DE3912359A1 - Schalthilfe-informationseinrichtung in kraftfahrzeugen - Google Patents
Schalthilfe-informationseinrichtung in kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schalthilfe-Informationseinrich
tung in Kraftfahrzeugen, bei denen Getriebeschaltvorgänge
von Hand eingeleitet werden.
Herkömmliche Drehzahlanzeigen bieten dem Fahrer kaum Infor
mationen hinsichtlich bestimmter Fahrbetriebsweisen, z. B.
kraftstoffverbrauchs- oder schadstoffemissionsoptimiert. Die
Motordrehzahl gibt ansich weder Auskunft über den gegenwär
tigen Betriebspunkt im Motorkennfeld noch über etwaige Dreh
momentreserven nach einem Hochschalten in höhere Gänge.
Bei Fahrzeugen mit automatisierten Getrieben ist es bei
spielsweise schon bekannt durch spezielle Verfahren den je
weiligen Betriebspunkt des Motors im Kennfeld zu erfassen
und unter bestimmten Bedingungen automatisch eine Schaltung
in einen anderen Gang einzuleiten, so daß sich in solchen
Fällen eine optimierte Kraftstoffausnutzung einstellen kann.
Dabei ergibt sich jedoch das Problem der Notwendigkeit eines
vorausschauenden Fahrens durch den Fahrer, was von elektro
nischen Systemen nur mit relativ großem Aufwand gelöst werden
kann. Andere Antriebssysteme, z. B. SAMT (Semi Automatic Ma
nual Transmission) oder EPS (Elektro-Pneumatische Schaltung)
haben nur die Möglichkeit, den Fahrer auf einer Anzeige an
zuzeigen, welche Gänge er im Moment aufgrund eines zulässi
gen Motordrehzahlbereiches schalten könnte.
Bei Fahrzeugen mit handgeschalteten Gangwechseln sind als
Pseudoschalthilfen schon sogenannte Ökonometer vorgesehen
worden, die den momentanen Kraftstoffverbrauch digital oder
analog oder symbolisiert darstellen. Eine echte Schalthilfe
stellen diese Verbrauchsanzeigen jedoch nicht dar, dies um
soweniger, je mehr Gänge mit dem vorhandenen Getriebe
schaltbar sind. Gerade in Nutzfahrzeugen kommen heute moder
ne Getriebe zur Anwendung, die eine Schaltung in beispiels
weise 16 verschiedene Gänge ermöglichen.
Ausgehend von dieser Problematik ist es daher Aufgabe der
Erfindung, bei Fahrzeugen mit von Hand einzuleitenden
Schaltvorgängen Vorkehrungen zu treffen, die dem Fahrer eine
verständliche und klar erkennbare Entscheidungshilfe zum
Schalten bieten und eine kraftstoffverbrauchsoptimierte
und/oder schadstoffemissionsminimierte Fahrweise fördern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schalthilfe-
Informationseinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Dabei ist eine Einrichtung zur visuellen oder akustischen
Ausgabe einer Schaltempfehlung an den Fahrer und außerdem
eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen, mit der auf
der Basis erfaßter Istzustände von Motordrehzahl, Fahrge
schwindigkeit, eingelegtem Gang, Fahrpedalstellung sowie
auf der Basis von Daten der Motorcharakteristik und Getrie
becharakteristik Werte für eine kraftstoffverbrauchsopti
mierte und/oder abgasemissionsminimierte Fahrweise errechnet
und in Signale für die Ausgabe entsprechender Schaltempfeh
lungen an die eingangs erwähnte Einrichtung umgesetzt
werden.
Durch eine Gewichtung der Kriterien Kraftstoffverbrauch und
Abgasschadstoffemission kann ein globales Optimum der Fahr
weise erreicht werden.
Einzelheiten und mögliche Ausgestaltungen dieser erfindungs
gemäßen Grundidee sind in den Unteransprüchen angegeben.
Unabhängig von der jeweils möglichen konkreten Ausführungs
form bekommt der Fahrer immer ganz gezielt einen Hinweis,
daß nach dessen Erscheinen ein Schalten angebracht ist.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand mehrerer,
in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch nä
her erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 schematisch das Prinzip der erfindungsgemäßen
Schalthilfe-Informationseinrichtung,
Fig. 2 bis 9 je eine Ausführungsform zur Aufzeigung der
Schalthilfeinformation.
Zunächst sei nochmals kurz auf die der Erfindung zugrunde
liegenden Problematik eingegangen. Was soll erreicht werden?
Dem Fahrer soll klar gemacht werden, ob er beispielsweise im
Teillastbereich in einem anderen Gang günstiger im Hinblick
auf Kraftstoffverbrauch und/oder Abgasschadstoffabgabe fah
ren könnte oder ob er im Vollastbereich auch in einem höhe
ren Gang seine aktuelle Geschwindigkeit halten kann. In bei
den Fällen kann dies nur dann sicher entschieden werden,
wenn
- - das auf Kraftstoffverbrauchsoptimierung ausgelegte Motor kennfeld (Verbrauchskennfeld),
- - das auf Abgasschadstoffminimierung ausgelegte Motorkenn feld (Abgasschadstoffkennfeld),
- - aus diesen Motorkennfeldern die aktuelle Leistung und Leistungsreserve,
- - die verfügbaren Gangsprünge des Getriebes,
- - die momentane Zuglast (resultierend aus Fahrzeuggewicht und befahrener Steigung) und damit die notwendige Leistung im jetzigen und späteren Gang,
- - die typische Schaltzeit des Fahrers (Zeitdauer zum Gangwechsel)
- - der daraus resultierende Geschwindigkeitsverlust beim Schaltvorgang, und
- - aus den Motorkennfeldern sowie Gangsprüngen das nach einer Schaltung notwendige Drehmoment, um die gleiche Leistung bzw. die gleiche Beschleunigung wie vor der Schaltung zu erhalten,
bekannt sind. Allein aus dem Wissen um Motordrehzahl, Fahr
pedalstellung, dem eingelegten Gang, dem subjektiv empfunde
nen Motorgeräusch und der sichtbaren Steigung der befahrenen
Fahrstrecke wäre der Fahrer ohne besondere Konzentration nur
unzureichend in der Lage, bei einem Getriebe mit einer Viel
zahl von Schaltmöglichkeiten den optimalen Gang zu wählen.
Um diese Unsicherheiten zu vermeiden, ist die erfindungsge
mäße Schalthilfe-Informationseinrichtung vorgesehen. Diese
besteht im Prinzip - siehe Fig. 1 - aus einer elektronischen
Recheneinrichtung 1, die einen Mikroprozessor 2, Eingabeein
heit 3, Ausgabeeinheit 4, Signalaufbereitungs- bzw. Signal
wandlerstufen 5, 6, Programmspeicher 7, Arbeits- bzw. Daten
speicher 8 aufweist, welche Teile durch Datenübertragungska
näle 9 miteinander verknüpft sind.
Im Arbeits- bzw. Datenspeicher 8 ist ein nach Gesichtspunk
ten kraftstoffverbrauchsoptimierter Werte gegebenes Motor
kennfeld des im Fahrzeug verwendeten Motors, z. B. Dieselmo
tors, abgespeichert. Zweckmäßig ist es auch, wenn im Arbeits-
bzw. Datenspeicher 8 auch ein nach Gesichtspunkten abgas
schadstoffminimierter Werte gegebenes Motorkennfeld des be
sagten Motors abgespeichert ist, auf das wahlweise zurückge
griffen werden kann. Im Arbeits- bzw. Datenspeicher 8 ist
außerdem datenmäßig die Charakteristik des dem betreffenen
Motor nachgeschalteten Getriebes eingespeichert.
In die Recheneinheit 1 werden während des Fahrbetriebes
die Istzustände folgender von Sensoren bzw. Meßgeräten er
faßten Istwerte eingeleitet, nämlich die Motordrehzahl n
(erfaßt vom Sensor 10), die Geschwindigkeit v (von Geber 11),
der momentane Kraftstoffverbrauch (von Meßgerät 12), die
Stellung des Fahrpedals 13 (vom Geber 13/1), der Schaltzu
stand des Getriebes (von Melder 14).
Anhand dieser gemeldeten Istwerte und auf der Basis der Da
ten der Motorcharakteristik (Motorkennfelder) und Getriebe
charakteristik errechnet die Recheneinrichtung 1 mit ihrem
Mikroprozessor 2 Werte für eine kraftstoffverbrauchsopti
mierte Fahrweise (bei Rückgriff auf das kraftstoffverbrauchs
optimierte Motorkennfeld) und/oder abgasschadstoffminimierte
Fahrweise (durch Rückgriff auf das schadstoffminimierte Mo
torkennfeld) und setzt diese errechneten Werte in Signale
für die Ausgabe entsprechender Schaltempfehlungen an eine
Ausgabe-Einrichtung 15 um.
Von der elektronischen Recheneinrichtung 1 können bei der
Berechnung der Schaltempfehlungen aber außer den erwähn
ten Istwerten auch noch andere sich am Fahrzeug oder während
des Fahrbetriebes ändernde Bedingungen, wie die aktuelle Be
ladung, äußere Einflüsse wie Wind, Straßenzustände, Steigun
gen bzw. Gefälle und dergleichen, berücksichtigt werden.
Diese Bedingungen können teils durch zusätzliche Istzu
standsmelder erfaßt oder intern anhand anderer Werte berech
net werden.
Die Ausgabeeinrichtung 15 ist zur visuellen und/oder akusti
schen Ausgabe einer Schaltempfehlung an den Fahrer einge
richtet und in einem vom Fahrersitz aus einsehbaren Sichtbe
reich, z. B. Armaturenbrett, oder im Umfeld des Fahrerarbeits
platzes angeordnet.
In Fig. 1 ist mit 16 eine Drehzahlanzeigeeinrichtung be
zeichnet, die die vom Sensor 10 gemeldeten und in einer Ein
richtung 17 gewandelten Signale der Istdrehzahl des Motors
anzeigt.
Die Ausgabe-Einrichtung 15 und Drehzahlanzeige-Einrichtung 16,
gegebenenfalls auch die Einrichtung 17, können zu einem An
zeigeinstrument 18 vereinigt sein, wie in Fig. 1 angedeutet
und in den Fig. 2 bis 9 beispielhaft dargestellt.
Mit den in den Fig. 2 bis 9 dargestellten Anzeigeinstrument 18
wird primär die Istdrehzahl des Motors auf analoge Weise
durch einen Zeiger in Verbindung mit einer Skala zur Anzeige
gebracht.
Die Einrichtung 15 zur Ausgabe der Schaltempfehlung kann
- - wie aus Fig. 2 ersichtlich - eine Digitalanzeige sein, auf der die Schaltempfehlung an den Fahrer direkt visuell aus gebbar ist, in der Form, daß das Wort "Hochschalten" oder "Herunterschalten" statisch oder im Blinkrhythmus aufleuch tet, gegebenenfalls - wie dargestellt - mit der zusätzli chen Direktinformation in welchen Gang durch dessen zif fernmäßige Darstellung,
- - wie aus Fig. 3 ersichtlich - eine digitale Zifferanzeige sein, die farblich vom Skalenumfeld abgesetzt dem Fahrer als statisch oder im Blinkrhythmus aufleuchtende Zahl den einzulegenden Gang aufzeigt,
- - wie aus Fig. 4 ersichtlich - eine farblich vom Skalenum feld abgesetzte Lampe sein, die durch Blinken dem Fahrer auf die Notwendigkeit eines Schaltens aufmerksam macht, gegebenenfalls in Verbindung mit einer numerischen Anzeige in welchen Gang (nicht dargestellt),
- - wie aus Fig. 5 ersichtlich - durch zwei farblich von Ska lenumfeld abgesetzte Lampen bzw. Anzeigefelder gebildet sein, bei deren Aufleuchten (statisch oder Blinkrhythmus) dem Fahrer durch einen nach oben oder unten weisenden Pfeil die Notwendigkeit eines Hoch- bzw. Herunterschaltens aufgezeigt wird, gegebenenfalls in Verbindung mit einer nummernmäßigen Anzeige in welchen Gang (wie dargestellt),
- - wie aus Fig. 6 ersichtlich - entweder durch einen Summer, der bei Notwendigkeit eines Schaltens den Fahrer hierauf durch Ausgabe von Summtönen (statisch bzw. dynamisch) auf merksam macht, gegebenenfalls in Verbindung mit einer nu merischen Anzeige in welchen Gang (nicht dargestellt), oder durch einen Lautsprecher gebildet sein, über den auf die Notwendigkeit des Schaltens in einen anderen Gang durch Ausgabe einer Information in Form gesprochener Worte hin weisbar ist,
- - wie aus Fig. 7 ersichtlich - durch einen zweiten Zeiger gebildet sein, der sich farblich oder seiner Form nach vom ersten Zeiger 19 unterscheidet, normalerweise mit letzte rem in Deckung gebracht ist, jedoch bei berechneter Not wendigkeit eines Schaltens durch Signalgabe in eine andere Position gebracht wird, in der auf eine durch das so initiierte Schalten anzustrebende Solldrehzahl hinweist,
- - wie aus Fig. 8 ersichtlich - durch ein neben der Drehzahl skala 20 verlaufendes Leuchtdioden- bzw. Lämpchen-Band ge bildet sein, in dem die einzelnen Leuchtorgane in Pfeil form zu einem bestimmten Wert der Drehzahl-Skala 20 hin weisend angeordnet sind und durch Ansteuerung eines be stimmten Leuchtorganes dieses durch statisches oder blin kendes Leuchten auf einen durch Schalten anzustrebenden Wert auf der Drehzahl-Skala 20 hinweist, und
- - wie aus Fig. 9 ersichtlich - durch ein Leuchtdioden- bzw. Lämpchen-Band gebildet sein, bei dem die Anzahl der auf leuchtenden Leuchtorgane das Maß des momentan ausgenutzten Motor-Drehmomentes bzw. der momentan ausgenutzten Motor- Leistung ist, aus welcher Anzeige der Fahrer die Informa tion entnimmt, daß er durch Schalten in einen besseren Wirkungsgradbereich des Motors kommen kann. Das besagte Leuchtdioden- bzw. Lämpchen-Band kann an beliebiger Stelle des Instrumentenfeldes oder - wie dargestellt - sich längs des Zeigers 19 an diesen erstreckend angeordnet sein. Da bei entspricht beispielsweise die Zeigerspitze dem maximal verfügbaren Drehmoment bei der jeweils angezeigten Drehzahl. Wenn alle Leuchtorgane angesteuert sind, also leuchten, nutzt der Fahrer 100% das verfügbaren Drehmomentes aus. Leuchtet nur ein Teil, so nutzt er nur einen Teil des Dreh momentes bzw. der verfügbaren Leistung aus. Der Fahrer er hält so schnell einen Überblick über die Leistungsreserven, die er durch Hoch- bzw. Herunterschalten dann nützen kann.
Die Ausgabe-Einrichtung 15 ist hinsichtlich ihrer konkreten
Ausführungsform nicht an die vorbeschriebenen Ausführungsbei
spiele gebunden, es sind Mischformen, oder auch von einem
Drehzahlmesser getrennte Anordnungen, z. B. kombiniert mit
einer anderen Anzeige, oder ganz isoliert im Fahrzeug, möglich.
Außerdem kann die auszugebende Information durch im Sicht
feld des Fahrers angeordnete, sogenannten "head up displays"
dargestellt werden. Dabei spiegelt sich die Information bei
spielsweise in der Windschutzscheibe.
Die elektronische Recheneinrichtung 1 kann mit ähnlichen
Einrichtungen, soweit diese als elektronische Motorsteue
rung, elektronische Kupplungssteuerung und/oder elektronische
Getriebesteuerung bereits im Fahrzeug vorhanden ist, verei
nigt sein, wobei in einem solchen Fall das Vorhandensein ei
nes Mikroprozessors, von Arbeits- bzw. Daten- und Programm
speichern, gegebenenfalls auch weiterer Teile ausgenützt wer
den kann bei der Realisierung der Funktion der Rechenein
richtung 1.
Claims (14)
1. Schalthilfe-Informationseinrichtung in Kraftfahrzeugen,
bei denen Getriebeschaltvorgänge von Hand eingeleitet
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur visuel
len und/oder akustischen Ausgabe einer Schaltempfehlung
an den Fahrer und eine elektronische Recheneinrichtung
vorgesehen sind, mit der auf der Basis erfaßter Istzu
stände von Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit, eingeleg
tem Gang, Fahrpedalstellung sowie auf der Basis von
Daten der Motorcharakteristik und Getriebecharakteristik
Werte für eine kraftstoffverbraucheroptimierte und/oder
abgasschadstoffminimierte Fahrweise errechnet und in Si
gnale für die Ausgabe entsprechender Schaltempfehlungen
an die angeschlossene Ausgabe-Einrichtung umgesetzt wer
den.
2. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausgabe ei
ner Schaltempfehlung eine Digitalanzeige ist, auf der die
Schaltempfehlung an den Fahrer direkt visuell ausgebbar
ist, in der Form "Hochschalten" oder "Herunterschalten",
gegebenenfalls mit der zusätzlichen Direktinformation "in
Gang . . .".
3. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausgabe ei
ner Schaltempfehlung eine farblich vom Umfeld abgesetzte
Lampe ist, die durch Blinken den Fahrer auf die Notwen
digkeit eines Schaltens aufmerksam macht.
4. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausgabe ei
ner Schaltempfehlung durch eine oder zwei farblich abge
setze Lampen bzw. Anzeigefelder gebildet ist, bei deren
Aufleuchten dem Fahrer durch einen nach oben oder unten
zeigenden Pfeil die Notwendigkeit eines Hoch- bzw. Herun
terschaltens aufgezeigt wird.
5. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufgabe ei
ner Schaltempfehlung durch einen Summer gebildet ist, der
bei Notwendigkeit eines Schaltens den Fahrer hierauf
durch Abgabe eines Summtons aufmerksam macht.
6. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausgabe ei
ner Schaltempfehlung durch einen Lautsprecher gebildet
ist, über den auf die Notwendigkeit des Schaltens in ei
nen anderen Gang durch Ausgabe einer Information in Form
gesprochener Worte hinweisbar ist.
7. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß bei einer Analog-Anzeige der
Ist-Drehzahl durch einen Zeiger die Einrichtung zur Aus
gabe einer Schaltempfehlung ein zweiter Zeiger ist, der
sich farblich oder seiner Form nach vom anderen unter
scheidet und bei Notwendigkeit in eine vom anderen unter
schiedliche Stellung gebracht wird, in der er auf eine
durch Schalten anzustrebende Solldrehzahl hinweist.
8. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß bei einer Analog-Anzeige der
Ist-Drehzahl durch einen Zeiger die Einrichtung zur Aus
gabe einer Schaltempfehlung eine neben der Drehzahl-
Skala verlaufendes Leuchtdioden- bzw. Lämpchen-Band
ist, in dem die einzelnen Leuchtorgane in Pfeilform zu
einem bestimmten Skalenwert hinweisend angeordnet sind
und durch Ansteuerung eines bestimmten Leuchtorgans
dessen statisch oder im Blinkrhythmus erfolgendes Leuch
ten auf eine durch Schalten anzustrebende Solldrehzahl
hinweist.
9. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausgabe
einer Schaltempfehlung durch ein Leuchtdioden- bzw.
Lämpchen-Band gebildet ist, bei dem die Anzahl der auf
leuchtenden Leuchtorgane ein Maß für das momentan ausge
nutzte Motor-Drehmoment bzw. die momentan ausgenutzte
Motor-Leistung ist.
10. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 9, da
durch gekennzeichnet, daß das besagte Leuchtdioden- bzw.
Lämpchen-Band sich längs des in einer Analog-Anzeige den
Drehzahl-Istwert anzeigenden Zeigers erstreckend angeord
net ist.
11. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die elektronische Rechenein
richtung (1) Ein- und Ausgabe-Einheiten (3, 4), Signal-
Programmspeicher (7), Arbeits- bzw. Datenspeicher (8)
und einen Mikroprozessor (2), alle Teile durch Daten
übertragungskanäle (9) miteinander verknüpft, aufweist.
12. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß in einen Arbeits- bzw. Da
tenspeicher (8) ein nach Gesichtspunkten kraftstoffver
brauchsoptimierter Werte gegebenes Motorkennfeld und ge
gegenenfalls auch ein nach Gesichtspunkten abgasschad
stoffminimierter Werte gegebenes Motorkennfeld eingege
ben ist.
13. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß in einen Arbeits- bzw. Da
tenspeicher (8) die Daten der Getriebecharakteristik
eingegeben sind.
14. Schalthilfe-Informationseinrichtung nach den Ansprüchen
1 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß von der
elektronischen Recheneinrichtung (1) bei Berechnung der
Schaltempfehlungswerte auch sich am Fahrzeug ändernde
Bedingungen, wie die aktuelle Beladung, sowie auf das
Fahrzeug einwirkende äußere Einflüsse, wie Wind, Stra
ßenzustand und Steigungen bzw. Gefälle, berücksichtigt
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3912359A DE3912359A1 (de) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Schalthilfe-informationseinrichtung in kraftfahrzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3912359A DE3912359A1 (de) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Schalthilfe-informationseinrichtung in kraftfahrzeugen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3912359A1 true DE3912359A1 (de) | 1990-10-25 |
Family
ID=6378720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3912359A Ceased DE3912359A1 (de) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Schalthilfe-informationseinrichtung in kraftfahrzeugen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3912359A1 (de) |
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