DE3889926T2

DE3889926T2 - Automatikgetriebe für baufahrzeuge mit kipper.

Info

Publication number: DE3889926T2
Application number: DE3889926T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kaneko; Takeo Kato; Yoshiaki Kato; Kohei Kusaka
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2008-02-05
Also published as: EP0892197A3; EP0417275A1; AU1611895A; AU665943B2; US5257193A; US5319559A; AU1244388A; EP0417275B1; EP0545900A2; EP0545900A3; DE3889926D1; WO1988005732A1; EP0417275A4; EP0892197A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Schalten von Drehzahl bzw. Gang bei einem Muldenkipper als Baufahrzeug, um die Drehzahl- bzw. Gangabstufung entsprechend zur Betriebsbedingung einer Kraftübertragung oder eines Drehzahl- bzw. Gangänderungsgetriebes zu bestimmen, wenn das Fahrzeug sich bewegt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedienen der entsprechenden Kraftübertragung.
Bei einem Verfahren zur automatischen Änderung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs ist eine Ausgangsseite des Motors mit einem Drehmomentwandler verbunden. Dieser weist eine Überbrückungskupplung auf. Die Ausgangsseite des Drehmomentwandlers ist mit der Eingangsseite einer hydraulisch betätigten Kraftübertragung oder Drehzahl- bzw. Gangänderungsgetriebe mit einer Vielzahl von Drehzahl- bzw. Gangabstufungskupplungen verbunden. Die Ausgangsseite der Kraftübertragung ist über einen Differentialmechanismus mit linken und rechten Antriebsrädern verbunden.
Es ist ein obengenanntes Verfahren bekannt, bei dem zur automatischen Drehzahl- bzw. Gangänderung bei einem Automatikgetriebe Drehzahlerhöhungspunkte und Drehzahlverminderungspunkte bekannt sind. Das heißt, Drehzahländerungspunkte werden auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der Traktionskraft bei jeder Drehzahl- bzw. Gangabstufung der Kraftübertragung, wenn der Motor seine maximale Drehkraft entwickelt, und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt bestimmt. Die Fahrzeugdrehzahl wird aus der Umdrehungszahl des Motors oder dergleichen bestimmt. Wenn die auf diese Weise bestimmte Fahrzeugdrehzahl einen Drehzahländerungspunkt überschreitet, kann eine automatische Drehzahländerung zu einer nächsten Drehzahlabstufung erfolgen.
In Fig. l sind beispielsweise Drehzahländerungspunkte f&sub1; bis f&sub6; durch die Beziehung zwischen Traktionskräften, wenn der Motor in Vorwärtsgängen F&sub1; bis F&sub7; eine maximale Ausgangsleistung oder -kraft entwickelt, und Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs bestimmt. Übertritt die Fahrzeuggeschwindigkeit eine der Drehzahlabstufungen, wird automatisch zur nächsten Drehzahlabstufung übergewechselt.
Daraus ergibt sich, daß die maximale Ausgangsleistung oder -kraft der Motore, die auf den als Baufahrzeugen verwendeten Muldenkippern angeordnet sind, nicht so hoch ist, wie die erforderliche Ausgangsleistung. Weiterhin unterscheidet sich das Gewicht von solchen Fahrzeugen im beladenen Zustand erheblich von dem im unbeladenen Zustand. Da außerdem die Ladung und die Steigung von Straßen, auf denen die Fahrzeuge sich häufig bewegen, sich erheblich ändern können, fluktuiert die auf dem Muldenkipper aufgebrachte Ladung erheblich. Demgemäß ist es schwierig, die Beladung und die Steigung der Straßen mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen. Es war daher eine bekannte Praxis bei Muldenkippern, die Drehzahländerungspunkte so zu setzen, daß sie jeweils der maximalen Ausgangsleistung des entsprechenden Motors entsprachen, wobei angenommen wurde, daß die aufgebrachte Ladung schwer ist. Auf diese Weise wurden die Motore der Muldenkippper mit maximaler Ausgangsleistung gefahren.
In der GB-A-2 069 075 wird ein Steuersystem für eine schaltbare hydraulisch betätigte Vielgang-Kraftübertragung und eine elektronische Steuerung offenbart. Das Steuersystem weist die Merkmale des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche auf. Das Kontrollsystem wird für Baufahrzeuge wie beispielsweise Muldenkipper-ähnliche Fahrzeuge verwendet. Die Ausgangsseite des Motors ist mit einem Drehmomentwandler verbunden, der eine Überbrückungskupplung aufweist. Die Ausgangsseite des Drehmomentwandlers ist mit der Eingangsseite einer hydraulisch betätigten Kraftübertragung mit mehreren hydraulisch betätigten Schaltkupplungen verbunden. Die Ausgangsseite der Kraftübertragung ist über einen Differentialmechanismus mit Rädern verbunden. Weiterhin werden die Drehzahl- bzw. Gangabstufungen unter der Steuerung eines bordeigenen Steuergeräts ausgewählt, das Informationen durch elektrische Signale von einem Bereichsauswahlschalter, einer Detektoreinrichtung, einem Grenzschalter und einem Dreh-Schalter erhält.
Das elektronische Steuergerät empfängt die relevanten Signalinformationen und gibt Steuersignale ab, um ein automatisches Schalten durchzuführen, wenn vorbestimmte Betriebsbedingungen erfüllt sind. Die Drehzahl- bzw. Gangsignale oder Schaltpunkte zum Heraufschalten sind justierbar oder vorbestimmbar zur Bestimmung eines jeden Drehzahlbereichs. Die Herunterschaltpunkte sind ebenfalls justierbar. Ein Schalten findet automatisch statt, wenn Kraftübertragungsausgangsdrehzahlen vorliegen, die für jeden Bereich festgelegt und durch einen Sensor angezeigt sind. Allerdings ist der höchste Drehzahlbereich durch einen Benutzer auswählbar und begrenzt das Übertragungsdrehzahlverhältnis unabhängig von höheren Übertragungsausgangsdrehzahlen. Bewegt der Betreiber einen Schaltselektor in einen niedrigeren Gang, bewirkt das Steuergerät ein Herunterschalten in einen niedrigen Gang nur, wenn die korrekte Geschwindigkeit durch die Turbinenwelle des Drehmomentwandlers erreicht ist. Diese Geschwindigkeit wird durch einen entsprechenden Sensor erfaßt. Weiterhin ist die Überbrückungskupplung betätigt bzw. nicht betätigt bei vorausgewählten Drehzahlen und wird jedesmal außer Wirkung gesetzt, wenn die Kraftübertragung schaltet. Danach muß die Überbrückungskupplung wieder eingesetzt werden.
Bei dem vorangehend beschriebenen, bekannten Automatikgetriebe wird die Ausgangsleistung des Motors nicht voll ausgenutzt und daher zusätzlicher Betriebsstoff ineffektiv verbraucht, wenn die Beladung des Fahrzeugs sehr gering ist, wie beispielsweise im Falle eines unbeladenen Fahrzeugs, das sich im Flachland bewegt, oder wenn eine Ladung des Fahrzeugs vergleichsweise gering ist, wie im Fall eines Fahrzeugs mit leichter Beladung und Fahren auf einem leichten Anstieg. Dieser Nachteil ergibt sich insbesondere daraus, daß die Ausgangsleistung für einen Muldenkipper bei dem oben beschriebenen Leichtbeladungszustand tatsächlich geringer als die maximale Ausgangsleistung des Motors ist. Weiterhin werden an Abbauorten und dergleichen eine Vielzahl von Muldenkippern mit unterschiedlichen Motorausgangsleistungen verwendet, die gewöhnlich entlang desselben Wegs gefahren werden. Folglich kann nicht nur für ein Fahrzeug gestattet werden, daß dieses sich mit einer höheren Drehzahl als die anderen bei einer maximalen Ausgangsleistung seines Motors bewegt. Das Fahrzeug muß mit einer geringeren Drehzahl gefahren werden, die bezüglich der geringeren Geschwindigkeit der anderen Fahrzeuge justiert ist. Folglich müssen Fahrzeuge mit höheren Motorausgangsleistungen mit einer niedrigeren Drehzahlabstufung fahren. Das heißt, der entsprechende Motor dreht mit einer höheren Drehzahl, wodurch sich ein Anstieg in der Betriebsstoffverbrauchsrate ergibt.
Weiterhin gibt es bei Motorausgangsleistungen Fälle, wobei, auch wenn ein Fahrzeug mit einer Drehzahlabstufung höher als die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit betrieben wird, die gleiche Traktionskraft erzielt werden kann. Nach Fig. 1 bewegt sich ein mit einer Last beladenes Fahrzeug beispielsweise an einem Punkt "a" mit einer Geschwindigkeit V&sub1;. Dann wird der Fahrzeuggang in den fünften Vorwärtsgang F&sub5; verstellt, während vom Gesichtspunkt der Traktionskraft (Motorausgangsleistung) es für das Fahrzeug möglich wird, in einer Drehzahlabstufung gemäß des sechsten Vorwärtsganges F&sub6; zu fahren.
Im Falle eines Muldenkippers als Baufahrzeug, welcher aus dem Flachland mit einer hohen Drehzahlabstufung einen Anstieg herauffährt, oder welcher beispielsweise im Fahrzustand des Fahrzeugs durch Verminderung des Öffnungsgrades des Beschleunigers auf Null in eine Leerlaufbedingung übergeht, ist es erforderlich für das Fahrzeug, vielfach Drehzahl- oder Gangänderung von hohen Gangabstufungen zu niedrigen Gangabstufungen in kurzer Zeit durchzuführen. Werden diese Gangänderungen mehrfach in einer kurzen Zeit durchgeführt, werden exzessive Kräfte auf das Kraftübertragungssystem von der Übertragung oder dem Gangänderungszahnrad auf die Antriebsräder übertragen, wodurch die Haltbarkeit des Kraftübertragungssystems vermindert wird und Stöße bei jeder Gangänderung verursacht werden. Durch das mehrfache Ändern des Fahrzeuggangs ergibt sich eine unruhige Fahrt.
Bei dem bekannten Gangwechselbetrieb für den obenerwähnten Muldenkipper als Baufahrzeug ist ein Gangwechselbetriebsfahren bekannt, bei dem ein Gangwechsel unter einer Bedingung durchgeführt wird, daß die Überbrückungskupplung getrennt ist und die Ausgangsseite des Motors durch einen Drehmomentwandler mit der Eingangsseite der Kraftübertragung oder einem Gangwechselzahnrad verbunden ist. Nach Vollendung des Gangwechsels wird die Überbrückungskupplung wieder eingesetzt, so daß die Ausgangsseite des Motors direkt mit der Eingangsseite der Kraftübertragung verbindbar ist.
Bei einem solchen Gangwechselbetriebsverfahren kann die Motorausgangsleistung direkt zur Kraftübertragung nicht durch Zwischenschaltung eines Drehmomentwandlers übertragen werden, wodurch sich Kraftverluste vermindern, und bei jedem Gangwechsel die Motorausgangsleistung eingegeben oder durch den Drehmomentwandler der Kraftübertragung übertragen wird, so daß selbst bei einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle der Kraftübertragung abweichend von der der Ausgangswelle, Stöße aufgrund der Gangänderungen durch den Drehmomentwandler bis zu einem gewissen Grad absorbiert werden, wodurch die Größe solcher Stöße vermindert wird.
Entspricht allerdings nach Vollendung eines Gangwechsels und wenn die Überbrückungskupplung wieder verbunden oder in Eingriff ist, die Anzahl der Umdrehungen des Motors nicht der der Eingangswelle des Gangwechselzahnrades, tritt ein Stoß aufgrund des Gangwechsels auf.
Erfolgt beispielsweise ein Gangwechsel zu einer Gangabstufung niedriger als die vorliegende Gangabstufung, d.h., wenn ein Herunterschalten erfolgt, wird die auf den Motor ausgeübte Last anwachsen. Dies führt zu einer Reduktion der Anzahl der Umdrehungen des Motors, so daß, wenn die Überbrückungskupplung angeschlossen ist, die Anzahl der Umdrehungen des Motors niedriger als die der Eingangswelle der Kraftübertragung oder des Gangwechselzahnrades werden, wodurch ein Stoß aufgrund des Gangwechsels auftritt.
Bei der bekannten Gangwechselbetätigung ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid, welches von einer unter Druck stehenden Fluidquelle ausgegeben wurde, zu jeder einer Vielzahl von Gangabstufungskupplungen durch zugeordnete Gangwechselventile gesteuert wird. Weiterhin ist ein Ventil zum progressiven Druckanstieg zum allmählichen Anheben des Fluiddrucks in der unter Druck stehenden Fluidzufuhrquelle vorgesehen, so daß bei Zufuhr des Fluids unter Druck zu einer vorbestimmten Gangabstufungskupplung der Fluiddruck progressiv anwachsen kann, um eine allmähliche Verbindung oder ein Eingreifen der Gangabstufungskupplung ohne Erzeugen von Stößen aufgrund des Gangwechsels zu ermöglichen.
Jede der Gangabstufungskupplungen weist eine Vielzahl von Kupplungsplatten auf, die in Operation sind, wenn sie in Kontakt mit einer anderen Kupplungsplatte gezwungen werden, und die nicht in Betrieb sind, wenn sie voneinander getrennt sind. Wenn die zum Erreichen eines vorbestimmten Werts für den Fluiddruck erforderliche Zeit länger wird, kann jede Gangabstufungskupplung noch sanfter in Eingriff geraten. Allerdings erfordert dies auf der anderen Seite eine längere Zeit zum Durchführen eines Gangwechsels. Erreicht statt dessen der Fluiddruck einen vorgegebenen Wert in einer kurzen Zeit, ist die Zeit für einen Gangwechsel vermindert, aber andererseits wird die Gangabstufungskupplung schnell in Eingriff gebracht, wodurch sich ein großer Stoß aufgrund des Gangwechsels ergibt. Aus diesem Grund wird die Zeit zum Anwachsen auf einen vorbestimmten Wert für den Fluiddruck gewöhnlich auf einen mittleren Wert dieser beiden Zeiten gesetzt. Das heißt, die Charakteristiken für ein progressives Druckanwachsen werden durch Werte eines progressiven Druckanwachsens gesetzt.
Die auf einem Muldenkipper als Baufahrzeug aufgebrachte Ladung variiert erheblich zwischen einem beladenen und einem unbeladenen Zustand. Folglich werden die Fahrzeuge wiederholt in einem Schwerbeladungszustand und in einem Leichtbeladungszustand gefahren. Bewegt sich das Fahrzeug in einem Schwerbeladungszustand, wird eine große Last auf die Kraftübertragung ausgeübt, so daß das übertragene Drehmoment groß wird. Bewegt sich das Fahrzeug in einem Leichtbeladungszustand, wird nur eine leichte Last auf die Kraftübertragung ausgeübt, so daß das übertragene Drehmoment gering wird.
Ist das auf die Kraftübertragung übertragene Drehmoment hoch, tendieren die Kupplungsplatten zu Schlupf. Ist das Drehmoment niedrig, ist die Schlupftendenz der Kupplungsplatten vermindert. Ist daher wie obenerwähnt die zum Anwachsen des Fluiddrucks auf einen vorbestimmten Wert erforderliche Zeit konstant und ist das auf die Kraftübertragung übertragene Drehmoment hoch, wird die zum vollständigen In-Eingriff-bringen der Kupplungsplatten ohne Auftreten von Schlupf erforderliche Zeit, um eine ausreichende Kraftübertragung zu sichern, sich vermindern, wodurch die zum Gangwechsel erforderliche Zeit vermindert wird. Ist das auf die Kraftübertragung übertragene Drehmoment gering, ist eine Bedingung möglich, bei der eine ausreichende Kraftübertragung in einer kurzen Zeit möglich ist, wodurch die Tendenz zum Auftreten von großen Stößen aufgrund eines Gangwechsels abnimmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Gangwechsel eines Muldenkippers als Baufahrzeug bereitzustellen, bei dem die Motorausgangsleistung effektiv und effizient einsetzbar ist, wodurch der Betriebsstoffverbrauch reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Unteransprüchen offenbart.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig.1 eine erläuternde Darstellung eines Beispiels eines Gangschaltmusters für ein Autoinatikgetriebe eines Muldenkippers als Baufahrzeug;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Kraftübertragungssystems für einen Muldenkipper als Baufahrzeug;
Fig. 3 eine Ansicht eines Hydraulikkreises zum Schalten zur Verwendung in der Kraftübertragung nach Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Systems zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines automatischen Gangschaltverfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels von Motorausgangsleistungscharakteristiken eines Muldenkippers zur Verwendung als Baufahrzeug;
Fig. 6 eine erläuternde Gesamtansicht eines Systems zur Durchführung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines automatischen Gangschaltverfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 7 ein Diagramm zur kombinierten Darstellung von Motorausgangsleistungscharakteristiken und Betriebstoffkonstantkostenkurven aufgrund eines automatischen Gangschaltverfahrens mit dem System nach Fig. 6;
Fig. 8 eine erläuternde Darstellung eines Gangschaltmusters aufgrund eines automatischen Gangschaltverfahrens mit dem System nach Fig. 6;
Figuren 9 und 10 schematische Darstellungen von Systemen zur Durchführung zwei weiterer Ausführungsbeispiele eines automatischen Gangschaltverfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 11 ein Flußdiagramm des automatischen Gangschaltverfahrens gemäß des Systems nach Fig. 9;
Fig. 12 ein Flußdiagramm des automatischen Gangschaltverfahrens gemäß des Systems nach Fig. 10;
Fig. 13 ein Flußdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines automatischen Gangschaltverfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Systems zum Durchführen eines weiteren Ausführungsbeispiels eines automatischen Gangschaltverfahrens gemäß der Erfindung; und
Fig. 15 ein Diagramm zur Darstellung von Druckcharakteristiken aufgrund eines Wertes zum progressiven Druckanstieg verwendet im System nach Fig. 14.
Im folgenden wird das Verfahren zum automatischen Schalten eines Gangs eines Muldenkippers zur Verwendung als Baufahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ein Muldenkipper weist ein Behältnis zum Beladen mit Erde, Sand, Steinen oder dergleichen auf. Dieses ist auf dem Fahrzeugchassis montiert und kann frei verschwenkt werden. Linke und rechte Steuerräder und linke und rechte Antriebsräder sind durch Aufhängungszylinder am Fahrzeugchassis angebracht.
Ein Kraftübertragungssystem eines Muldenkippers ist in Fig. 2 dargestellt. Antriebsräder 5 sind durch eine Kraftübertragungsanordnung mit einem Motor 10 verbunden.
Kurz gesagt weist der Motor 10 eine Ausgangswelle 11 auf, die durch eine Antriebswelle 12 mit einer Pumpe 14 zur Verwendung mit einem Drehmomentwandler 13 verbunden ist. Eine Turbine 15 der Pumpe 14 ist mit einer Eingangswelle 17 einer Kraftübertragung oder eines Gangschaltzahnrades 16 verbunden. Weiterhin ist eine Überbrückungskupplung 18 zur Verbindung der Turbine 15 der Pumpe 14 vorgesehen. Die Kraftübertragung 16 verbindet Eingangswelle 17 durch eine Vielzahl von Planetzahnradmechanismen 19 mit einer Ausgangswelle 20 und ist zum Ein- und Ausschalten einer Hochgangkupplung 21, einer Niedriggangkupplung 22, Kupplungen 23 bis 26 für den ersten bis vierten Gang und einer Rückwärtskupplung 27 vorgesehen, so daß ein Gangwechsel entsprechend zu einem der sieben Vorwärtsgänge und zu einem Rückwärtsgang möglich ist. Der Ausgangsgang 20 der Kraftübertragung oder des Gangschaltgetriebe 16 ist durch ein Differential 28 und Reduktionsgetriebe 29 mit den Antriebsrädern 5,5 verbunden.
Nach Fig. 3 werden die obengenannten Kupplungen 21 bis 27 entsprechend dadurch gesteuert, daß sie durch Steuerung der Zufuhr von Fluid unter Druck durch ein erstes bis siebtes Gangwechselventil 31 bis 37 entsprechend ein- und ausgeschaltet werden. Die Ventile 31 bis 37 sind in ihre Fluidzufuhrpositionen verstellbar, wenn die Elektromagnete 31a bis 37a betrieben werden. Entsprechend nehmen sie ihre Fluidzufuhrtrennpositionen ein, wenn die Elektromagnete nicht betrieben werden. Die Eingangsseite des ersten und zweiten Gangwechselventils 31, 32 ist mit einem Modulationsventil (Zumeßventil) 38 versehen. In gleicher Weise weisen die Eingangsseiten des dritten bis siebten Gangwechselventils 33 bis 37 ein weiteres Modulationsventil (Zumeßventil) 38 auf, so daß der Druck des unter Druck jeder Kupplung 21 bis 27 zugeführten Druckes allmählich ansteigt. Die obenerwähnte Überbrückungskupplung 18 wird mit unter Druck von einer Pumpe abgegebenen Fluid durch ein Überbrückungswechsel- oder Steuerventil 40 versorgt. Das Überbrückungswechselventil 40 wechselt in eine Fluidzufuhrstellung, wenn sein Elektromagnet 40a erregt wird. Auf diese Weise wird die Überbrückungskupplung 18 eingeschaltet oder betriebsbereit, wodurch die Pumpe 14 und die Turbine 15 verbunden werden. Ist der Elektromagnet 40a nicht erregt, ist die Überbrückungskupplung 18 ausgeschaltet oder nicht in Betrieb.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Systems zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des automatischen Gangschaltverfahrens gemäß der Erfindung.
Der Motor 10 weist eine Betriebsstoffpumpe 42a auf, deren Betriebsstoffinjektionsmenge durch einen elektronischen Steuerregler 42 geregelt wird. Der Regler 42 regelt die Betriebsstoffmenge, die in den Motor durch eine hin- und herbewegliche Zahnstange 43 durch die Aktion eines Hydraulikzylinders 44 injiziert wird. Der Hydraulikzylinder 44 hat eine Kammer 44a, der durch ein Steuerventil 45 von einer nichtdargestellten, unter Druck stehenden Fluidzufuhrquelle Fluid zugeführt wird. Ein Sensor 46 zum Bestimmen einer Zahnstangenposition weist einen Differentialtransformer auf. Weiterhin erfaßt ein Motordrehzahlsensor 47 die Anzahl der Umdrehungen der Ausgangswelle 11 des Motors 10. Die Kraftübertragung 16 weist einen Drehzahlsensor 48 für die Eingangswelle und einen Drehzahlsensor 49 für die Ausgangswelle auf, die entsprechend die Drehzahlen der Eingangswelle 17 und der Ausgangswelle 20 erfassen.
Ein Motorsteuergerät 50 weist einen ersten Steuerschaltkreis 53 und einen zweiten Steuerschaltkreis 54 zum Durchführen der Betriebssteuerungen in einer solchen Weise auf, daß wenn es ein Signal zur Kennzeichnung eines Öffnungsgrades eines Beschleunigers von einem Beschleunigungssensor 52 erhält, welcher den Betrag des Herunterdrückens eines Beschleunigungspedals 51 feststellt (den Öffnungsgrad des Beschleunigers) und wobei das Motorsteuergerat ein Steuersignal als Ausgangssignal an das Steuerventil 45 abgibt. Auf diese Weise wird die Zufuhr von unter Druck stehendem, von der Fluidquelle abgegebenem Fluid in die Kammer 44a des Hydraulikzylinders 44 gesteuert, um die Zahnstange 43 hin- und herzubewegen, so daß die durch den Zahnstangenpositionssensor 46 erfaßte Zahnstangenposition eine Zahnstangenposition entsprechend zu einem Signal gemäß des Öffnungsgrades des Beschleunigers wird. Ein zweiter Steuerschaltkreis 54 dient zur Berechnung der Motorausgangsleistungsbedingung und das Motordrehmoment gemäß der Anzahl der Umdrehungen des Motors übertragen durch den Motorumdrehungssensor 47 und die Position der Zahnstange übertragen durch den Zahnstangenpositionssensor 46.
Kurz gesagt, ergeben sich die charakteristischen Kurven (A, B&sub1;, B&sub2;, B&sub3; ... in Fig. 5) der Motorausgangsleistung oder der Motorausgangsleistungsbedingung aus der Position der Zahnstange, während sich die Drehmomentkurven der Motorausgangsleistung (jeder der Punkte P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; ... in Fig. 5) oder das Drehmoment aus der Anzahl der Umdrehungen des Motors ergeben.
Ein Steuergerät 60 für die Kraftübertragung oder das Gangschaltgetriebe weist einen ersten Steuerschaltkreis 61 und einen zweiten Steuerschaltkreis 62 zur Durchführung von Operationssteuerungen in einer solchen Weise auf, daß es die Fahrzeuggeschwindigkeit sowohl auf der Basis von der Eingangswellendrehgeschwindigkeit vom Eingangswellendrehgeschwindigkeitssensor 48 in der Kraftübertragung 16 oder der Ausgangswellendrehgeschwindigkeit vom Ausgangswelldrehgeschwindigkeitssensor 49 berechnet und, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als bei einem vorgegebenen Gangschaltpunkt ist, kann das Steuergerät ein Steuersignal zu den obenerwähnten Ventilen 31 bis 37 für den ersten bis siebten Gang und an das Überbrückungswechsel- oder Steuerventil 40 ausgeben, um das Überbrückungswechselventil 18 abzutrennen und den Motor 10 mit der Kraftübertragung 16 durch den Drehmomentwandler 13 zu verbinden und dann die vorliegende Gangabstufung zu einer höheren Gangabstufung oder zu einer niedrigeren Gangabstufung zu verändern. Darauffolgend, nach Vollendung des Gangwechsels, wird die Ausrückkupplung 18 wieder angeschlossen, um auf diese Weise den Motor 10 direkt mit der Kraftübertragung 16 zu verbinden.
Dem ersten Steuerschaltkreis 61 werden Schaltpositionssignale R, N, D, V, IV, III und II vom Schalthebel 63 zugeführt. Wird das Signal R eingegeben, erfolgt ein Gangwechsel zum Rückwärtsgang. Wird das Signal N eingegeben, erfolgt ein Gangwechsel zur Neutralstellung. Wird eines der Signale D, V, IV, III oder II eingegeben, erfolgt ein automatischer Gangwechsel zwischen den vorbestimmten Gangabstufungen.
Der obenerwähnte zweite Steuerschaltkreis 62 dient zur Feststellung ob ein Gangwechsel von der gegenwärtigen Gangabstufung zu einem höheren Gang auf der Grundlage der Motorausgangsbedingungen und des durch den Steuerschaltkreis 64 in das Motorsteuergerät 50 übertragenen Drehmoment und eines Gangabstufungssignals durch den ersten Steuerschaltkreis 61 möglich ist. Kann die gegenwärtige Gangabstufung auf einen höheren Gang verändert werden, wird ein Ausgangssignal zu den ersten bis siebten Gangschaltventilen 31 bis 37 und zum Überbrückungswechselventil 40 ausgegeben, um einen Gangwechsel zu einer höheren Gangabstufung durchzuführen und gleichzeitig ein Betriebsstoffeinspritzsteuersignal zur Steuerung des Motors bei einer gleichen Leistung als ein Ausgangssignal zum ersten Steuerschaltkreis 53 im Motorsteuergerät 50 zu übertragen.
Kurz gesagt dient der zweite Steuerschaltkreis 62 als Mikrocomputer, der die Motorausgangsleistung oder Pferdestärke auf der Grundlage der Motorausgangsleistungsbedingung und des eingegebenen Drehmoments berechnet (beispielsweise partielle Ausgangsbedingungsbedingungskurve "B" und der Punkt "P&sub1;" entlang der Kurve). Weiterhin wird die Anzahl der Umdrehungen N&sub1; des Motors am Schnittpunkt (X in Fig. 5) einer Gleichleistungskurve (Kurve "e" in Fig. 5) mit einer Motorcharakteristikkurve unter einer Bedingung berechnet, daß der Motor seine maximale Ausgangsleistung (Kurve "A" Fig. 5) entwickelt. Ist das Produkt der Umdrehungsanzahl N&sub1; des Motors und des Gangreduktionsverhältnisses bei einer höheren Geschwindigkeitsabstufung, wenn ein Gangschalten zu einer höheren Gangabstufung durchgeführt wird, größer als das Produkt der folglich eingegebenen Umdrehungsanzahl N&sub2; des Motors und des Gangreduktionsverhältnisses bei der vorliegenden Geschwindigkeitsabstufung, wird erkannt, daß ein Schalten zu einer höheren Gangabstufung möglich ist und das Hochschaltsignal als Ausgangssignal abgegeben.
Der zweite Steuerschaltkreis 62 wird tatsächlich eine etwas geringere Umdrehungsanzahl des Motors berechnen, um eine Toleranz zu der tatsächlich berechneten Umdrehungsanzahl des Motors bereitzustellen.
Genauer gesagt, wenn der Motor 10 in einer partialen Ausgangsbedingung mit dem Beschleuniger 51 in der halbgeöffneten Stellung ist, welche beispielsweise durch Kurve "B&sub1;" in Fig. 5 dargestellt ist, und die Last auf dem Muldenkipper gering ist, wie durch "a" in Fig. 1 dargestellt, d.h., das Fahrzeug in einem unbeladenen Zustand ist, und wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit wie beispielsweise V&sub1; nach Fig. 1 bewegt wird, wird der Fahrzeuggang automatisch zu einer Gangabstufung entsprechend zur Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1; wie beispielsweise den fünften Vorwärtsgang F&sub5; durch den ersten Steuerschaltkreis 61 im Kraftübertragungssteuergerät 60 in der gleichen Weise wie bei dem bekannten System geschaltet.
Als Ergebnis erhält der zweite Steuerschaltkreis 62 ein Signal entsprechend zum fünften Vorwärtsgang F&sub5; und der Motorausgangsbedingung und des zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Motordrehmoments, um die Motorleistung zu berechnen. Dadurch wird die gegenwärtige Position Y der Motorleistung (Last) und der Fahrzeuggeschwindigkeit nach Fig. 1 festgestellt und gleichzeigig festgestellt, daß das Fahrzeug sich mit einer festen, konstanten Geschwindigkeit bewegt, aus der Tatsache festgestellt, daß das dem Öffnungsgrad des Beschleunigers entsprechende Signal unverändert bleibt. Schließlich wird die Anzahl der Umdrehungen N&sub1; des Motors an einem Schnittpunkt "X" der Gleichleistungskurve "e" durch den Punkt P&sub1; in Fig. 5 und der charakteristischen Kurve "A" des Motors bestimmt, wenn dieser seine maximale Ausgangsleistung entwickelt.
Darauffolgend wird die Umdrehungszahl N&sub1; des Motors mit dem Gangreduktionsverhältnis im sechsten Vorwärtsgang F&sub6; multipliziert. Ist das auf diese Weise erhaltene Produkt größer als das Produkt des Gangreduktionsverhältnisses bei dem fünften Vorwärtsgang F&sub5;, zu dem die automatische Gangschaltung erfolgt, und der vorliegenden Umdrehungsanzahl N&sub2; des Motors zu diesem Zeitpunkt, gibt der zweite Steuerschaltkreis 62 ein Heraufschaltsignal als Ausgangssignal an den ersten Steuerschaltkreis 61 ab. Auf diese Weise wird eine automatische Gangschaltung zum sechsten Vorwärtsgang F&sub6; in der gleichen Weise durchgeführt, wie bei einem gewöhnlichen Automatikgetriebe.
Gleichzeitig mit der obenerwähnten automatischen Gangschaltoperation gibt der zweite Steuerschaltkreis 62 ein Signal entsprechend zu "der Motor sollte bei einer Gleichleistungskraft gesteuert werden" an den ersten Steuerschaltkreis 53 im Motorsteuergerät 50 ab, um die in den Motor eingespritzte Betriebsstoffmenge zu steuern.
Ist wie obenerwähnt eine ausreichende Motorausgangsleistung erhältlich, kann das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit nach einem automatischen Gangwechsel zu einer Gangabstufung höher als einer durch das bekannte Automatikgetriebe ausgewählten Gangabstufung erfolgen, so daß die Umdrehungszahl des Motors abnimmt und die Betriebsstoffverbrauchsrate und der Pferdestärkenverlust reduziert wird, wodurch eine signifikante Ersparnis im Betriebsstoffverbrauch auftritt.
Bei der obenerwähnten Ausführungsform erfolgt die Steuerung der Motorausgangsleistungsbedingung und des Motordrehmoments durch den zweiten Steuerschaltkreis 54 im Motorsteuergerät 50. Dies kann auch durch den zweiten Steuerschaltkreis 62 im Kraftübertragungssteuergerät 60 erfolgen. Erster und zweiter Steuerschaltkreis 61 und 62 können als eine Mikrocomputereinheit eingesetzt werden, um die gewöhnlichen automatischen Gangänderungen und die Heraufschaltoperation durchzuführen, wenn das Fahrzeug sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt.
Auch wenn bei dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel das Heraufschaltsignal entsprechend zu einem Verhältnis zwischen der Umdrehungsanzahl des Motors und der Gangreduktionsrate übertragen wird, ist es auch möglich, ein Heraufschaltsignal als Ausgangssignal entsprechend zu einem Verhältnis zwischen dem Motordrehmoment und der Drehzahlreduzierung auszugeben.
Kurz gesagt, ist die Anordnung in einer solchen Weise durchgeführt, daß im Falle von T&sub1; × GN+1 ≥ T&sub2; × GN(1+α) ein Heraufschaltsignal abgegeben wird.
In der vorangehenden Formel entspricht T&sub1; dem Drehmoment bei einer Umdrehungszahl N&sub1; des Motors, T&sub2; dem Drehmoment bei einer Umdrehungszahl N&sub2; des Motors, GN der Drehzahlreduktion bei jeder Drehzahl- bzw. Gangabstufung und α einem Toleranzfaktor für das Drehmoment.
Weiterhin kann die Zone vorherbestimmt werden, in der ein Heraufschalten auf der Grundlage der charakteristischen Kurve der Motorausgangsleistung durch vorangehendes Berechnen erfolgt und eine Heraufschaltoperation in dem Fall durchgeführt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem solchen Bereich liegt. In diesem Fall kann die obenerwähnte aufwendige Berechnung eliminiert werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems eines zweiten Ausführungsbeispiels für ein automatisches Schalten gemäß der Erfindung.
In der Fig. 6 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 versehen und eine Beschreibung dieser Teile wird zur Vermeidung von doppelten Erläuterungen an dieser Stelle weggelassen.
Das System nach Fig. 6 unterscheidet von dem nach Fig. 4 darin, daß es weiterhin einen Fahrmoduswechselschalter 70 und dessen Betätigungshebel 71 im Fahrzeugfahrsteuerschaltkreis aufweist. Wird der Betätigungshebel 71 zum Wechsel des Fahrmodus auf einen Schwerbeladungszustand P und entsprechend auf einen Leichtbeladungszustand E verstellt, wird ein Schwerbeladungssignal S&sub1; bzw. ein Leichtbeladungssignal S&sub2; dem Motorkontrollgerät 50 und entsprechend dem Kraftübertragungssteuergerät 60 zugeführt. Wird das Schwerbeladungssignal S&sub1; im Motorsteuergerät und dem Kraftübertragungssteuergerät 60 zugeführt, wird die maximale Ausgangsleistung des Motors auf ein hohes Niveau gesetzt, wie in Fig. 7 durch Kurve "A&sub1;" dargestellt, und ein Herauf-Schaltpunkt (die Anzahl der Umdrehungen N&sub1; des Motors = 2,230 U/m) und ein Herunterschaltpunkt (die Anzahl der Umdrehungen N&sub2; des Motors = 1,400 U/m) werden so gesetzt, daß ein Schwerbeladungsfahrmodus passend für Fahren des Fahrzeugs mit einer schweren Ladung eingenommen wird.
Wird das Leichtbeladungssignal S&sub2; in das Motorsteuergerät 50 eingegeben, wird der Hub der Zahnstange 43 entsprechend zu einem Signal gemäß des Öffnungsgrades des Beschleunigers zum Sezten der maximalen Ausgangsleistung des Motors auf einen niedrigeren Pegel nach Kurve "A" in Fig. 7 und die Nennausgangsleistung des Motors auf einen Pegel nach "C" gesetzt, welcher innerhalb einer hohen Gleichbetriebskostenkurve d&sub1; liegt, so daß die Umdrehungsanzahl des Motors beispielsweise auf 1.700 U/m gesetzt werden kann. Die weiteren Bezugszeichen d&sub2; bis d&sub6; kennzeichnen entsprechende Gleichbetriebskostenkurven.
Wird das Leichtbeladungssignal S&sub2; dem Kraftübertragungssteuergerät 60 zugeführt, wird der Gangwechselpunkt auf einen geringeren Wert gesetzt und der Heraufschaltpunkt wird beispielsweise auf eine Umdrehungszahl N&sub3; (1.800 U/m) des Motors und der Herabschaltpunkt beispielsweise auf eine Umdrehungszahl N&sub4; (1.250 U/m) des Motors nach Fig. 7 gesetzt.
Als Ergebnis erhält man einen Gleichbeladungsfahrmodus passend zum Fahren des Fahrzeugs mit einer geringen Last.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist offensichtlich, daß beim Setzen des Hebels 71 des Fahrmoduswechselschalters 70 in die Leichtbeladungsposition E, die maximale Ausgangsleistung des Motors reduziert wird und auch der Schaltpunkt der Übertragung oder die Schaltungsgänge zu einer niedrigeren Gangabstufung geschaltet werden (Traktionskraft und Gangschaltpunkte ändern sich beispielsweise wie durch die gepunkteten Linien in Fig. 8 dargestellt), so daß zusätzlich zum Heraufschalten der Kraftübertragung eine weitere Verbesserung in den Betriebsstoffkosten für den Motor erzielt werden kann.
Als nächstes wird die schematische Darstellung eines Systems zur Durchführung einer dritten Ausführungsform des automatischen Schaltverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in Fig. 9 beschrieben. Da Fig. 9 ähnlich wie Fig. 4 ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
In Fig. 9 kann dem zweiten Steuerschaltkreis 62 ein Signal eingegeben werden, das dem Öffnungsgrad des Beschleunigers gemäß dem Beschleunigungsensor 52 entspricht. Weiterhin kann die Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle der Übertragung vom Eingangswellendrehzahlsensor 48 und ein Signal entsprechend zur gegenwärtigen Schaltabstufung vom Steuerschaltkreis 61 empfangen werden, um die Verzögerung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle der Übertragung zu berechnen und als Ausgangssignal abzugeben. Dieses Ausgangssignal entspricht einer Steigungsgeschwindigkeit korrespondierend zur Verzögerung, die berechnet wurde, als ein Drehzahl bzw. Schaltabstufungssignal auf der Basis der folglich berechneten Verzögerung dem ersten Steuerschaltkreis 61 eingegeben wurde.
Genauer gesagt, berechnet der zweite Steuerschaltkreis 62 die Verzögerung des Fahrzeugs, wenn der Schaltkreis eins der Signale zur Kennzeichnung der siebten bis fünften Vorwärtsgänge F&sub7; bis F&sub5; empfängt. Diese Berechnung der Verzögerung des Fahrzeugs wird durchgeführt, wenn das dem Öffnungsgrad des Beschleunigers entsprechende Signal im vollständigen geöffneten Zustand 0,5 Sekunden andauert. Dies erfolgt deshalb, daß bei nicht vollständig geöffnetem Beschleuniger der Öffnungsgrad des Beschleunigers aufgrund von Vibrationen des Fahrzeugs fluktuiert und dadurch die Verzögerung instabil ist.
Die Verzögerung des Fahrzeugs wird durch folgende Formel berechnet "K × (Ni-N)/T", wobei K ein Korrektionskoeffizient, Ni die Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle der Übertragung ist, die sich aus N nach Ablauf von T Sekunden ergibt.
Wird die auf diese Weise berechnete Verzögerung mit dem gegenwärtigen Wert der Verzögerung verglichen und wird festgestellt, daß der vorherige Wert größer als der letztere ist, wird erkannt, daß das Fahrzeug eine Steigung mit hohem Gradienten erreicht hat. Weiterhin wird eine vorbestimmte Steigungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der vorliegenden Gangabstufung und der Verzögerung ausgewählt, welche beim Herauffahren der Steigung auftritt. Die Anordnung ist so gemacht, daß, wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit einen Wert entsprechend zu einer Steigungsschaltabstufung annimmt, ein Schaltsignal durch den ersten Steuerschaltkreis ausgegeben wird, so daß ein automatisches Schalten auf eine vorbestimmte niedrigere Gangabstufung erfolgen kann.
Dies heißt, daß die für das eine Steigung herauffahrende Fahrzeug erforderliche Traktionskraft auf der Grundlage der Gangabstufung berechnet werden kann, mit der das Fahrzeug im Flachland fährt, und der Verzögerung, welche beim Erreichen der Steigung auftritt, wobei eine Drehzahl bzw. ein Gang zum Herauffahren der Steigung auf der Grundlage der folglich berechneten, erforderlichen Traktionskraft festgelegt wird.
Demgemäß ist es möglich, einen Steigungsherauffahrgang auf der Grundlage der Drehzahlreduktion bei jeder Gangabstufung und der Ausgangsleistung des Motors zu bestimmen und den Steigungsherauffahrgang auf der Basis solcher aktuell gemessenen Daten vorherzubestimmen. Ein optimaler Steigerungsherauffahrgangwechsel kann bei dem vorbestimmten Wert der Gangabstufung, wenn das Fahrzeug im Flachland ist, und der Verzögerung ausgewählt werden, welche beim Herauffahren der Steigung auftritt.
Wird der Fahrzeuggang zu einer Steigungsherauffahrgangabstufung verändert, die ausgewählt wurde, wenn der tatsächliche Steigungsherauffahrgang höher als ein Wert entsprechend zum ausgewählten Steigungsherauffahrgang ist, wird der Motor überdreht. Deshalb erfolgt die Anordnung so, daß, wenn der tatsächliche Steigungsherauffahrgang des Fahrzeugs auf einen Wert entsprechend zum ausgewählten Steigungsherauffahrgang gesetzt ist, ein Gangwechselsignal vom ersten Steuerschaltkreis 61 abgegeben wird, um einen Gangwechsel zu einer vorbestimmten niedrigeren Gangabstufung durchzuführen.
Werden dem ersten Steuerschaltkreis 61 deaktivierende Bedingungen eingegeben, kehrt der Gangschaltmodus durch den ersten Kontrollschaltkreis 61 zum gewöhnlichen automatischen Gangwechselmodus zurück.
Die obengenannten deaktivierenden Bedingungen umfassen einen Wechsel des Schalthebels 63, die Eingabe eines Bremssignals und daß der Beschleuniger in eine teilweise offene oder geschlossene Bedingung verstellt wurde.
Wird die oben beschriebene Operation in einem Ablaufdiagramm dargestellt, ergibt sich die Darstellung nach Fig. 11.
Während die Verzögerung des Fahrzeugs nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel berechnet wird, ist es auch möglich, die Beschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen und einen automatischen Gangwechsel zu einer Steigungsherauffahrgangabstufung entsprechend zur erfaßten Beschleunigung durchzuführen.
Kurz gesagt, kann die Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt werden und der Fahrzeuggang auf eine Steigungsherauffahrgangabstufung auf der Basis der auf diese Weise erfaßten Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit geschaltet werden.
Weiterhin können der erste und zweite Steuerschaltkreis 61 und 62 des Übertragungssteuergerätes 60 als ein Mikrocomputer ausgeführt werden, um die gewöhnlichen automatischen Schaltvorgänge und die automatischen Schaltvorgänge bei Herauffahren einer Steigung durchzuführen.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des automatischen Schaltverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Konfiguration eines Fahrsteuersystems bei einem Muldenkipper zur Verwendung als Baufahrzeug nach Fig. 10 dargestellt.
Da Fig. 10 ähnlich zu Fig. 4 ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
In Fig. 10 wird dem zweiten Steuerschaltkreis 62 ein Signal zugeführt, das dem Öffnungsgrad des Beschleunigers gemäß des Beschleunigerssensors 52 entspricht. Weiterhin wird ein Signal entsprechend zur Drehzahl der Eingangswelle der Kraftübertragung oder des Drehzahlübersetzungsgetriebes übermittelt durch den Eingangswellendrehzahlsensor 48 und ein Signal zur Kennzeichnung eines Bremsens von einem Bremssensor 64 übertragen. Der Schaltkreis 62 gibt ein Niedriggangabstufungssignal zum ersten Steuerschaltkreis 61 ab, wenn festgestellt wurde, daß das Fahrzeug in einer Leerlaufbedingung ist.
Als nächstes wird der Betrieb anhand des in Fig. 12 dargestellten Flußdiagramms erläutert.
Bewegt sich das Fahrzeug im normalen Gangschaltmodus wird festgestellt, ob der Fahrzeuggang in einer hohen Gangabstufung wie beispielsweise einem der siebten bis fünften Vorwärtsgänge F&sub7; bis F&sub5; ist. Wird eine solche hohe Gangabstufung festgestellt, wird entschieden, ob der Öffnungsgrad des Beschleunigers Null ist. Ist der Öffnungsgrad Null, wird weiterhin festgestellt, ob ein Bremssignal kontinuierlich für mehr als 10 Sekunden eingegeben wird. Wird das Bremssignal nicht bei dem obenerwähnten Betrieb eingegeben, ergibt sich, daß das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist.
Als Ergebnis wird der gewöhnliche automatische Gangwechselmodus verhindert und die gegenwärtige hohe Gangabstufung beibehalten. Die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit wird berechnet und auf der Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle des Gangwechselgetriebes erfaßt, während, wenn der Fahrzeuggang eine vorbestimmte niedrige Gangabstufung, beispielsweise einen Wert entsprechend zum zweiten Vorwärtsgang F&sub2; einnimmt, der zweite Steuerschaltkreis ein Signal als Ausgangssignal an den ersten Steuerschaltkreis 61 abgibt, das die vorgegebene niedrige Gangabstufung anzeigt. Dann gibt der erste Steuerschaltkreis 61 ein Gangwechselsignal ab, so daß der Fahrzeuggang automatisch zu der vorgegebenen niedrigen Gangabstufung überwechselt.
Werden welche von den deaktivierenden Bedingungen oder Forderungen erfüllt, kehrt der Fahrzeuggang zum gewöhnlichen automatischen Gangwechselmodus zurück.
Die obengenannten deaktivierenden Bedingungen umfassen, daß der Schalthebel 63 umgeschaltet wurde, daß Bremssignal für mehr als 10 Sekunden eingegeben wurde, daß das Fahrzeug für mehr als 60 Sekunden im Leerlauf fuhr und daß der Öffnungsgrad des Beschleunigers nicht Null ist.
Entsprechend können erster und zweiter Steuerschaltkreis 61 und 62 des Kraftübertragungssteuergeräts 60 in eine Einheit integriert sein, um die gewöhnlichen automatischen Gangwechsel durchzuführen und die obengenannte Operation nach Fig. 12 durchzuführen, so daß der Fahrzeuggang direkt zu einer niedrigen Gangabstufung sich ändert, wenn das Fahrzeug im Leerlauf ist.
Im folgenden wird ein fünftes Ausführungsbeispiel des automatischen Getriebes gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 13 beschrieben.
Wird dem Kraftübertragungssteuergerät 60 ein Gangwechselbefehl eingegeben, beispielsweise ein Signal entsprechend zu einem Fahrzeuggang oberhalb eines Gangwechselpunktes, gibt das Steuergerät 60 ein Ausschaltsignal an Elektromagnet 40a aus. Auf diese Weise kann das Überbrückungswechsel- oder Steuerventil 40 seine Drainagestellung einnehmen, um die Überbrückungskupplung 18 außer Eingriff zu bringen. Ist die Überbrückungskupplung 18 außer Eingriff gebracht, wird ein Elektromagnetausschaltsignal an den Elektromagneten 40a übertragen, der zu der Zeit angeregt ist, um dem zugehörigen Gangwechselventil zu gestatten, daß es seine Drainagestellung einnimmt. Weiterhin wird ein Elektromagnetanregsignal übertragen, um den Elektromagneten für die Gangabstufung anzuregen, zu der ein Gangwechsel erfolgt, um dem zugehörigen Gangwechselventil zu erlauben, daß es seine Zufuhrstellung einnimmt, um einen Gangwechsel zu machen. Nach Vollendung des Gangwechsels wird ein Signal zur Anregung des Elektromagneten 40a übertragen, um dem Überbrückungswechselventil 40 zu erlauben, daß es seine Zufuhrstellung einnimmt, um die Überbrückungskupplung 18 zu verbinden oder in Eingriff zu bringen.
Im zweiten Steuerschaltkreis 54 im Motorsteuergerät 50 wird die Anzahl der Umdrehungen des Motors und die Position der Zahnstange sowie ein Gangwechselbefehl vom Kraftübertragungssteuergerät 60 eingegeben. Ist der Gangwechselbefehl ein Herunterschalten, wird nach Vollendung des Herunterschaltens der erste Steuerschaltkreis 53 des Motorsteuergeräts 50 ein Ganganwachssignal an Steuerventil 45 für eine vorbestimmte Zeitperiode wie beispielsweise eine Sekunde abgeben, sofort bevor das Kraftübertragungssteuergerät 60 ein Signal zum Anregen des obenerwähnten Elektromagneten 40a überträgt. Auf diese Weise wird die der Kammer 44a des Hydraulikzylinders 44 zum Bewegen der Zahnstange 43 zugeführte Fluidmenge vergrößert, um die dem Motor eingespritzte Fluidmenge zu vergrößern, wodurch der Motor für eine vorbestimmte Zeit mit einer höheren Drehzahl rotiert.
Als Ergebnis, wenn die Überbrückungskupplung 18 in Verbindung ist oder in Eingriff ist, entspricht die Umdrehungszahl des Motors der Umdrehungszahl der Eingangswelle der Kraftübertragung oder des Drehzahländerungsgetriebes, so daß das Auftreten von Stößen aufgrund von Drehzahländerungen vermieden werden kann.
Weiterhin kann der zweite Steuerschaltkreis 54 im Übertragungssteuergerät 60 vorgesehen sein, um einen DrehzahlwechseI wie im Flußdiagramm nach Fig. 13 dargestellt durchzuführen.
Kurz gesagt, wenn der Drehzahl-Gangwechselbefehl kein Herunterschalten ist, wird ein Signal zum Anregen des Elektromagneten 40a als Ausgangssignal übertragen, um der Überbrückungskupplung ihre Verbindung oder ihrem Eingriff zu gestatten, während, wenn der Drehzahl-Gangänderungsbefehl ein Herunterschalten ist, kein Gangabstufungssignal ausgegeben wird, wenn das Fahrzeug hält, und wenn kein Bremssignal eingegeben wird, wird ein Signal zur Anzeige eines Anwachsens der Drehgeschwindigkeit des Motors für eine vorbestimmte Zeit übertragen. In dem Fall, daß ein Drehzahl-Gangabstufungssignal ausgegeben wird, wenn das Fahrzeug hält, und in dem Fall, daß ein Bremssignal eingegeben wird, kann das Fahrzeug unter der Bedingung angehalten werden, daß der Motor durch einen Drehmomentwandler mit der Kraftübertragung oder dem Drehzahländerungsgetriebe ohne Übertragen eines Signals zum Anregen des Elektromagneten 40a verbunden ist.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel des automatischen Drehzahlbzw. Gangänderungsverfahrens gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 14 und 15 beschrieben.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Durchführen eines automatischen Drehzahl- bzw. Gangänderungsverfahrens gemäß des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Zur Fig. 4 gleiche Bauteile weisen die gleichen Bezugszeichen auf und deren Beschreibung wird an dieser Stelle weggelassen.
Das Verfahren des sechsten Ausführungsbeispiels ist dadurch erhältlich, daß das obenerwähnte Modulationsventil (Zumeßventil) 38 gesteuert wird.
Nach Fig. 14 ist das Modulationsventil (Zumeßventil) 38 von bekannter Konstruktion, wobei es ein Druckregulierventil 57 und ein in eine Ventilbohrung 56 im Ventilkörper 55 eingepaßtes Rückdruckventil 58 aufweist. Das Druckregulierventil 57 weist einen Laststößel 59 auf. Druck im verengten Abschnitt 64 mit geringerem Durchmesser zwingt das Druckregulierventil 57 nach rechts, um eine Verbindung zwichen einem Einlaßkanal 65 und einem Auslaßkanal 66 herzustellen. Das Rückdruckventil 58 weist eine Feder 67 auf, die das Druckregulierventil 57 durch das Rückdruckventil 45 nach links drückt, um die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 65 und dem Auslaßkanal 66 zu trennen. Das unter Druck stehende Fluid in einem Auslaß 68 wird einer Federkammer 69 zugeführt, um die Bewegung nach rechts des Druckregulierventils 57 durch den Laststößel 59 und die Bewegung nach links des Druckregulierventils 57 durch die elastische Kraft der Feder 67 und auch durch die Aktion der Fluiddruckkraft auf Seiten des Auslasses zu wiederholen, wodurch sich die Fluiddruckkraft im Auslaß 68 progressiv erhöht. Die obenerwähnte Federkammer 69 ist mit dem Auslaß durch eine erste Verengung 72, eine zweite Verengung 73, ein erstes Elektromagnetventil 74 und ein zweites Elektromagnetventil 75 verbunden. Erstes und zweites Elektromagnetventil 74 und 75 sind normalerweise in ihren Abschneidpositionen I. Sie wechseln in ihre Verbindungsposition II, wenn die entsprechend zugehörigen ersten und zweiten Elektromagneten 74a und 75a angeregt werden.
Ein Steuergerät 76 des Ventils zum progressiven Anheben des Druckes stellt fest, ob das Fahrzeug auf der Grundlage von Aufhängungsdruck übermittelt durch Aufhängungsdrucksensor 3a in dem obenerwähnten Aufhängungszylinder 3 in einem unbeladenen oder beladenen Zustand ist. Das Steuergerät gibt ein Signal zum Erregen des ersten Elektromagneten 74a ab, wenn das Fahrzeug in einem unbeladenen Zustand ist. Das Gerät gibt ein Signal zum Erregen des zweiten Elektromagneten 75a ab, wenn das Fahrzeug in einem beladenen Zustand ist. Auf diese Weise wird, wenn das Fahrzeug in einem unbeladenen Zustand ist, ein Teil der unter Druck stehenden Flüssigkeit im Auslaß 68 durch die erste Verengung 72 und darauffolgend durch das erste Elektromagnetventil 74 durch den Auslaß herausfließen, so daß auf diese Weise die Fluiddruckkraft auf Seiten des Auslasses, die der Federkammer 69 zugeführt, vermindert wird. Ist das Fahrzeug in einem beladenen Zustand wird ein Teil der unter Druck stehenden Flüssigkeit im Auslaß 68 durch die zweite Einengung 73 und darauffolgend durch das zweite Elektromagnet 75 herausfließen, wodurch die Fluiddruckkraft auf Seiten des Auslasses vermindert wird.
Der Fließwiderstand durch die erste Verengung 72 wird zu diesem Zeitpunkt höher als durch die zweite Verengung 73 und die Fluiddruckkraft auf Seiten des Auslasses, die in die Federkammer 69 zugeführt wird, wird erheblich reduziert, wenn das Fahrzeug im unbeladenen Zustand ist. Allerdings erfolgt keine signifikante Reduzierung, wenn das Fahrzeug im beladenen Zustand ist.
Falls und wenn Fluiddruck auf Seiten des Auslasses nur in geringem Maße der Federkammer 69 zugeführt wird, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Rückdruckventils 68 nach links gering, so daß Fluiddruck im Auslaß 68 langsam ansteigt. Folglich ergibt sich eine Charakteristik für den progressiven Druckanstieg entsprechend zum Ventil 38 des progressiven Druckanstiegs bei einem Fahrzeug im unbeladenen Zustand nach "G" in Fig. 15. Die ebenfalls durch das Ventil 38 erhaltenen Charakteristiken im Falle eines beladenen Fahrzeugs ergeben sich durch "H", wobei diese Charakteristiken signifikant unterschiedlich zu denen im unbeladenen Zustand sind.
Folglich wird zum Zeitpunkt eines Drehzahl-Gangwechsels festgestellt, ob das Fahrzeug in einem beladenen oder unbeladenen Zustand ist. In analoger Weise wird die Charakteristik des progressiven Druckanstiegs gemäß des Ventils 38 für den progressiven Druckanstieg wie durch "G" oder "H" in Fig. 15 dargestellt, um eine Drehzahl bzw. Gangänderungsoperation durchzuführen. Daher, wenn das Fahrzeug in einem unbeladenen Zustand ist, d.h., es ist in einem Leichtbeladungszustand mit niedrigem Übertragungsdrehmoment, dann wird die für ein Anwachsen des Fluiddrucks zu einem vorbestimmten Ventil erforderliche Zeit sich erhöhen, so daß ein Drehzahl bzw. Gangwechsel durchgeführt werden kann, ohne daß Stöße aufgrund der Änderung auftreten, auch wenn das durch die Kraftübertragung 16 übertragene Drehmoment klein ist. ist das Fahrzeug in einem beladenen Zustand, d.h. es ist in einem Schwerbeladungszustand mit einem hohen Kraftübertragungsdrehmoment, dann wird die zum Anwachsen des Fluiddrucks zu einem vorbestimmten Ventil erforderliche Zeit reduziert, so daß selbst bei einem durch die Kraftübertragung 16 übertragenen hohen Drehmoment, die zum Erreichen einer Bedingung erforderliche Zeit, in welcher Bedingung die Kupplungsplatten vollständig miteinander in Eingriff gezwungen werden um eine Kraftübertragung sicherzustellen, reduziert werden kann, wodurch eine Drehzahl bzw. Gangänderung in kurzer Zeit erfolgen kann.
Die vorliegende Beschreibung enthält Gegenstände, die in der europäischen Teilanmeldung Nr. 93101893.1 beansprucht werden.

Claims

1. Ein Verfahren zum automatischen Schalten von Übersetzungsverhältnissen einer automatischen Kraftübertragung (16) für ein Baufahrzeug, bei dem eine Ausgangsseite eines Motors (10) mit einem Drehmomentwandler (13) verbunden ist, welcher eine Überbrückungskupplung (18) aufweist, wobei die Ausgangsseite des Drehmomentwandlers (13) mit der Eingangsseite einer hydraulisch betätigten Kraftübertragung (16) mit einer Vielzahl von Kupplungen (21-26) für eine Vielzahl von zueinander verschiedenen Übersetzungsverhältnissen verbunden ist, und die Ausgangsseite der Kraftübertragung (16) über einen Differential-Mechanismus (28) mit Antriebsrädern (5) verbunden ist, und wobei eine computerisierte Übertragungssteuerung (60) selektiv ein optimales Übertragungsverhältnis auf der Grundlage von vorbestimmten Steuerparametern festgelegt,

gekennzeichnet durch

die folgenden Schritte:

Erfassen einer Motorgeschwindigkeit;

Feststellen eines Beladungszustandes des Baufahrzeuges, wobei zwischen einem Schwerbeladungszustand und einem Leichtbeladungszustand unterschieden wird, und

Ableiten von Schaltpunkten für die Übertragungsverhältnisse in einer solchen Weise, daß, wenn der festgestellte Beladungszustand ein Schwerbeladungszustand ist, der Schaltpunkt auf eine Motorgeschwindigkeit zur Erzeugung einer maximalen Leistung gesetzt ist, und wenn der festgestellte Beladungszustand ein Leichtbeladungszustand ist, der Schaltpunkt auf eine Motorgeschwindigkeit geringer als die die maximale Leistung erzeugende Motorgeschwindigkeit gesetzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

gekennzeichziet durch

Antreiben des Baufahrzeuges mit einer konstanten Geschwindigkeit bei dem Leichtbeladungszustand und wenn eine Randmotorleistung ausreichend ist, um kein sägen zu erzeugen,

Eingeben der Position der Steuermittel (51, 52; 47) zur Steuerung der Betriebsstofftenge, die in den Motor (10) eingespritzt wird, wenn das Baufahrzeug sich mit einer kostanten Geschwindigkeit bewegt, wobei die Eingabe in die Steuereinrichtung (60) zur Berechnung der dann sich entwickelnden Motorleistung eingegeben wird, und dann Berechnen der Motorgeschwindigkeit an einem Schnittpunkt einer Gleichleistungskurve (e) und einer Motorcharakteristikkurve (A, B1, B2, B3) entsprechend zu der durch den Motor bei seiner maximalen Leistungsbedingung entwickelten;

Vergleichen eines Produktes aus berechneter Motorgeschwindigkeit und Übertragungsreduktionsverhältnis bei der entsprechenden nächst höheren Schaltstufe mit einem Produkt aus gegenwärtiger Motorgeschwindigkeit und Übertragungsreduktionsrate bei der gegenwärtigen Geschwindigkeitsstufe; und

Ausgeben eines Hochschaltsignales an die Steuereinrichtung (60), wenn das erste Produkt größer als das zweite Produkt ist, so daß die Geschwindigkeitsstufe ausgewählt wird, die größer als jene ist, die bei dem automatischen Schalten ausgewählt würde, wenn das Fahrzeug sich in einem Schwerbeladungszustand bewegt.

3. Ein Verfahren zum automatischen Schalten von Übertragungsverhältnissen einer automatischen Kraftübertragung (16) für ein Baufahrzeug, bei dem die Ausgangsseite eines Motors (10) mit einem Drehmomentwaadler (13) verbunden ist, welcher eine Überbrückungskupplung (18) aufweist, wobei die Ausgangsseite des Drehmomentwandlers (13) mit der Eingangsseite einer hydraulisch betriebenen Kraftübertragung (16) verbunden ist, welcher eine Vielzahl von Kupplungen (21 bis 26) für eine Vielzahl von zueinander unterschiedlichen Geschwindigkeitsverhältnisse aufweist, und wobei die Ausgangsseite der Kraftübertragung (16) durch einen Differential-Mechanismus (28) zum Antreiben der Räder (5) verbunden ist, und eine computerisierte Übertragungssteuereinrichtung (60) selektiv ein optimales Geschwindigkeitsverhältnis auf der Grundlage von vorbestimmten Steuerparametern einstellt,

gekennzeichnet durch

die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines Wechselschalters (70,71) für Bewegungsmoden, welcher zur Auswahl einer Vielzahl von vorbestimmten Bewegungsmoden (A1, A2) bedienbar ist;

Einstellen der Betriebsstoffzufuhrmenge für den Motor entsprechend zum ausgewählten Bewegungsmodus (A1, A2) zur Justierung der maximalen Leistung des Motors (10) zwischen einem höheren Pegel und einem niedrigeren Pegel;

Einstellen der maximalen Leistung des Motors (10) auf dem höheren Pegel durch Schalten des Wechselschalters (70, 71) für die Bewegungsmoden und setzen des Schaltpunktes der Kraftübertragung (16) für jedes Geschwindigkeitsverhältnisses auf die Motorgeschwindigkeit ensprechend zum höheren Pegel der maximalen Motorleistung, während das auf dem Fahrzeug aufgeladene Gewicht schwer ist; und

Einstellen der maximalen Leistung des Motors auf dem niedrigeren Pegel (A2) durch schalten des Wechselschalters (70, 71) für die Bewegungsmoden und setzen des Schaltpunktes der Kraftübertragung (60) für jedes Geschwindigkeitsverhältnis auf eine Motorgeschwindigkeit entsprechend zu dem niedrigeren Pegel der maximalen Motorleistung und niedriger als bei schwerer Last, wenn das geladene Gewicht des Fahrzeuges leicht ist.