Fahrzeug anhält, ohne die fahrerbetätigte Kupplung auszurücken, die sehr niedrige Straßengeschwindigkeit festgestellt, und die Kupplung 16 kann sodann automatisch ausgerückt werden. So ein automatischer Auskuppelvorgang verhindert das Abwürgen des Motors und erhält folglich die Lenkung und andere motorgetriebene Funktionen betriebsfähig. Um das Fahrzeug wieder in Bewegung zu setzen, rückt die Bedienungsperson die Kupplung 16 mit dem Fuß aus, und sie bewegt den Schalthebei 1 in die Herunterschaltrichtung, um wieder die h6chste zulässige Anfahrgangstufe zu wählen.
Wenn die Bedienungssperson die Fahrzeugmotordrehzahl unter ein zulässiges Drehmomentniveau (wie zum Beispiel 800-1200 U/min bei einem typischen Schwerlastfahrzeugdieselmotor) abfallen läßt wie das in einer Situation in dichtem Verkehr vorkommen kann, so wird, als ein zusätzliches wahlweise vorhandenes Merkmal, eine einzige Herunterschaltbewegung des Steuerhebels 1 das Getriebe automatisch veranlassen auf die niedrigste für die gegenwärtig festgestellten Betriebsbedingungen zulässige Gangstufe herunterzuschalten. Demgemäß wird die maximal verfügbare Fahrzeugbeschleunigung unter solchen Bedingungen automatisch als Folge einer einzigen Bewegung des Hebels 1 in der Herunterschaltrichtung erreicht.
Bezugnehmend auf Figur 4A hat der Haupt- oder Vorderabschnitt des Getriebes 12 vier wählbare Vorwärtsfahrstufen mit ziemlich großen Abstufungen. Er hat keine Synchronisation oder Sperren ("blockers") und wird normalerweise mit von dem Motor durch die Hauptkupplung 16 abgetrennter Getriebeeingangswelle geschaltet. Die Ausgangswelle 68 der Hauptgetriebegruppe ist so leicht wie möglich, um das Trägheitsmoment zu minimieren, so daß eine genaue Synchronisation der Hilfsgruppe nicht erforderlich ist. Die Hauptgruppe besitzt zwei Vorgelegewellen, die die Vorgelegewellenzahnräder 74 und 76 tragen, welche in permanentem Eingriff mit den Hauptwellenzahnrädern 80 und 82 stehen, wobei diese Hauptwellenzahnräder wahlweise formschlüssig jeweils einzeln mittels Klauenkupplungen 96 mit der Hauptwelle 68 gekuppelt werden können.
In Figur 4B sind gleichartige Doppel-Vorgelegewellenmechanismen beteiligt, nur daß jede Hauptwellenzahnradauswahl gesperrt ist, wenn nicht vorher zwei Bedingungen erfüllt worden sind. Diese sind, erstens, daß der Haupt- oder Vorderabschnitt, um das Trägheitsmoment zu minimieren, in der Leerlaufstellung ist, und zweitens daß die jeweilige Synchronisation der zugeordneten Klauenkupplungsteile wenigstens kurzfristig erreicht wird, d.h. ein Durchlaufen der Synchronbedingung. Die Sperren ("blockers") , wie zum Beispiel 172 auf jedem Hauptwellenzahnrad 154 der Hilfsgruppe, erzielen das auf mechanische Weise. Die Sperre 172 ist auf dem Klauenkupplungsteil 164 drehfest mit einem gewissen Maß relativer Drehbeweglichkeit angeordnet. Das Klauenkupplungsteil 164 ist mit der Hauptwelle 68 profilverzahnt. Die Sperre 172 will wegen der Mitnahmewirkung der Reibteile 232 und 234 mit dem Hauptwellenzahnrad (in permanentem Eingriff mit den Vorgelegewellenzahnrädern) rotieren und wird sich relativ zu dem Klauenkupplungsteil 164 innerhalb der zulässigen Grenzen der Relativdrehbewegung verdrehen. Erst beim Durchlaufen der Synchronbedingung wird die Sperre relativ zu dem Klauenkupplungsteil in eine Stellung gedreht, in der ein ausgewähltes oder vorgewähltes Hauptwellenzahnrades tatsächlich eingerückt werden kann. Auf der Sperre und auf dem Klauenkupplungsteil 212 sind Kegelflächen 218, 220 bzw. 222, 224 vorgesehen, die eine Nichtsynchronisation innerhalb relativ enger Grenzen erlauben, vorausgesetzt daß das Trägheitsmoment dadurch minimiert ist, daß sich die Hauptgruppe bereits in der Leerlaufstellung befindet.
Der Aufbau des Getriebes 12 und der gesperrten ("blocked") Klauenkupplungsteile, die in der Hilfsgetriebegruppe des Getriebes 12 benutzt werden, ist im Stand der Technik bekannt und in gr£ßerer Einzelheit aus den oben erwähnten U.S. Patenten Nr. 3,799,002; 3,921,469; 3,924,848; 4,194,410; 4,440,037; und den veröffentlichten Europäischen Patentanmeldungen EP-A-0071353 und EP-A-0117342 zu ersehen. Dieser Aufbau ist ebenso in den Figuren 5-8 dargestellt und wird hierin nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Der typische Ablauf der Bestimmung einer zulässigen Gangstufe und der Stufenwechselvorgang des Steuersystems der Erfindung werden nun weitergehend erklärt.
Die Funktionen und Komponenten des halbautomatischen Getriebes sind der Gangstufenwechselwahlschalter oder -hebel 1, die Anzeigetafel 2, der Steuerungskasten 38, die Drehzahlsensoren 32, 36, die Motor-(kraftstoff-)steuerung 26, die Drosselklappen- und Kupplungssensoren 22, 3 (ermitteln das Niederdrücken durch den Fahrer), die elektropneumatische Steuerung der Schaltvorgänge, der Kupplung und der Bremsen (unter Benutzung des Vakuums im Saugrohr des Motors, falls nötig zusammen mit einem Vakuumservostelleinrichtung), die Eingangswellenbremsen 17 und/oder 18 und deren Betätigungselemente, Steuerkabel und das Kupplungsbetätigungselement 30.
Bezugnehmend auf die Teile 1, 2 und die zentrale Steuereinheit 38, so geben diese die Gangwechselanforderungen des Fahrers ein, sagen ihm in welchem Gang er sich gerade befindet, und welche anderen Gangstufen er im Augenblick aufgrund des festgestellten Motor- und Fahrzeugzustandes wählen kann, um einen Schaltvorgang und zwar sowohl einen Einfach- als auch einen Sprungschaltvorgang zu vollenden.
Schaltvorgänge werden durch einfaches oder mehrfaches Bewegen des Schalthebels 1, entweder vorwarts für Hochschaltvorgänge oder rückwärts für Herunterschaltvorgänge bewerkstelligt. Der Gangschalthebel ist so federnd vorgespannt, daß er in die Ruhe- oder Vertikalstellung zurückkehrt, und eine Bewegung des Hebels löst eine Schaltsteuerung aus.
Die Steuerung des Motors geschieht durch die Kraftstoff- Steuerung 26, zu der zwei (2) Magnetventile gehoren; eines gehört dazu, um die Motordrehzahl kurzfristig abzusenken und das andere, um die Motordrehzahl kurzfristig zu erhöhen. Das Absenken wird nicht nur für Hochschaltvorgänge benutzt sondern auch vor Herunterschaltvorgängen, um den Antriebsstrang zu unterbrechen. Ein doppelt wirkender pneumatischer Kolben in back-to-back-Anordnung, der den Magnetventilen untergeordnet ist bewirkt eine Servopumpenbetätigung, die gegebenenfalls arbeitet, ohne daß es der Fahrer spürt. Diese Einheiten reagieren auf Signale von der elektronischen Schalteinrichtung. Ein "elektronisches Gaspedal" oder eine vollelektronische Motorsteuerung konnen in dem System aufgenommen werden.
Damit das System korrekt arbeitet ist es notwendig, das Auftreten voller Kupplungs- und von Teilgasbetätigungen zu erkennen; das wird erreicht durch die Anordnung von (Mikro- oder Annäherungs-) Schaltern wenigstens an dem vollen Bewegungsweg der Kupplungs- und der anfänglichen Gaspedalbewegungen der Fußpedale des Fahrers.
Das Getriebetätigungselement 34 umfaßt einen elektro-pneumatischen ("EP") Verteiler und ist bevorzugt in zwei Baugruppen untergliedert. Die erste ist den Vordergetriebeund die zweite den Hintergetriebebetätigungen zugeordnet. Der EP-Verteiler ist ein Verteiler, der von Magnetventilen gesteuert wird und mit den Zylindern verbunden ist, welche die Schaltkolben enthalten.
Das Betätigungselement 34 beinhaltet ebenso eine Schalteinheit mit zugehörigen Luftkolben, die durch die Servobetätigung des zugeordneten EP-Ventils so bewegt werden, wie es von dem elektronischen Steuerkasten 38 veranlaßt wird.
Der Fahrer könnte wie folgt angewiesen werden: Das Fahrzeug sei stillstehend, der Luftdruck auf dem richtigen Niveau, die Handbremse angezogen, die Kupplung ausgerückt und das Gaspedal im Leerlauf. Auf der Anzeigeeinheit wird Getriebeleerlaufstellung angezeigt. Der Fahrer bewegt den Ganghebel einmal vorwärts und bereitet auf diese Weise die Einheit darauf vor im niedrigsten Gang anzufahren. Kein Gang ist bis jetzt eingelegt worden. Das Kupplungspedal wird niedergedrückt werden, und der Mikroschalter wird im Maße des Pedalweges betätigt.
Mit dem Einrücken des ersten Ganges, dem Loslassen des Kupplungspedales und dem Betätigen des Gashebels bei gelöster Handbremse, bewegt sich das Fahrzeug und eine normale Beschleunigung folgt. Bei der gewünschten Geschwindigkeit kann der Fahrer die nächst hohere Gangstufe durch eine einzige Vorwärtsbetätigung des Ganghebels wählen. Bei Geschwindigkeit Null bringt eine Bewegung des Hebels das Getriebe aus dem Zustand, in dem das Fahrzeug zum Stillstand kam, in einen Anfahrgang zurück.
Die visuelle Anzeige befindet sich in einer solchen Lage, daß der passende Gang angezeigt wird, ohne daß der Fahrer seine Aufmerksamkeit vollkommen von der vor ihm liegenden Straße abzuwenden braucht, auch ein Hinweis auf die Drehzahländerung, die notwendig ist, um den Schaltvorgang abzuschließen, kann gemacht werden.
Die elektronische Schalteinrichtung, einschließlich der CPU 38 empfängt die Befehle des Fahrers von der Gangwahleinheit, Drehzahlsignale von den Getriebeeingangs- und Ausgangswellen und sendet Befehle an den EP-Verteiler, die Schalteinheit, die Hochschalt-Trägheitsmomentbremse, an die Motor- und Kupplungssteuerung. Die Schalteinrichtung wird einschließlich der eingehenden Signale so gestaltet, daß halbautomatisches Schalten bewerkstelligt wird.
Die Eingangssignale kommen auch von den Drehzahlsensoren, wobei diese Einheiten, wenn man sowohl Eingangs- als auch Ausgangswellen betrachtet, identisch sind und eine genaue Drehzahlerfassung über Motordrehzahlbereiche von 400 (Leerlauf) bis 2600 U/min (abgeregeltes Maximum) liefern.
Die Steuerung des Motors geschieht in zwei (2) Bauelementen. Die Elektronik untersucht die Zustände zwischen den Getriebeeingangs- und Ausgangswellendrehzahlen, und wenn ein Hochschalten möglich ist, findet eine automatische Auslösung von den Steuerungen der Drosselklappe, der Kupplung und der Hochschaltbremsen statt, wodurch eine Synchronisation und ein Einrücken des zweiten Ganges erzielt werden. Anschließend an das Einrücken des zweiten Ganges wird die Hochschaltbremse gelöst (vorheriges Lösen kann wenn notig ausgelöst werden) und die Kupplungs- und Motorsteuerungen werden in den Ausgangszustand zurückgebracht. Der Ablauf wird, da er automatisch ist, so schnell sein, daß ein minimaler Verlust der Fahrzeugleistung eintritt, und es für das Fahrzeug fast unmöglich ist, aus einem Zustand der Bewegung in einen Zustand der Nichtbewegung überzugehen. So etwas könnte passieren, wenn die Drosselklappenbetätigung dem Gutdünken des Fahrers unterworfen wäre. Dieser Ablauf kann, wenn es die Bedingungen erlauben, durch alle Gänge hindurch wiederholt werden, bis die hochste Gangstufe erreicht ist.
Herunterschaltvorgänge sind notwendig, wenn die Motordrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter ungünstigen Ladungs-/Straßenbedingungen absinken und jederzeit ein Herunterschalten angefordert werden kann. Die Ausführung des Schaltvorganges kann jedoch nur bewerkstelligt werden, wenn ein ausreichender Motordrehzahlbereich zur Verfügung steht, um eine Synchronisation zu erreichen. Unter der Annahme, daß die betreffenden Bedingungen herrschen, wird dann einer der beiden Abläufe auftreten. Der Ablauf hängt davon ab, ob der Schaltvorgang nur das Hintergetriebe betrifft, oder ob es ein Verbundschaltvorgang ist, der sowohl Vorder- als auch Hintergetriebe betrifft.

Splitter-Schaltvorgang - nur Hilfsgruppe:

Mit dem Signal für einen einzelnen Schaltvorgang im hinteren Getriebe wird der Gang im hinteren Getriebe ausgewählt, die Absenkungssequenz der Brennstoffzufuhr ("throttle dip") (Kraftstoffpumpe in Richtung Leerlauf) wird für eine Zeitspanne eingeleitet, die ausreicht, um den Antriebsstrang zu unterbrechen und das Ausrücken zu ermöglichen. Die Kupplung wird ebenfalls ausgerückt und dann wieder eingerückt. Die Absenkungssequenz für die Brennstoffzufuhr wird beendet und eine Periode der Erhöhung der Brennstoffzufuhr (Kraftstoffpumpe in Richtung Vollgas) beginnt. Bei der Feststellung von Synchronitat veranlaßt der Splitter-Mechanismus das Einrücken in den niedrigeren Gang, die Periode der Erhöhung der Brennstoffzufuhr wird beendet und die Drosselklappe wird in den Zustand zurückversetzt, der vom Fahrer verlangt wird.

Verbundschaltvorgang - Haupt- und Hilfsgruppe:

Bei einem Verbund- (Haupt- und Hilfsgruppen-) schaltvorgang ist der Schaltablauf nur geringfügig unterschiedlich. Die Abfolge bis zu einschließlich dem ersten Kupplungsausrükken bleibt dieselbe, aber dann schließt sich der folgende Ablauf an. Im Vordergetriebe ist Leerlauf gewählt, während die Kupplung für eine angemessene Zeitdauer immer noch ausgerückt ist. Die Kupplung wird dann wieder eingerückt, das Signal für die Absenkung der Brennstoffzufuhr wird gelöscht und die Erhohung der Brennstoffzufuhr ("throttle blip") aktiviert. Bei der Feststellung von Synchronität wird die Erhßhung der Brennstoffzufuhr beendet nach einer angemessenen Verz£gerungszeit erfolgt das Einrücken des Vordergetriebes.
Die obigen Abfolgen sind in den Flußdiagrammen der Figuren 10-13 dargestellt.

Elektronik, um die obigen Flußdiagramme zu verwirklichen:

Elektronik wird benutzt, um die pneumatischen Steuerleitungen zu dem Schaltgehäuse, den Motordrehzahl-, den Kupplungs- und den Trägheitsbremsebetätigungselementen zu steuern. Sie verhindert ebenso nichterlaubte Gangwechsel und liefert eine Anzeige des gegenwärtigen Ganges und des oder der für Schaltvorgänge verfügbaren Ganges oder Gange. Die Eingangsgrößen, auf welche die Elektronik anspricht, sind Ganghebelbefehlssignale, Eingangswellendrehzahl, Ausgangswellendrehzahl, Drosselklappenschwellenposition und Kupplungspedalposition (ob niedergedrückt oder nicht). Die Elektronik, die Figur 9 zeigt, ist in schematischer Blockdarstellung. Der tatsächliche Wert der Straßengeschwindigkeits-Signalfrequenz wird gemessen und ein entsprechender Satz binärer Zahlenwerte erzeugt, welcher der in allen Gängen verfügbaren Höchstgeschwindigkeit entspricht, d.h. die Binärzahl 1 tritt bei der Höchstgeschwindigkeit im ersten Gang auf, bis hinauf zur Binärzahl 11, die bei der im elften Gang verfügbaren Höchstgeschwindigkeit auftritt.
Dieser tatsächlichen Straßengeschwindigkeits-Binärzahl wird eine binäre 3 zuaddiert und sowohl dieser addierte Wert, als auch die Binärzahl der tatsächlichen Geschwindikeit werden an zwei binäre Komparatoren gegeben, deren andere Eingangsgröße vom gegenwärtigen, tatsächlichen Gang kommt. Die andere Eingangsgröße zu jedem Komparator hat auf die registrierte, eingelegte Gangstufe angesprochen, die bei dem entsprechenden binären Höchstgeschwindigkeitszahlensatz geliefert wird. Dies führt dazu, daß ein "Fenster" der bei einer beliebigen tatsächlichen Straßengeschwindigkeit verfügbaren Gänge geschaffen wird. Sollte der "befohlene" Gang außerhalb dieses Fensters liegen, dann wird die Auswahl durch Torschaltungen aufgehoben, wie später beschrieben werden wird. Bei der tatsächlichen Geschwindigkeit Null werden, um zwei Beispiele dazu herauszugreifen, nur die Gänge 1,2 und 3 verfügbar sein. Bei gerade vorliegender Höchstgeschwindigkeit, angenommen im zweiten Gang, sind nur die Gänge 3,4 und 5 verfügbar.
Die "gegenwärtige" (oder tatsächliche) Gangwahl-Binärzahl kommt von den Ausgängen eines bidirektionalen 4-Bit-Zählers. Ein Hochschaltbefehl veranlasst den Zähler hochzuzählen und ein Herunterschaltbefehl veranlasst den Zähler herunterzuzählen. Im Eingang liegen Torschaltungen, die geschlossen werden, wenn der "befohlene" Gang außerhalb des Fensters ist. Sollte die verlangte Auswahl außerhalb des Fensters sein, weil die Geschwindigkeit für den befohlenen Gangwechsel herunter zu niedrig ist, dann wird das Fahrzeug weiter bis zum höchsten zulässigen Gang herunterschalten.
Jedes Kochschalten wird ebenfalls eine Absenkung der Brennstoffzufuhr ("throttle dip", TD) einleiten und jeder Herunterschaltvorgang eine Erhöhung der Brennstoffzufuhr ("throttle blip", TB) bewirken. Diese werden fortgesetzt, bis der Motor mit der Straßengeschwindigkeit synchronisiert ist, was dann die entsprechende TD oder TB abbrechen und die nächste Gangstufe auswählen wird. Siehe dazu auch die vorhergehenden Flußdiagramme.
Auf diese Weise wird ersichtlich, daß die Gangwechsel in der bevorzugten Ausführungsform nicht vom Drehmoment abhängen, obwohl das eingebaut werden könnte. Sie werden nur in Abhängigkeit von der Anfangs- und der Enddrehzahl und von dem tatsächlich eingelegten Gang sowie der möglichen ausgewählten Gangstufe erlaubt.
Es wird betont, daß verglichen mit einem vollautomatischen Getriebe das dargestellte halbautomatische Getriebe eine Fahrerkontrollfunktion und ein Fahrerermessen vorsieht, was besonders bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten vorteilhaft ist, wo das Gelände oder die vorausliegenden Straßenbedingungen schwierig sein könnten. Er braucht, außer beim Anfahren aus dem Stand und beim Manövrieren, das Gas und die Kupplung nicht zu benutzen, um Gangstufen zu wechseln. Eine automatische Geschwindigkeitssteuerung und eine abgeregelte Straßenhöchstgeschwindigkeit könnten auf einfache Weise in den Steuerkasten 38 einbezogen werden. Der Fahrer verspürt eine vernachlässigbare Rückwirkung auf seinen Fuß, wenn die Drosselklappe für Schaltvorgänge betätigt wird. Die Schaltvorgänge sind sehr schnell, so daß sich der angezeigte Zustand zulässiger Schaltvorgänge (z.B. Überspringen von zwei Stufen bei einem Hochschaltvorgang) während der kurzen Dauer des Schaltvorganges nicht ändert, weil das Fahrzeug nicht merklich langsamer wird. Ein normales Synchrongetriebe oder nicht-synchronisiertes mechanisches Wechselgetriebe bietet keinen Schutz vor einem Überdrehen des Motors oder einem Quälen in Leerlaufdrehzahlen nach einem falsch beurteilten, aber erlaubten und durchgeführten Gangwechsel.
Eine andere Anzeige 302 ist in Figur 14 ersichtlich. Die Anzeige 302 entspricht der Anzeige 2, die in Figur 3B veranschaulicht ist und ist dargestellt während sie dieselbe Information anzeigt. Kurz gesagt, die Anzeige 302 beinhaltet einen Hochschaltanzeigeabschnitt 302', einen Herunterschaltanzeigeabschnitt 302'' und eine Anzeige 302''' für den gegenwärtig eingelegten Gang. Die Anzeige 302 ist horizontal angeordnet, um ihre Benutzung zu erlauben, wo eine vertikale Anzeige, wie die Anzeige 2, ungeeignet ist.
Es ist wünschenswert die zentrale Steuereinheit 38 mit logischen Regeln auszustatten, um das Vorhandensein und die Identität von Systemfehlern festzustellen; und Mittel zur Anzeige derselben vorzusehen. Die Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt es, daß dieselbe Anzeige, 2 oder 302, die dazu benutzt wird die gegenwärtig eingelegte Gangstufe und die zulässigerweise einlegbaren Gangstufen anzugeben, das Vorhandensein und die Identität (Fehlercode) eines Systemfehlers anzeigt.
Bezugnehmend auf Figuren 1 und 15 wird, unter der Annahme, daß die Steuerung 38 das Vorhandensein eines Systemfehlers festgestellt und den Fehler dahingehend identifiziert hat, den Fehlercode "18" zu haben, die Steuerung 38 Ausgangsbefehle an die Anzeigeeinheit 302 senden, die deren Hoch-302' und Herunterschaltanzeigeteile 302'' oder -abschnitte veranlassen, einen Zustand anzunehmen, der im Normalbetrieb nicht auftritt. Dies kann ein EIN-AUS Blinken der Elemente oder Symbole oder einfach ein gleichzeitiges Aufleuchten oder EIN-AUS Blinken der Dreifach-Hoch- und Dreifach-Herunterschaltsymbole umfassen. Da ein solcher Zustand unter Fahrbedingungen nicht auftreten kann, ist dies ein eindeutiger Hinweis auf das Vorhandensein eines Systemfehlers.
Zur selben Zeit, zu der auf das Vorhandensein eines System- (oder Fahrzeug-)fehlers hingewiesen wird, wird der Fehlercode ("18") des festgestellten Fehlers im alpha-numerischen Anzeigeabschnitt 302''' angezeigt.
Wenn einige Fehler nicht ein sofortiges Anhalten des Fahrzeuges erfordern, kann ein Rückstellknopf 306, vorzugsweise eine aufzeichnende Überwachungseinrichtung, welche die Kenntnisnahme des Fehlers durch den Fahrer aufzeichnet, vorgesehen werden, der es der Anzeige 302 erlaubt, ihren normalen Anzeigemodus anzunehmen, um so dem Fahrzeug zu gestatten zu einer Reparaturgelegenheit weiterzufahren oder zu dieser zurückzukehren. Wahlweise kann unter solchen Umständen die Anzeige zwischen der Fehleranzeige und der normalen Gangwechselanzeige hin und herblinken.

Claims

1. Verfahren zur Anzeige des Bestehens und der Identität eines festgestellten Fahrzeug-Fehlerzustandes bei einem Fahrzeug, das mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe (12) (und) einer Zentraleinheit (CPU) (38) zum Empfang von für die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (32) und -ausgangswelle (36) kennzeichnenden Eingangsgrößen sowie zu deren Verarbeitung entsprechend vorgegebenen logischen Regeln ausgerüstet ist,um

die gegenwärtig eingelegte Gangstufe des Getriebes und die unter den festgestellten Fahrzeugbetriebsbedingungen zulässigerweise einlegbaren Gangstufen zu bestimmen

sowie Ausgangssteuersignale an eine Anzeigeeinrichtung (2) zur Anzeige der gegenwärtig eingelegten Gangstufe und außerdem zur Anzeige einer Angabe der zulässigerweise einlegbaren Gangstufen abzugeben, wobei diese Anzeigeeinrichtung aufweist:

einen ersten Abschnitt (302'''), der eine für die gegenwärtig eingelegte Gangstufe kennzeichnende alpha-numerische Information anzeigt;

einen zweiten Anzeigeabschnit (302'), der eine für die höchste zulässigerweise einlegbare Gangstufe kennzeichnende Information anzeigt; und

einen dritten Anzeigeabschnitt (302") , der eine für die niedrigste zulässigerweise einlegbare Gangstufe kennzeichnende Information anzeigt, wobei das genannte Verfahren die Schritte umfaßt:

Verarbeiten der Eingangssignale zur Feststellung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Fehlerzustandes;

beim Feststellen eines Fehlerzustandes Zuordnen eines vorbestimmten Codes zu dem festgestellten Fehler, Veranlassen, daß von dem ersten, zweiten und dritten Anzeigeabschnitt wenigstens einer eine für das Vorhandensein eines Fehlers kennzeichnende Information anzeigt und Veranlassen, daß der erste Abschnitt den zugeordneten Code anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anzeige des Vorhandenseins eines Fehlerzustandes den Schritt umfaßt, daß in einem von dem ersten, zweiten und dritten Anzeigeabschnitt die Anzeige EIN-AUS blinken lassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Anzeigeabschnitt null, ein, zwei oder drei Symbole anzeigt, die angeben, daß die maximal zulässige Zahl von aufeinanderfolgenden Hochschaltvorgängen von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus null, eins, zwei oder drei ist und bei dem der dritte Anzeigeabschnitt null, ein zwei oder drei Symbole anzeigt, die angeben, daß die maximale Zahl aufeinanderfolgender Herunterschaltvorgänge von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus null, eins, zwei oder drei ist,

wobei die Anzeige eines Fehlers den Schritt umfaßt, daß alle Symbole des zweiten und dritten Abschnitts gleichzeitig angezeigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Anzeige aller Symbole des zweiten und dritten Abschnitts den Schritt von deren abwechselnder Anzeige und Nichtanzeige umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Getriebe ein halbautomatisches mechanisches Getriebe ist, die Anzeigeeinrichtung an einem Gehäuse (38A) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt liegt, das Gehäuse außerdem einen handbetätigten Gangwahlschalter (1) trägt, der normalerweise auf eine Mittelstellung zu vorgespannt ist und der zur Wahl von Hochschaltvorgängen aus der gegenwärtig eingelegten Gangstufe in einer ersten Richtung sowie zur Wahl von Herunterschaltvorgängen von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus in einer zweiten Richtung bewegbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Angabe eines Fehlers gleichzeitig die Zulässigkeit der maximalen Zahl von Hochschalt- und Herunterschaltvorgängen anzeigt (Fig. 15).

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sowohl der zweite als auch der dritte Abschnitt erste, zweite und dritte unabhängig voneinander anzeigbare Symbole aufweist, wobei die Angabe eines Fehlers in der gleichzeitigen Anzeige der dritten Symbole lediglich in dem ersten und zweiten Abschnitt gemeinsam besteht.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6 oder 7, bei dem bei Fehlern, die nicht die sofortige Stillsetzung des Fahrzeugs erfordern, die Anzeige des Fehlercodes und die Angabe des Vorhandenseins eines Fehlers intermittierend sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Anzeigeabschnitt null, ein, zwei oder drei Symbole anzeigt, die angeben, daß die maximal zulässige Zahl aufeinanderfolgender Hochschaltvorgänge von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus null, eins, zwei oder drei ist und bei dem der dritte Anzeigeabschnitt null, eins zwei oder drei Symbole anzeigt, die angeben, daß die maximale Zahl aufeinanderfolgender Herunterschaltvorgänge von der gegenwärtig eingelegten Gangstufe aus null, eins, zwei oder drei ist, wobei die Angabe eines Fehlers den Schritt umfaßt, daß die Symbole des zweiten und dritten Abschnitts für drei zulässige Gangschaltvorgänge, jedoch nicht für einen oder zwei zulässige Gangschaltvorgänge, gleichzeitig angezeigt werden.