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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein durch einen Fahrer programmierbares
Antriebsmodus- oder Fahrmodus-System für Automatikgetriebe, das die
Fähigkeit
aufweist, zwischen einem automatischen und einem manuellen Getriebemodus,
einem Modus zur automatischen Steuerung der Standard-Anfahrgangstufe in
einem Fahrzeug, einem Modus zur Bereitstellung eines Betriebs des
Fahrzeugs mit einer „Geschwindigkeitssteuerung" („Cruise
Control") und einem
Modus zur Bereitstellung eines Betriebs des Fahrzeugs mit einem
Zapfabtrieb (Power Take Off) auszuwählen.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Automatikgetriebesysteme
für Schwerlastfahrzeuge,
bspw. Schwerlastkraftwagen und Busse, sowie für Kraftfahrzeuge, die Drosselöffnungen
oder -stellungen, Fahrzeuggeschwindigkeiten, Motordrehzahlen und
dergleichen erfassen und dementsprechend automatisch das Fahrzeugetriebe
schalten, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Die
bekannten Getriebesysteme nach dem Stand der Technik verwenden häufig ein
unter Druck stehendes Fluid, um ein oder mehrere Elemente mit anderen Elementen
oder mit einer Masse reibschlüssig
in Eingriff zu bringen, um eine ausgewählte Gangstufe zu erzielen.
Es sind auch automatisierte mechanische Getriebesysteme bekannt,
die eine elektrische und/oder pneumatische Logik sowie Aktuatoren
verwenden, um mechanische Kupplungen wahlweise einzurücken, um
eine gewünschte
Gangstufe zu erzielen.
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Die
meisten automatischen Getriebesysteme enthalten einen automatisierten
Modus zum Gangschalten, bei dem die Gangschaltungen durch ein Schaltschemasystem
bestimmt werden, und sind derart gestaltet, dass das automatische
Getriebesystem standardmäßig in dem
automatischen Schaltmodus (d.h. automatischen Getriebemodus) arbeitet. Derartige
Systeme enthalten gewöhnlich
eine vom Fahrzeugführer
betätigbare
(manuelle) Übersteuerungseinrichtung,
wobei der Fahrezugführer
wählen kann,
das Fahrzeug in einem manuellen Getriebemodus (d.h. teilautomatisiert)
zu betreiben, der es erfordert, dass der Fahrer manuell die gewünschte Gangstufe
auswählt.
Jedoch ist der Fahrer nicht mit der Möglichkeit ausgestattet, den
Standardgetriebemodus, entweder den automatischen oder den manuellen
Modus, auszuwählen.
Somit muss ein Fahrer, der es bevorzugt, sein Fahrzeug in einem
manuellen Getriebemodus zu betreiben, stets den automatischen Getriebemodus überschreiben
oder umgehen. Ferner versetzen die vorkonfigurierten Systeme den Fahrer
nicht in die flexible Lage, den Standardbetriebsmodus für begrenzte
Zeitdauern zu wechseln, wodurch dem Fahrer ermöglicht würde, den Standardmodus für spezielle
Fahrbedingungen zu konfigurieren.
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EP-A
0 681 121 beschreibt ein Steuersystem/-verfahren zur Auswahl einer
Standard-Startgangstufe für
automatisierte mechanische Getriebesysteme der Bauart, die eine
erste vorbestimmte Kombination von Parametern als einen Wunsch oder eine
Anforderung nach einer unmittelbaren Schaltung oder einer vorbestimmten
Standard-Startgangstufe interpretiert. Die Steuerung stellt eine
vorbestimmte Folge von Aktionen bereit, durch die der Fahrezugführer manuell
eine neue Standard-Startgangstufe auswählen kann, bspw. durch Betätigung einer
Schaltwählvorrichtung,
die in einer ersten Richtung, um Hochschaltungen auszuwählen, und
in einer zweiten Richtung verschoben werden kann, um Herunterschaltungen
auszuwählen.
Es ist nicht beschrieben, dass das System in einem vollautomatischen
Modus betrieben werden kann, in dem der Fahrzeugführer Gänge nicht
zu schalten braucht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben
ist, enthält ein
System zur Fahrerauswahl eines Antriebs- oder Fahrmodus für automatisierte
Getriebe ein automatisches Getriebesystem, das eine elektronische
Steuereinheit (ECU, „Electronic
Control Unit") mit
einem internen Speicher zur Abspeicherung einer vom Fahrer bestimmten
Fahrerpräferenz
für eine
manuelle (bspw. teilautomatische) oder automatische Schaltung. Wenn
ein teilautomatischer Modus durch einen Fahrer ausgewählt worden
ist, aktiviert der Fahrer von Hand einen Gangschalthebe, um auf
eine teilautomatische Weise Gänge
zu wechseln. Das System liest beim Systemstart den internen Speicher
der ECU aus, um die Getriebemoduspräferenz des Fahrers zu bestimmen.
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Außerdem kann
der Fahrer eine standardmäßige bevorzugte
Startgangstufe wählen,
solange die ausgewählte
Gangstufe eine ist, die von der ECU akzeptiert werden kann. Sowohl
der gewählte
Getriebemodus als auch die Anfahrgangstufe werden als ein Start-
oder Anfahrmodus abgespeichert, wenn eine vom Fahrzeugführer (manuell)
betätigte
Wählvorrichtung
für eine
Zeitdauer aktiviert wird, die eine Referenzzeitspanne übersteigt.
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Das
Antriebsmodussystem enthält
ferner einen Schalter zum Hin- und Herschalten zwischen dem manuellen
und dem automatischen Getriebemodus, wobei der Fahrer eine Schaltpräferenz während des
Fahrzeugbetriebs ändern
kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das automatische Getriebesteuersystem eine Displayanzeige, um den
Fahrer über
den Modus, in dem das Fahrzeug betrieben wird, zu informieren sowie
einen akzeptablen Bereich von Gangstufen anzuzeigen, zwischen denen
während
eines Betriebs des Fahrzeugs in dem teilautomatisierten Modus des
Getriebes geschaltet werden kann. Ferner kann das Antriebsmodussystem
eine Geschwindigkeitssteuerung und einen Zapfabtrieb enthalten.
Falls das Getriebe in einem manuellen Getriebemodus betrieben wird,
wird bei einer Aktivierung der Geschwindigkeitssteuerung der automatische
Getriebemodus vorübergehend
festgesetzt, während
die Geschwindigkeitssteuerung aktiviert ist. Andererseits wird,
falls das Fahrzeug in einem automatischen Getriebemodus betrieben
wird, bei einem Zapfabtriebsbetrieb der manuelle Getriebemodus vorübergehend
festgesetzt, während
der Zapfabtrieb aktiviert ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Fahrerauswahl-Antriebsmodussystems für ein automatisiertes
mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebesystem gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2A eine
vergrößerte Ansicht
des bevorzugten Displays, das einen automatischen Getriebemodus
anzeigt.
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2B eine
vergrößerte Ansicht
des bevorzugten Displays, das einen manuellen Getriebemodus anzeigt.
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3 eine
Perspektivansicht der manuellen Schaltsteuerung des Fahrers.
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4 und 5 schematische
Darstellungen unter Veranschaulichung des Antriebsmodussystems und
eines bevorzugten Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung in Form eines Flussdiagramms.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
am besten aus 1 ersichtlich, ist ein Antriebsmodus-
oder Fahrmodus-System 10 veranschaulicht, das einen Motor 12 enthält, der
mit einem Getriebe 14 über
eine Hauptkupplung 16 verbunden und durch eine elektronische
Steuereinheit („ECU") 18 des
Systems gesteuert ist. Insbesondere ist die System-ECU 18 mit
einer Motor-ECU 20 elektronisch verbunden, die den Motor 12 durch
Eingangs- und Ausgangssignale
in Abhängigkeit
von einer Aktion des Fahrers und vom Motorverhalten steuert. Ferner ist
die System-ECU 18 mit dem Getriebe 14 über eine Getriebebetätigungseinrichtung 22 verbunden,
die das Getriebe 14 steuert. Die Getriebebestätigungseinrichtung 22 empfängt Eingangs- und Ausgangssignale
zur Steuerung des Getriebes 14 ausgehend von sowohl der
Fahreraktion als auch dem Getriebe selbst. Der Fahrer wird über das
Systemverhalten durch ein Display 23 in Kenntnis gesetzt,
das mit der System-ECU 18 verbunden ist, die sowohl die
Getriebebetätigungseinrichtung 22 als
auch die Motor-ECU 20 überwacht.
Schließlich
wird eine vom Fahrer vorgenommene Eingabe durch Betätigung einer
manuell betätigten
Wählvorrichtung 24 bewerkstelligt.
Die Wählvorrichtung 24 ist
in wenigstens zwei Richtungen in eine Aktivierungsstellung, am meisten
bevorzugt zum Hoch- und
Herunterschalten von Gangstufen, bewegbar und enthält wenigstens
einen Druckknopf zur Auswahl eines Betriebsmodus des Getriebes 14.
Die Funktion der Wählvorrichtung 24 ist
in größerer Einzelheit
nachstehend erläutert.
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Die
Getriebebetätigungseinrichtung 22 steuert
das Getriebe 14 in Abhängigkeit
von Signalen, die von der System-ECU 18 herrühren. Das
Getriebe 14 wird durch die Getriebebetätigungseinrichtung 22 entweder
automatisch, was als „automatischer
Getriebemodus" bezeichnet
wird, oder nicht automatisch betrieben, was als manueller Getriebemodus bezeichnet
wird. Gewöhnlich
ist der manuelle Getriebemodus tatsächlich ein teilautomatisierter
Modus.
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In
einem automatischen Getriebemodus steuert die System-ECU 18 die
Schaltung von Gängen
des Getriebes 14 mittels eines Signals, das auf der Grundlage
von Eingangssignalen, die von dem Getriebe 14, dem Motor 12 und
dem Fahrer empfangen werden, gemeinsam mit anderen Eingangssignalen
zu der Getriebebetätigungseinrichtung 22 gesandt
wird. In dem automatischen Getriebemodus schaltet der Fahrer die
Gänge des
Getriebes 14 nicht. Statt dessen wird die Schaltung durch
eine in der System-ECU 18 einprogrammierte Logik gesteuert.
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Wenn
ein manueller Getriebemodus ausgewählt ist, wird die Auswahl von
Gangschaltungen durch den Fahrer vorgenommen. Der sogenannte teilautomatische
Getriebemodus ermöglicht
dem Fahrer, eine Gangschaltauswahl aus einem Bereich zulässiger Gänge basierend
auf unterschiedlichen Eingangsvariablen, wie Motorleistung und Fahrzeuggeschwindigkeit,
zu treffen. Somit bestimmt der Fahrer, wann Gänge zu schalten sind und in
welchen Gang in dem Bereich zulässiger
Gänge zu
schalten ist. Die Auflistung zulässiger
Gänge wird
durch die System-ECU 18 bestimmt. Der Fahrer aktiviert
selbst oder manuell die Wählvorrichtung 24,
um die Auswahl der Gangschaltung zu treffen.
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Der
Ausdruck „Getriebe", wie er hier verwendet
wird, umfasst sowohl „einfache" als auch „Verbund"-Getriebe. Ein „einfaches
Getriebe" bezeichnet ein
Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei dem der Fahrer eine von mehreren
einzelnen Ganguntersetzungen auswählen kann. Ein „Verbundgetriebe" bezeichnet ein Geschwindigkeitswechselgetriebe,
das eine Hauptgetriebegruppe und ein Hilfsgetriebegruppe aufweist,
die in Serie miteinander verbunden sind, wobei die ausgewählte Ganguntersetzung
in der Hauptgetriebegruppe durch eine weiter ausgewählte Ganguntersetzung
in der Hilfsgetriebegruppe ergänzt
werden kann. „Verbundgetriebe" umfasst ein „Splitter-Verbundgetriebe", das ein Verbundgetriebe bezeichnet,
bei dem das Hilfsgetriebe verwendet wird, um zahlreiche auswählbare Stufen
zur Unterteilung der in der Hauptgetriebegruppe ausgewählten Gangstufe
zu schaffen. In einem Verbundgetriebe der Split-Bauart ist die Hauptgetriebegruppe
gewöhnlich
mit verhältnismäßig weiten
Sprüngen
versehen, die durch die Hilfsgruppe gesplittet oder unterteilt werden.
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„Verbundgetriebe" umfasst ferner ein „Range-Verbundgetriebe", das sich auf ein
Verbundgetriebe bezieht, das eine Hilfsgruppe mit einem im Vergleich
zu den Gangstufensprüngen
der Hauptgetriebegangstufe verhältnismäßig großen Sprung
zu einer Gangstufe eines höheren
Gangs aufweist. Der Ausdruck „Herunterschaltung" bedeutet in dem
hier verwendeten Sinne einen Schaltvorgang von einer höheren Gangstufe
zu einer niedrigeren Gangstufe. In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet
der Ausdruck „Blip" eine vorübergehende
Erhöhung
der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 12, während der Ausdruck „Dip" eine momentane Erniedrigung
der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor bedeutet. Derartige Bezeichnungen
werden gewöhnlich
mit durch die Motorkraftstoffzufuhrsteuerung oder die Motor-ECU 20 befohlenen
Erhöhungen
bzw. Verminderungen der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor unabhängig von
der vom Fahrer gewählten
Stellung des Fahrpedals assoziiert.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf die Steuerung eines mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebes
einer beliebigen Bauart anwendbar, das eingerichtet werden kann,
um Ausgangssignale an unterschiedliche elektrische, elektronische,
mechanische und/oder fluidbetätigte
Steuerungs- und/oder Erfassungsvorrichtungen
zu liefern und Befehlssignale von diesen Vorrichtungen zu empfangen.
Das Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung wird jedoch besonders vorteilhaft auf ein Verbundgetriebe
der Bauart angewandt, das eine nicht synchronisierte Hauptgetriebegruppe
aufweist, die in Serie mit wenigstens einer Hilfsgruppe der Split-,
Range- und/oder kombinierten Split-/Range-Bauart verbunden ist.
Derartige Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt und in
den US-Patentschriften Nr. 4 735 109, 4 648 290, 4 754 665, 5 390
561 und 5 816 100 be schrieben und veranschaulicht. Das Getriebesystem
kann über
eine herkömmliche
Reibungskupplung, einen Drehmomentwandler oder eine sonstige passende
Leistungskupplungseinrichtung an eine Kraft- oder Antriebseinheit
angekuppelt sein.
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Indem
erneut auf 1 Bezug genommen wird, wird
eine den Motor betreffende Information von der Motorsteuerung ECU 20 zu
der System-ECU 18 übertragen,
die eine Verarbeitungs- und Speichervorrichtung bildet. Eine Kommunikation
kann über
einen elektronischen Datenlink der Bauart erfolgen, die dem SAE
J1922, SAE J1939, ISO 11898 oder einem sonstigen anwendbaren Standard
entspricht. Die ECU 18 empfängt vorzugsweise Eingangsgrößen in Bezug
auf die motordrehzahl oder die Getriebeeingangswellendrehzahl von
geeigneten Sensoren, die Getriebeausgangswellendrehzahl von einem
Sensor 26 und die Betätigung
der Wählvorrichtung 24.
Die Getriebeausgangswellendrehzahl bildet ein Anzeichen für die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit,
während die
Motordrehzahl ein Anzeichen für
die Getriebeeingangswellendrehzahl bildet, und umgekehrt, insbesondere
wenn die Kupplung 16 sich nicht schlupfend im Eingriff
befindet.
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Die
vorliegende Erfindung ist gleichfalls auf Systeme anwendbar, bei
denen die Steuerung des Motors durch mechanische Verfahren erreicht
wird. Geeignete Drosselpositionssensor- und Fahrpedal- oder „Kraftstoffzufuhrfernsteuerungs-" oder „elektrische
Fly-by-Wire"-Systeme
sind aus dem Stand der Technik bekannt und in den US-Patentschriften
Nr. 4 250 845, 4 305 359, 4 319 658 sowie 4 461 254 veranschaulicht.
Steuerungslogikschaltungen, Sensoren und Aktuatoren für das Getriebesystem 10,
wie es in schematisierter Weise in 1 veranschaulicht ist,
können
von der Art sein, wie sie in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr.
4 361 060, 4 648 290, 4 930 081, 4 930 078 und 5 816 100 beschrieben
sind. Insbesondere empfängt
die System-ECU 18 Eingangsgrößen, verarbeitet diese entsprechend vorbestimmten
logischen Regeln und liefert Befehlsausgangssignale an pneumatische
und/oder elektrische Aktuatoren zur Steuerung einer Eingangswellenbremse 28 für schnelle
Hochschaltvorgänge;
an eine Motorkraftstoffzufluss-Steuerung oder alternativ eine Motor-ECU 20,
um eine vorübergehende
Steigerung der Kraftstoffzufuhr (Blip) oder eine vorübergehenden
Erniedrigung der Kraftstoffzufuhr (Dip) für den Motor 12 zu
erreichen; an eine Auspuffbremse 30, um eine rasche synchrone
Drehzahl als Vorbereitung für
eine Kupplungssteuerung zum Herunterschalten oder Hochschalten über die
Betätigungseinrichtung 30 zu
erreichen und/oder zum Gangschalten über die Getriebebetätigungseinrichtung 22.
Die Verarbeitungseinheit der System-ECU 18 kann von der Art
sein, wie sie in der US-Patentschrift 4 595 896 veranschaulicht
ist, und kann eine Fehlererfassungs- und Toleranzlogik der Art enthalten,
wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 849 899, 4 899 279 und 4 945
484 veranschaulicht sind. Die Getriebebetätigungseinrichtung 22 kann
auch von der „X-Y"-Bauart sein, wie
sie in den US-Patentschriften Nr. 4 873 881 und 4 899 607 veranschaulicht
ist.
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Die
System-ECU 18 sendet ferner Befehlsausgangssignale an das
Display 23, das in größerer Einzelheit
nachstehend beschrieben ist. Das Antriebs- oder Fahrmodussystem 10 kann
zusätzlich eine
gewöhnlich
vom Fahrer mit dem Fuß betätigte Kupplungssteuerung 34 aufweisen,
die dazu vorgesehen ist, lediglich für das Anfahren aus dem Stillstand
und/oder für
Rangiersituationen mit niedriger Kriechgeschwindigkeit verwendet
zu werden. Die System-ECU 18 empfängt Signale, die die Stellung der
vom Fahrzeugführer
betätigten
Kupplungs steuerung 34 sowie die Betätigung der Fahrzeugbremsen 36 kennzeichnen.
Alternativ kann die Kupplungssteuerung 34 weggelassen sein
und der Betrieb der Kupplung voll automatisiert unter der Steuerung durch
die System-ECU 18 erfolgen. Das Antriebsmodussystem 10 enthält ferner
Quellen einer elektrischen und/oder pneumatischen Leistung (hier
nicht veranschaulicht).
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Die
System-ECU 18 kann in einer einzelnen Box lokalisiert sein
oder kann in der Tat über
eine Anzahl von Orten an dem Fahrzeug verteilt angeordnet sein,
von denen einer an dem Getriebegehäuse selbst liegen kann, während ein
anderer von diesen sich in oder in der Nähe der Kabine des Fahrzeugs befinden
kann. Die System-ECU 18 ist an ein Display 23 der
in den 2A und 2B veranschaulichten Art
angeschlossen, erfasst zulässige
Gangschaltbereiche, zeigt einen Standardstartmodus für das Getriebe 14 an
und steuert den Betriebsmodus des Getriebes 14 in Abhängigkeit
von der durch den Fahrer vorgenommenen Auswahl der Geschwindigkeitssteuerungs-
und Zapfabtriebsoperationen.
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Die
Schalteinrichtung ist vorzugsweise durch die Wählvorrichtung 24 gebildet,
kann jedoch in Form eines Druckknopfs oder eines Kipphebels oder
einer sonstigen geeigneten Vorrichtung oder Kombination von Vorrichtungen
ausgebildet sein. Derartige Hebel oder sonstige Vorrichtungen können an
dem Armaturenbrett oder Instrumentenbrett des Fahrzeugs montiert
sein, werden jedoch geeigneterweise an der Lenksäule in der gleichen Weise wie
andere bekannte Lenksäulenschalter
montiert.
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Vorzugsweise
ist die Wählvorrichtung 24 von der
in 3 veranschaulichten Bauart, die einen Hebel 40 ent hält, der
in wenigstens einer Richtung nach oben und nach unten bewegbar ist.
Ferner weist der Hebel 40 einen niederdrückbaren
Knopf 42 an dem Ende des Stiels auf. Der Hebel 40 ist
in Gangstufenaktivierungspositionen zum Hoch- oder Herunterschalten
bewegbar und wählt
den standardmäßigen Anfahr-
oder Startmodus aus, wie dies nachstehend beschrieben ist. Der Druckkopf 42 kann
niedergedrückt
werden, um zwischen dem automatischen und dem manuellen Schaltmodus
zu wechseln.
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Bezugnehmend
auf 2A enthält
das Display 23 einen Hochschaltungs-Anzeigeabschnitt 52, einen
Herunterschaltungs-Anzeigeabschnitt 54 sowie einen Anzeigeabschnitt 50 für die momentan
eingelegte Gangstufe. Wie veranschaulicht, zeigt der die momentan
eingelegte Gangstufe anzeigende Displayabschnitt 50 augenblicklich
eine „16" an, wodurch angezeigt
wird, dass das Fahrzeuggetriebe im sechzehnten Gang betrieben wird.
Die einzelnen Pfeile, die in der Nähe der Zahl „16" auf gegenüberliegenden
Seiten angeordnet sind, zeigen an, dass sich das Getriebe in einem
automatischen Modus befindet. Wie in 2B veranschaulicht,
weist der Hochschaltungs-Anzeigeabschnitt 52 drei aufleuchtende
nach unten weisende Pfeile auf einer Seite und zwei aufleuchtende
nach oben weisende Zeile auf der gegenüberliegenden Seite des Gangstufen-Anzeigeabschnitts 50 (der
eine „6" zeigt) auf, die
die maximale Anzahl aufeinander folgender Herunterschaltungen oder
Hochschaltungen anzeigen, die entsprechend den erfassten Eingangsparametern, bspw.
der erfassten Motor- oder Eingangswellendrehzahl und der erfassten
Ausgangswellendrehzahl gemäß der Verarbeitung
durch die System-ECU entsprechend den vorbestimmten logischen Regeln oder
dem vorbestimmten Logikprogramm zulässig sind. Die mehreren Schaltpfeile
zeigen an, dass sich das Getriebe in einem manuellen Getriebemodus
befindet. In der vorliegenden Situation zeigen die drei aufleuchtenden
nach unten weisenden Pfeile an, dass ein einfacher, zweifacher oder
dreifacher Herunterschaltvorgang zulässig ist. Demgemäß kann der
Fahrer eine zulässige
Schaltung unmittelbar in entweder den fünften, den vierten oder den
dritten Gang wählen.
Der Hochschaltungs-Anzeigeabschnitt 52' weist zwei aufleuchtende Pfeile
auf, die die maximale Anzahl aufeinander folgender Hochschaltungen anzeigen,
die entsprechend den erfassten Parametern, wie sie durch die vorbestimmte
Logik oder das vorbestimmte Programm verarbeitet werden, zugelassen
sind. In der augenblicklichen Situation zeigen die zwei aufleuchtenden
Pfeile in dem Anzeigeabschnitt 52' an, dass das Getriebe zulässigerweise
in entweder den siebten oder den achten Gang hochgeschaltet werden
kann.
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Die
Verarbeitungseinheit der System-ECU 18 gibt keine Befehlssignale
zur Ausführung
eines ausgewählten,
jedoch unzulässigen
Gangwechsels aus. Vorzugsweise führt
die Verarbeitungseinheit den an den durch den Fahrer ausgewählten Gangwechsel
am nächsten
herankommenden zulässigen Gangwechsel
aus. Sollte bspw. unter den durch das Display 23 in 2B angezeigten
Bedingungen der Fahrer eine Herunterschaltung in den zweiten Gang wählen, wird
ein derartiger Herunterschaltvorgang durch die System-ECU 18 nicht
ausgeführt,
weil er unzulässig
ist. In der bevorzugten Ausführungsform gibt
jedoch die System-ECU 18 Ausgangsbefehlssignale für eine zweifache
Herunterschaltung von dem sechsten Gang zu dem vierten Gang aus.
Es wird nicht nur ein unzulässiger
Gangwechsel abgewiesen, sondern der Fahrer wird gewöhnlich durch
das Display 23 bereits darüber benachrichtigt worden sein, dass
die Gangstufe nie zu schalten versucht oder ausgewählt werden
sollte.
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Vollautomatische
Getriebesysteme, die Sensoren zur Erfassung der Drosselöffnungen
oder -positionen, Fahrzeuggeschwindigkeiten, Motordrehzahlen und
dergleichen enthalten und das Fahrzeuggetriebe in Abhängigkeit
von diesen Eingangsgrößen automatisch
schalten, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Derartige
vollautomatische Geschwindigkeitswechselgetriebe umfassen Getriebe,
bei denen ein unter Druck stehendes Fluid dazu verwendet wird, ein
oder mehrere Elemente mit anderen Elementen oder mit einer Masse
reibschlüssig in
Eingriff zu bringen um eine ausgewählte Gangstufe in automatisierten
mechanischen Getrieben zu erzielen, die eine elektronische, hydraulische
und/oder pneumatische Logik und Aktuatoren verwenden, um mechanische
(d.h. formschlüssige)
Kupplungen einzurücken
und auszurücken,
um eine gewünschte Gangstufe
zu erzielen. Beispiele für
derartige Getriebe sind in den US-Patentschriften Nr. 3 961 546,
4 081 065, 4 361 060, 5 050 079 und 5 109 729 beschrieben.
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Aus
dem Stand der Technik ist ferner eine teilautomatische mechanische
Getriebesteuerung bekannt, bei der automatisierte Gangwechsel zwischen
mehreren Gangstufen durch den Fahrer ausgewählt werden. Normalerweise wählt der
Fahrer, wann ein bestimmter Gangwechsel erfolgen soll und ob die
nach oben oder unten unmittelbar nachfolgende Gangstufe zu wählen ist
oder eine oder mehrere Gangstufen zu überspringen sind. Beispiele
für eine derartige
teilautomatisierte Getriebesteuerung sind aus den US-Patentschriften
Nr. 4 648 290, 4 800 360, 4 930 081, 5 385 515, 5 406 861 und 5
816 100 ersichtlich.
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Ein
Betrieb des Antriebsmodussystems 10 in einem manuellen
Getriebemodus bedeutet eine teilautomatische Steue rung des Getriebes 14 durch
die Betätigungseinrichtung 22 über die
System-ECU 18. Es wird als „manueller Getriebemodus" bezeichnet, weil
der Fahrer die Wählvorrichtung 24 selbst
oder manuell betätigen
muss, obwohl der tatsächliche Gangwechsel
durch die Getriebebetätigungseinrichtung 22 automatisiert
und gesteuert erfolgt. Um das Getriebe 14 in einem manuellen
Getriebemodus (oder teilautomatischem Getriebebetrieb) zu schalten,
bewegt der Fahrer den Hebel 40 aus der in 3 veranschaulichten
Stellung in eine Aktivierungsstellung (z.B. nach vorne für Hochschaltungen
und nach hinten für
Herunterschaltungen). Um eine einzelne Hochschaltung (d.h. eine
Schaltung in den siebten Gang) auszuwählen, bewegt der Fahrer den
Hebel 40 ein einzelnes Mal nach oben (in Richtung des Pfeils
A), und der Hebel kehrt anschließend unter einer Vorspannkraft
in die neutrale oder zentrierte Stellung zurück. Falls der Fahrer im sechsten
Gang, wie in 2B veranschaulicht, den Hebel
von der nicht verstellten Stellung in rascher Folge zwei Mal nach vorne
bewegt und ihn anschließend
in seine Ruhestellung zurückkehren
lässt,
wird er im Ergebnis einen einzelnen Gang überspringen und fast unverzüglich einen
eine Gangstufe überspringenden
Schaltvorgang unmittelbar in den achten Gang erreichen (d.h. der
siebte Gang wird nicht eingelegt). Das Auskuppeln der Hauptkupplung 16 und
die Synchronisation der ausgewählten
Klauenkupplungsglieder, die der ausgewählten Gangstufe zugehörig sind,
wird aufgrund der automatischen Drossel- und Kupplungssteuerung
und einer Abbremsung der Eingangswelle und/oder des Motors automatisch
und schnell erreicht. Der manuelle Getriebemodus ist teilautomatisch,
und der Fahrer muss sein Ermessen ausüben, wann hoch- oder heruntergeschaltet
werden soll und über
wie viele Gangstufen hinweg hoch- oder herunterzuschalten ist, wobei
er jedoch nicht aufgefordert ist, die Betätigung des Gangschalthebels,
des Fahrpedals und der Kupplung zu koordinieren. Wenn der Fahrer
eine zulässige
Gangstufe ausgewählt
hat, wird die Drossel schlagartig geöffnet (Blip), um eine notwendige
Synchronisation während eines
Herunterschaltvorgangs zu erreichen, oder schlagartig geschlossen
(Dip), um eine notwendige Synchronisation während eines Hochschaltvorgangs zu
erreichen, wobei dies alles für
den Fahrer automatisch durch die System-ECU 18 in Verbindung
mit der Motorkraftstoffzufuhrsteuerung oder Motor-ECU 20 bewerkstelligt
wird.
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Der
Rückwärtsfahrtbetriebsmodus
kann nur von dem Leerlauf aus in der Ruhestellung erreicht werden
und wird dann herbeigeführt,
indem der Steuerhebel 40 von der momentan eingestellten
Neutralstellung nach hinten (in der Richtung des Pfeiles B) bewegt
wird. Um eine unbeabsichtigte „Herunterschaltung" in den Rückwärtsgang
zu verhindern, kann ein (nicht veranschaulichter) Rückwärtsfahrtschaltknopf
vorgesehen sein, wobei der Schaltknopf niedergedrückt werden
muss, bevor die Verarbeitungseinheit eine Rückwärtsbewegung der Wählvorrichtung 24,
wenn sich diese in der Neutralstellung befindet, als eine Anforderung
nach einem Rückwärtsfahrbetrieb
interpretiert. Andere Verfahren zur Verhinderung eines unbeabsichtigten
Betriebs des Rückwärtsgangs
sind gleichfalls anwendbar. Zu Beispielen zählen Kippschalter oder Druckknöpfe beliebiger
Bauart, die an dem Gangschalthebel 40 angeordnet sein können.
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Hochschaltungen
und/oder Herunterschaltungen, die sowohl die Haupt- als auch die
Hilfsgruppe umfassen (d.h. Verbundschaltvorgänge) sind für den Fahrer ebenso einfach
auszuführen,
wie diejenigen, die lediglich die Hilfsgruppe umfassen (d.h. ein Split-Schaltvorgang).
In solchen Getrie ben, die mit mehreren Rückwärtsgangstufen versehen sind,
kann das Getriebe durch eine Bewegung des Steuerhebels 40 nach
hinten und nach vorne, wie angezeigt, in niedrigere Rückwärtsgänge heruntergeschaltet und
in höhere
Rückwärtsgänge hochgeschaltet
werden.
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Eine
einzelne Bewegung oder ein einzelner impulsartiger Ausschlag des
Hebels 40 ist durch eine Bewegung des Hebels von der zentrierten
oder nicht verlagerten/nicht ausgewählten Stellung in eine verlagerte
oder Auswahlaktivierungsstellung in der Richtung entweder zum Hochschalten
oder zum Herunterschaltens und ein anschließendes sofortiges Loslassen
des Hebels gebildet, wodurch dem Hebel ermöglicht wird, in seine zentrierte
oder nicht verlagerte/nicht ausgewählte Stellung zurückzukehren.
Falls der Steuerhebel 40 in der verlagerten oder Auswahlstellung
länger
als eine vorbestimmte Zeitspanne (bspw. länger als 0,5 bis 1,0 Sekunden
oder länger als
1 bis 2 Sekunden) gehalten wird, steuert eine alternative Logik
die resultierende Funktion.
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Die
System-ECU 18 ermöglicht
dem Fahrer, den Standard-Betriebsmodus
des Getriebes entweder als den automatischen oder den manuellen
Getriebemodus zu programmieren. Außerdem ist der Fahrer während der
Programmierung des Standard-Startmodus
für das
Getriebe auch in der Lage, die Standard-Startgangstufe auszuwählen. Der
Fahrer kann den Standardmodus für
das Getriebe und die Standard-Startgangstufe ändern, indem er den internen
Speicher der System-ECU 198 programmiert.
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Entsprechend
dem Flussdiagramm nach 4 verändert der Fahrer die programmierbaren Startoptionen
für das
Ge triebe 14 und die Startgangstufe, indem er sich zuerst
in Punkt 60 dafür
entscheidet, dass er wünscht,
die programmierbaren Startoptionen zu ändern. Das System 10 bestimmt
unter Punkt 62, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet.
Falls sich das Fahrzeug nicht im Stillstand befindet, steht die
Startmodusprogrammierung nicht zur Verfügung, wie dies unter Punkt 64 veranschaulicht ist.
Wenn sich das Fahrzeug im stationären Zustand befindet, wählt der
Fahrer die zu verwendende Gangstufe als die standardgemäße Startgangstufe
aus, wie dies unter Punkt 66 veranschaulicht ist. Die System-ECU 18 bestätigt, dass
die gewünschte
Startgangstufe zulässig
ist. Falls dies nicht der Fall ist, muss der Fahrer eine neue gewünschte Startgangstufe
auswählen,
die von der System-ECU 18 akzeptiert werden kann. Der Fahrer
wählt anschließend den
automatischen Getriebemodus (oder Automatikmodus in dem Flussdiagramm)
unter Punkt 68 aus, indem er den Getriebemodusschalter 42 (oder
Automatikschalter in dem Flussdiagramm) niederdrückt, um der System-ECU 18 zu
signalisieren, dass der automatische Modus ausgewählt ist.
Vorzugsweise zeigt das Display 23 den gewählten Getriebemodus in
der oben beschriebenen Weise an.
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Nachdem
der Automatikmodus für
das Getriebe 14 ausgewählt
worden ist, hält
der Fahrer den Gangschalthebel 40 in der oberen Stellung
länger
als eine im Voraus gewählte
Zeitdauer, wie dies unter Punkt 70 veranschaulicht ist.
Vorzugsweise sollte die Zeitdauer lang genug sein, um eine versehentliche Einstellung
des Programmiermodus zu verhindern. Somit wird ein Halten des Gangschalthebels 40 in
der oberen Stellung für
mehr als drei (3) Sekunden bevorzugt, obwohl natürlich eine kürzere oder
längere Zeitdauer
verwendet werden kann. Es ist auch zu bemerken, dass, obwohl hier
ein Halten des Gangschalthebels 40 in der oberen Stel lung
beschrieben ist, auch ein Halten des Gangschalthebels 40 in
einer unteren Stellung oder einer vorderen oder hinteren Stellung
alternativ verwendet werden kann, um in den Programmiermodus einzutreten.
Schließlich
ist nach einer Auswahl der Startgangstufe, der Eingabe des Automatikmodus
für das
Getriebe 14 und dem Halten des Gangschalthebels in der
erforderlichen Stellung für
die benötigte
Zeitdauer der Startmodus in dem internen Speicher der System ECU 18 sowohl für die Startgangstufe
als auch den Getriebemodus einprogrammiert, wie dies unter Punkt 72 des
Flussdiagramms nach 4 veranschaulicht ist.
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Um
das Getriebe 14 von einem standardgemäßen automatischen Getriebemodus
in einen standardgemäßen manuellen
Getriebemodus wechseln zu lassen, tritt der Fahrer einfach in den
Programmiermodus ein, indem er das Fahrzeug im Stillstand hält und den
Getriebemodusschalter 42 drückt, um zu dem zuvor nicht
standardgemäßen Modus
umzuschalten. Danach wird der Gangschalthebel 40 in der erforderlichen
Aktivierungsstellung für
die erforderliche Zeitdauer gehalten. Wenn diese Schritte vollendet
sind, ist der interne Speicher der System-ECU 18 erneut überschrieben,
um zu signalisieren, dass die Standard-Startpräferenz durch einen manuellen
Getriebemodus gebildet ist. Die zuvor ausgewählte Standardgangstufe wird
in diesem Beispiel nicht aktualisiert, könnte jedoch aktualisiert werden.
Somit ist es möglich,
einen Standard-Getriebemodus zu wählen, ohne die Standard-Startgangstufe
zu verändern. Alternativ
ist es möglich,
die gewünschte
Standard-Gangstufe ohne eine Änderung
des Standard-Getriebemodus zu modifizieren.
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Steuersysteme
für automatisierte
Getriebesysteme umfassen gewöhnlich
einen wählbaren
Betriebsmodus, der als „Geschwindigkeitssteuerung" („Cruise
Control") bezeichnet
wird. Wenn eine Geschwindigkeitssteuerung aktiviert wird, wird eine
ausgewählte
Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch aufrechterhalten, ohne dass
der Fahrer selbst die Kraftstoffdrossel oder das Fahrpedal steuern
oder Getriebeschaltungen auswählen
oder durchführen
muss. Ein bevorzugtes Geschwindigkeitssteuerungssystem ist in der
US-Patentschrift 5 053 963 beschrieben. Die System-ECU 18 enthält vorzugsweise
ein Geschwindigkeitssteuerungssystem, das durch ein elektronisches
Steuersystem gebildet ist, in dem Gangauswahl- und Schaltentscheidungen
anhand gemessener und/oder berechneter Parameter, wie bspw. der
momentanen Eingangswellen- oder Motordrehzahl, der Drosselstellung,
Ausgangswellendrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Änderungsrate
von diesen und/oder der erwarteten Motordrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit
und/oder der Änderungsrate
von diesen und/oder der erwarteten Motordrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit
bei der Vollendung eines möglichen
Schaltvorgangs, getroffen und ausgeführt werden. Ferner bedient
ein vorbestimmtes Programm in dem Geschwindigkeitssteuerungsmodus
Schaltbefehle, wobei eine gewählte
Fahrzeuggeschwindigkeit ohne die Notwendigkeit einer Betätigung des
Fahrpedals durch den Fahrer automatisch aufrechterhalten wird.
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In
Bezug auf einen automatischen Getriebemodus stellt der Geschwindigkeitssteuerungs-Betriebsmodus
einfach einen verfeinerten Fahrzeugbetriebsmodus dar, in dem nicht
nur die Gangschaltentscheidungen, sondern auch die Drosselentscheidungen
durch die System-ECU 18 gesteuert werden. Wenn der Fahrer,
vorzugsweise über
einen wählbaren
Druckknopf, Schalter oder Kipphebel, der an dem Armaturenbrett oder
an der Lenksäule
befestigt ist, den Geschwindigkeitssteue rungs-Betriebsmodus auswählt, tritt
somit das Fahrzeug in den automatischen Getriebemodus ein, falls
es sich nicht bereits in diesem Modus befindet. Auch muss die System-ECU 18,
wenn sich der Fahrer entscheidet, den Geschwindigkeitssteuerungs-Betriebsmodus
zu verlassen, das Fahrzeug in den ordnungsgemäßen Getriebemodus zurückbringen,
d.h. in denjenigen Getriebemodus, in dem das Fahrzeug unmittelbar
vor der durch den Fahrer vorgenommenen Auswahl des Geschwindigkeitssteuerungs-Betriebsmodus
betrieben worden ist.
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Ein
weiteres Merkmal, das häufig
im Zusammenhang mit fahrzeugmotoren und ihren Getrieben eingesetzt
wird, ist der Zapfabtrieb (Power Take Off), der durch eine Zahnradantriebsvorrichtung
gebildet ist, die von dem Getriebe oder von dem Motor betreiben
wird, um bspw. Hebeplattformen zum Beladen und Entladen von Nutzlasten
anzuheben oder Zement zu mischen. Ein Zapfabtrieb erfordert im Wesentlichen,
dass ein Teil der von dem Motor und seinem Getriebe erzeugten Leistung
auf die Zusatzvorrichtung, die durch das Fahrzeug betreiben wird,
umgeleitet wird. Somit ist es erforderlich, dass das Fahrzeug während des
Betriebs der Zusatzvorrichtung in einem manuellen Getriebemodus
betrieben wird, so dass bspw. ein Beton nicht schneller oder langsamer geliefert
wird, abhängig
von der Steuerung des Getriebes durch die System-ECU 18,
wenn das Getriebe in einem automatischen Modus betrieben wird. Wenn
der Fahrer eine Zapfabtriebsvorrichtung für einen Betrieb auswählt, wird
der automatische Getriebemodus somit abgeschaltet oder unwirksam
gemacht, bis der Einsatz der Zusatzvorrichtung zu Ende geführt worden
ist. Nachdem der Zapfabtriebseinsatz vollendet ist, kehrt das Fahrzeug
zu dem Getriebemodus zurück,
der vor dem Einsatz des Zapfabtriebs vorlag.
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Mit
Bezug auf 5 ist die Steuerlogik der System-ECU 18 in
Abhängigkeit
von der vom Fahrer vorgenommenen Auswahl des Geschwindigkeitssteuerungs-
oder Zapfabtriebs-Betriebsmodus
veranschaulicht. Zuerst besteht, wenn der Fahrer eine Geschwindigkeitssteuerung
wählt,
der erste Schritt der Logik darin, zu bestimmen, ob das Getriebe
in einem automatischen Getriebemodus betrieben wird, wie dies an
dem Entscheidungspunkt 80 veranschaulicht ist, Falls dies
nicht der Fall ist, wird, wenn der Fahrer an dem Punkt 82 eine
Geschwindigkeitssteuerung auswählt,
der manuelle Getriebemodus vorübergehend
festegesetzt. Wenn anschließend
der Fahrer den Geschwindigkeitssteuerungs-Betriebsmodts an dem Punkt 86 verlässt, wird
der automatische Getriebemodus an dem Punkt 88 ebenfalls
beendet, wobei der manuelle Getriebemodus wieder eingeschaltet oder
aktiviert wird.
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Wenn
der Fahrer in einem Betrieb in dem automatischen Getriebemodus unter
Punkt 90 eine Geschwindigkeitssteuerung auswählt, wird
der automatische Getriebemodus aufrechterhalten, wie dies unter
Punkt 92 veranschaulicht ist, während die System-ECU 18 den
Kraftstoffzufluss in Abhängigkeit von
sämtlichen
gemessenen Parametern steuert. Wenn anschließend der Geschwindigkeitssteuerungs-Betriebsmodus
unter Punkt 94 verlassen wird, wird der automatische Getriebemodus
aufrechterhalten, wie dies unter Punkt 96 des Flussdiagramms nach 5 veranschaulicht
ist und wie er vorlag, bevor eine Geschwindigkeitssteuerung durch
den Fahrer ausgewählt
worden ist.
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In ähnlicher
Weise schaltet die System-ECU 18, wenn der Fahrer unter
Punkt 98 einen Zapfabtrieb (PTO, Power Take Off) auswählt, während der automatische
Getriebemodus verwendet wird, den automatischen Getriebemodus in
Punkt 100 aus, wodurch sie das Getriebe 14 vorübergehend
in den manuellen Getriebemodus versetzt, bis der Fahrer den Zapfabtriebsmodus
unter Punkt 102 verlässt.
Dann wird der automatische Getriebemodus an dem Punkt 104 wieder
eingeschaltet oder aktiviert. Falls ein manueller Getriebemodus
bereits ausgewählt
worden ist, arbeitet der Zapfabtrieb ohne Unterbrechung oder Steuerung
des manuellen Getriebemodus durch die System-ECU 18.
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Während die
Erfindung speziell in Verbindung mit bestimmten besonderen Ausführungsformen
von dieser beschreiben worden ist, versteht es sich, dass dies lediglich
dem Zwecke der Veranschaulichung und nicht einer Beschränkung dient und
dass der Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
so weit zu ziehen ist, wie es der Stand der Technik erlaubt.