DE60105681T2

DE60105681T2 - Steuerung der Bereichsschaltung eines manuellen Verbundgetriebes

Info

Publication number: DE60105681T2
Application number: DE60105681T
Authority: DE
Inventors: Chris Farnworth Cox
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2001-03-31
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2021-04-01
Also published as: US20010025537A1; US6520040B2; ATE277311T1; BR0101576A; EP1143172B1; DE60105681D1; EP1143172A1; JP2001295919A

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Rangeschaltungssteuerung bei einem handgeschalteten Gruppengetriebe der Rangebauart mit einem „Mehrfach-H"(repeat-H)-Schaltschema. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine automatische Übersteuerung eines handgeschalteten Getriebes der Range-Bauart, das eine „Mehrfach-H"-Schaltsteuerung mit einem handbetätigten Rangeschaltwähler aufweist, die oberhalb bestimmter Fahrzeuggeschwindigkeiten unbeabsichtigte Umschaltungen von der höchsten Gangstufe im niedrigen Rangebereich in eine oder mehrere der niedrigsten Gangstufen im niedrigen Rangebereich verhindert.
Beschreibung des Standes der Technik
Kraftfahrzeuggruppen (compound) Getriebe der Rangebauart einschließlich der kombinierten Splitter- und Rangebauart sind im Stand der Technik bekannt und sind aus den US-Patentschriften Nr. 4 754 665, 5 370 013, 5 737 969 und 5 950 491 zu entnehmen.
Handgeschaltete Getriebe der Range-Bauart verwendeten entweder ein „Doppel-H"-Schaltschema, bei dem die Rangeschaltung automatisch war oder ein „Mehrfach-H"-Schaltschema, bei dem der Fahrer von Hand einen Rangewähler betätigen muss, üblicherweise einen Druckknopf oder Schalter, der auf der Schalthebelanordnung angeordnet ist. Typische Range schaltmechanismen mit „Doppel-H"-Schaltung sind aus den US-Patentschriften 5 661 998 und 5 911 787 zu entnehmen während Schaltmechanismen mit typischer „Mehrfach-H"-Schaltung aus der US-Patentschrift 5 899 121 hervorgehen. „Mehrfach-H"-Schalteinrichtungen werden oft verwendet, wenn seitliche Schalthebelbewegungen minimiert werden sollen.
Synchronisierte Getriebe und Getriebe, die höherwertige Synchronisationseinrichtungen, wie Synchronisationseinrichtungen mit Hilfskraftunterstützung, selbsteinrückende Synchronisationseinrichtungen, Doppel- oder Dreifach-Konussynchronisationseinrichtungen und/oder Synchronisationseinrichtungen, die über verschiedene Hilfsmechanismen wirksam gemacht werden enthalten, sind im Stand der Technik bekannt und sind aus den US-Patentschriften 5 588 713, 5 713 447, 5 738 194 und 5 738 196 zu entnehmen. Wenngleich solche höherwertigen Synchronisationseinrichtungen in dem Sinne wirken, dass sie die zum Schalten eines Schwerlastgetriebes erforderliche Kraft verringern, so können sie doch auch das Einlegen von Gangstufen erlauben, die unter den jeweils vorhandenen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeuges unzulässig sind.
Der Stand der Technik beinhaltet auch Vorrichtungen, die unzulässige Schaltungen blockieren (vergleiche US-Patentschrift 5 471 893 und WO 99/31409) und die eine automatische Rangeumschaltung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit veranlassen (vergleiche US-Patentschriften 5 263 379 und 5 673 592).
Die EP 0 601 741 A1 beschreibt ein Gruppengetriebe mit einer Vierganghauptgetriebegruppe, die unter Verwendung eines Schalthebels von Hand geschaltet wird und mit einer automatisch geschalteten Hilfsgruppe der Rangebauart. Ein Betrieb im hohen oder im niedrigen Range wird von dem Fahrer durch Betätigung eines auf dem Schalthebel angeordneten Schalters gewählt. Ein Sensor zum Erfassen der Drehzahl der Getriebeausgangswelle erzeugt ein Signal, das für die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kennzeichnend ist. Es sind mechanische Mittel vorgesehen, um eine Schaltung in eine der niedrigsten Gangstufen der Hauptgetriebegruppe zu blockieren wenn festgestellt wird, dass die gegenwärtigen Kraftfahrzeugfahrgeschwindigkeit eine vorbestimmte maximale Kraftfahrzeugfahrgeschwindigkeit übersteigt.
Die US-Patentschrift 5 928 109 beschreibt ein Verfahren zum Steuern des Schaltens eines Gruppengetriebes der Rangebauart, das Mittel beinhaltet, um den Range automatisch zu wechseln, wenn festgestellt wird, dass eine Rangeumschaltung notwendig ist. Zu diesem Zwecke überwacht eine elektronische Steuerung das aktuelle Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis des Getriebes, um den gegenwärtig eingelegten Gang festzustellen und es erfasst die Ausgangsdrehzahl des Motors, um zu bestimmen ob ein Hochschalten oder Herunterschalten erforderlich ist. Wenn die höchste Gangstufe des niedrigen Ranges festgestellt wird und die Motorausgangsdrehzahl einen vorbestimmten Grenzwert, der sich der Maximaldrehzahl des Motors nähert, übersteigt fordert die Steuereinheit automatisch eine Rangeumschaltung in den höheren Range an, sobald der Fahrer das Getriebe in den Leerlauf schaltet. Wird die niedrigste Gangstufe des hohen Ranges festgestellt und weiterhin, dass die Motorausgangsdrehzahl unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt, so wird die Rangegruppe automatisch in den niedrigen Range geschaltet, sobald der Fahrer das Getriebe in den Leerlauf schaltet.
Die bekannten Vorrichtungen waren insoweit nicht völlig zufriedenstellend als sie kompliziert und/oder teuer waren und/oder die Fahrerwahl von Gangstufen übermäßig beschränkten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 7 definiert. Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung werden die Nachteile des Stands der Technik dadurch minimiert oder überwunden, dass eine Rangeschaltkontrolle für ein handgeschaltetes Getriebe mit einem „Mehrfach-H"-Schaltschema geschaffen wird, die einen minimalen Aufwand zusätzlicher Komponenten erfordert und die ein unbeabsichtigtes Wählen und Einlegen von Gangstufen verhindert, welche zu katastrophalen Getriebeschäden führen könnten die aber ansonsten dem Fahrer es ermöglicht, andere Gangstufen zu wählen und einzulegen.
Das Vorstehende wird dadurch erreicht, dass die jeweilige Stellung des Schalthebels in dem „Mehrfach-H"-Schaltschema erfasst und wenn der Fahrer von der höchsten Gangstufenstellung im niedrigen Range auf die niedrigste Gangstufenstellung (oder Gangstufenstellungen) im niedrigen Range umschaltet und wenn die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Bezugswert (etwa 15 bis 20 mph) übersteigt, unabhängig von der jeweiligen Stellung des handbetätigten Rangewahlschalters automatisch eine Umschaltung in die hohe Rangegangstufe veranlasst.
Demgemäß ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Range-Schaltsteuerung für ein handgeschaltetes Getriebe der Rangebauart mit einem „Mehrfach-H"-Schaltmechanismus zu schaffen, das ein unbeabsichtigtes Ausführen einer möglicherweise Schaden hervorrufenden Herunterschaltung ausschließt.
Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Studium der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung eines einfachen „Mehrfach-H"-Schaltschemas.
2 ist eine schematische Darstellung eines Gruppengetriebes mit einer Hilfsgruppe der Range-Bauart, das die Rangegruppensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt.
2A ist eine schematische Darstellung des Schaltmechanismus des Getriebes nach 2.
2B ist eine schematische Darstellung des „Mehrfach-H"-Schaltschemas für das Getriebe nach 2.
2C ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rangesteuersystems für das Getriebe nach 2.
3 ist eine schematische Darstellung eines Gruppengetriebes der kombinierten Range- und Splitterbauart, das höherwertige Synchronisierkupplungen und das erfindungsgemäße Rangesteuersystem benutzt.
3A ist eine schematische Darstellung des „Mehrfach-H"-Schaltschemas für das Getriebe nach 3.
4 ist eine schematische Darstellung, in Form eines Flussdiagramms, der von der erfindungsgemäßen Rangeschaltsteuerung verwendeten Steuerlogik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Der Ausdruck "Gruppengetriebe" ist hier so verwendet, dass er ein Geschwindigkeits- oder Gangstufenwechselgetriebe beschreibt, das eine Hauptgetriebegruppe mit mehreren Vorwärtsgängen und eine in Reihe liegende mehrgängige Hilfsgetriebegruppe aufweist, wobei eine jeweils ausgewählte Getriebeuntersetzung in der Hauptgetriebegruppe durch eine außerdem ausgewählte Getriebeuntersetzung in der Hilfsgetriebegruppe kompoundiert werden kann. Eine "synchronisierte Kupplungsanordnung" und Worte ähnlicher Bedeutung, bezeichnen eine formschlüssige Kupplungsanordnung in Klauenkupplungsbauart, die zur drehfesten Kupplung eines ausgewählten Zahnrades mit einer Welle mittels einer formschlüssigen Kupplung verwendet wird, bei der ein Versuch des Einrücken der Kupplung so lange verhindert ist, bis die Kupplungsglieder im Wesentlichen synchron umlaufen. Reibmittel verhältnismäßig großer Leistungsfähigkeit werden an den Kupplungsgliedern verwendet und reichen aus, um beim Einleiten des Einrückens der Kupplung zu bewirken, dass die Kupplungsglieder und alle damit umlaufenden Elemente mit im Wesentlichen synchroner Drehzahl umlaufen.
Der Ausdruck "hohe Gangstufe" und "niedrige Gangstufe", und Worte ähnlicher Bedeutung, beziehen sich auf Übersetzungsverhältnisse einer Getriebegruppe, bei denen bei einer gegebenen Eintriebsdrehzahl die Abtriebsdrehzahl am größten bzw. am kleinsten ist.
Wie an sich bekannt und aus der vorerwähnten US-Patentschrift Nr. 4,754,665 zu entnehmen, gehören Hilfsgetriebegruppen zu drei allgemeinen Bauarten: Rangebauart, Splitterbauart und kombinierte Range-/Splitterbauart. Bei Gruppengetrieben mit einer Hilfsgruppe der Rangebauart ist der Rangesprung oder sind die Rangesprünge größer als der gesamte Gangstufenbereich der Hauptgetriebegruppe, und die Hauptgruppe wird in jedem Range fortschreitend durch ihre Gänge geschaltet. Bei Gruppengetrieben mit einer Hilfsgruppe der Splitterbauart sind die Getriebesprünge der Splitterhilfsgruppe kleiner als die Getriebesprünge der Hauptgetriebegruppe, und jede Hauptgetriebegruppengangstufe wird durch die Splittergruppe gesplittet oder unterteilt. Bei einem Gruppengetriebe mit einer Range- und Splitterhilfsgruppe oder -hilfsgruppen sind sowohl Range- als auch Splittergänge vorgesehen, was es erlaubt, dass die Hauptgruppe in wenigstens zwei Ranges durch ihre Gänge durchgeschaltet wird, während außerdem die Hauptgruppengänge in wenigstens einem Range gesplittet werden können.
1 veranschaulicht schematisch ein „Mehrfach-H"-Schaltschema für ein handgeschaltetes Getriebe der Range-Bauart, das eine Hauptgruppe mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang und eine zweigängige Rangegruppe aufweist. Dies wird typischerweise als ein "4 × 2" Rangege triebe bezeichnet. wie zu ersehen, wird im niedrigen Range der Schalthebel fortschreitend in einem an sich bekannten "H" Schaltschema durch einen ersten, zweiten, dritten und vierten Gang durchgeschaltet, wobei der Rangewahlschalter in der Niedrigrange-Stellung (vgl. Element 96 in 2A) steht. Bei Erreichen des vierten Gangs, und wenn der Wunsch besteht, den Hochschaltvorgang durch den höheren Range fortzusetzen, wird der Rangewahlschalter 96 in die hohe Range-Stellung gebracht und die Hauptgruppe wird sodann wiederum durch den fünften, sechsten, siebten und achten Gang geschaltet. In dem Schaltschema der 1 bezeichnet der Pfeil R die für jede Hauptgruppenschalthebelstellung in an sich bekannter Weise zur Verfügung stehenden beiden Gänge, eine im niedrigen Range und einem im hohen Range.
Ein potentielles Problem tritt auf, wenn im vierten Gang und bei der Absicht des Hochschaltens in den fünften Gang der Fahrer es verabsäumt, eine Rangeumschaltung vom niedrigen Range in den hohen Range zu wählen, so dass er während er von dem Vierten in den Fünften hochschalten will, tatsächlich eine Herunterschaltung vom Vierten in den Ersten wählt und diesen auch einzulegen versucht. Unter der Annahme, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit fährt, bei der ein Hochschalten vom Vierten in den Fünften erforderlich ist, kann das unbeabsichtigte Einlegen des ersten Gangs zu einem katastrophalen Ausfall der Getriebezahnräder führen. Bei nicht synchronisierten Getrieben und bei Getrieben, die verhältnismäßig einfache bekannte Synchronisiereinrichtungen verwenden, war dieses Problem häufig gemildert, weil das Einlegen des ersten Gangs bei mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit fahrendem Kraftfahrzeug schwierig oder unmöglich war und den Fahrer warnte, dass ein unzulässiger Schaltvorgang versucht wurde. Bei höherwertigen Synchronisiereinrichtungen und/oder Synchronisiereinrichtungen mit Servomechanismen kann fast jede versuchte Schaltung durchgeführt werden, was die Möglichkeit mit sich bringt, dass eine unbeabsichtigte Herunterschaltung vom Vierten auf den Ersten -während eigentlich ein Hinaufschalten vom Vierten in den Fünften erwartet wird- durchgeführt wird, ohne dass der Fahrer eine ausreichende Warnung erhält. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, solche unbeabsichtigten Schaltungen von dem in dem niedrigen Range (d.h. vierten Gang) zur Verfügung stehenden höchsten Gang in den in dem niedrigen Range zur Verfügung stehenden niedrigsten Gang zu verhüten, wenn die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit oberhalb eines vorbestimmten Wertes (wie etwa 15–25 mpH) liegt.
Ein Getriebe der 10 Rangebauart, das die erfindungsgemäße Rangeschaltesteuerung nutzt, ist aus den 2, 2A, 2B, 2C zu entnehmen. Das Gruppengetriebe 10 weist eine mehrgängige Hauptgetriebegruppe 12 auf, die mit einer Hilfsgruppe 14 der Rangebauart in Reihe geschaltet ist. Das Getriebe 10 ist in einem Gehäuse H untergebracht und weist eine Eingangswelle 16 auf, die von einem Motor, etwa einem Dieselmotor E, über eine wahlweise ausgerückte, normalerweise eingerückte Hauptkupplung 10 angetrieben ist, welche ein antriebsmäßig mit der Motorkurbelwelle 20 verbundenes Eingangs- oder Antriebsteil 18 und ein drehfest mit der Getriebeeingangswelle 16 verbundenes angetriebenes Teil 22 aufweist.
In der Hauptgetriebegruppe 12 trägt die Eingangswelle 16 ein Eingangszahnrad 24, um gleichzeitig eine Anzahl im Wesentlichen gleicher Vorgelegewellenanordnungen 26, 26A mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl anzutreiben. Die bei den im Wesentlichen gleichen Vorgelegewellenanordnungen sind auf diametral gegenüber liegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet, die im Wesentlichen koaxial zu der Eingangswelle 16 ausgerichtet ist. Jede der Vorgelegewellenanordnungen weist eine mittels Lagern 32, 34 in dem Gehäuse H gelagerte Vorgelegewelle 30 auf, von der lediglich ein Teil schematisch veranschaulicht ist. Jede der Vorgelegewellen ist mit einer gleichen Gruppierung von Vorgelegewellenzahnrädern 38, 40, 42, 44, 46 und 48 versehen, die drehfest aufgesetzt sind. Eine Anzahl Hauptwellenzahnräder 50, 52, 54, 56 und 58 umschließen die Hauptwelle 28 und sind jeweils einzeln in an sich bekannter Weise mittels Kupplungsschiebemuffen 60, 62, 64 mit der Hauptwelle 28 so kuppelbar, dass sie mit dieser umlaufen. Die Kupplungsmuffe 60 kann auch dazu benutzt werden, das Eingangszahnrad 24 mit der Hauptwelle 28 zu kuppeln, um damit eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28 herzustellen.
Die Kupplungsmuffen 60, 62, 64 werden typischerweise mittels Schaltgabeln 60A, 62A, 64A axial verstellt, die in an sich bekannter Weise der Schaltgehäuseanordnung 70 zugeordnet sind. Die Kupplungsmuffen 60, 62, 64 können der an sich bekannten, synchronisierten oder nicht synchronisierten, doppelt wirkenden Klauenkupplungsbauart sein.
Das Hauptwellenzahnrad 58 ist das Rückwärtsgangzahnrad und steht über gebräuchliche (nicht dargestellte) leer laufende Zwischenzahnräder im Dauereingriff mit den Vorgelegewellenzahnrädern 48. Wenngleich die Hauptgetriebegruppe 12 fünf wählbare Vorwärtsgangstufen zur Verfügung stellt, weist doch die niedrigste Vorwärtsgangstufe, nämlich die die durch die Antriebsverbindung des Hauptwellenantriebs zahnrads 56 mit der Hauptwelle 28 gebildet ist, häufig eine so hohe Zahnraduntersetzung her, dass sie als niedriger oder „Schleich"-Gang bezeichnet wird, der lediglich zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs unter schweren Bedingungen benutzt wird und der in dem hohen Range des Getriebes üblicherweise nicht verwendet wird. Demgemäß wird, obgleich die Hauptgetriebegruppe 12 fünf Vorwärtsgangstufen hat, sie üblicherweise als eine „4 + 1"-Hauptgruppe bezeichnet, weil lediglich vier der Vorwärtsgangstufen durch die Range-Hilfsgetriebestufe 14 compoundiert werden.
Für Zwecke der erfindungsgemäßen Rangesteuerung werden die „1/5"-Schaltschemastellung und das Zahnrad 54 als die „in dem niedrigen Range zur Verfügung stehende niedrigste Gangstellung" bezeichnet, weil sie die sowohl in dem niedrigen als auch in dem hohen Range zur Verfügung stehende Hauptgruppen-Gangstufenstellung mit der niedrigsten Geschwindigkeit ist. Alternativ können sowohl die 1/5 als auch die 2/6-Stellung, die beide eingelegt werden, wenn der Schalthebel in der gleichen horizontalen oder Wahlstellung steht, gemeinsam als die in dem niedrigen Range zur Verfügung stehende niedrigste Gangstufenstellung betrachtet werden, weil sie in der in beiden Ranges zur Verfügung stehenden Wahlstellung der niedrigsten Geschwindigkeit liegen.
Die Klauenkupplungen 60, 62, 64 sind Drei-Stellungskupplungen, weil sie mittels eines Schalthebels 72 in der mittleren, nicht eingerückten Stellung, wie dargestellt, oder in einer rechts voll eingerückten Stellung oder in einer links voll eingerückten Stellung positioniert werden können. Wie an sich bekannt, ist zu einem gegebenen Zeitpunkt lediglich eine der Kupplungen 60, 62, 64 einrückbar, weil (nicht dargestellte) Hauptgruppenverriegelungsmittel vorgesehen sind, um die anderen Kupplungen jeweils in ihrer Neutralstellung zu verriegeln.
Die Range-Hilfsgetriebestufe 14 weist zwei im Wesentlichen gleiche Hilfsvorgelegenwellenanordnungen 74, 74A auf, von denen jede eine Hilfsvorgelegewelle 76 enthält, die in dem Gehäuse H mittels Lagern 78, 80 gelagert ist und die zwei mit ihr umlaufende Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 82, 84 trägt. Die Hilfsvorgelegewellenzahnräder 82 stehen in Dauereingriff mit einem Range/Ausgangszahnrad 86, das sie lagern und das drehfest mit der Hauptwelle 28 ist. Die Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 84 stehen in Dauereingriff mit dem Ausgangszahnrad 88, das die Getriebeausgangswelle 90 umschließt.
Eine synchronisierte Zwei-Stellungsklauenkupplungsanordnung 92 wird mittels einer Schaltgabel 94 und der Schaltaktuatoranordnung 96 der Rangegruppe axial positioniert. Die Klauenkupplungsanordnung 92 dient dazu, entweder das Zahnrad 88 mit der Ausgangswelle 90 (für einen Betrieb im niedrigen Range) oder das Zahnrad 86 mit der Ausgangswelle 90 (für einen direkten Betrieb oder einen Betrieb im hohen Range) zu kuppeln. Das „Mehrfach-H"-Schaltschema für das Gruppengetriebe 10 in Rangebauart ist schematisch in 2B veranschaulicht. Die Wahl und/oder die Vorwahl des Betriebs des Getriebes 10 im niedrigen oder im hohen Range wird unter Verwendung eines fahrerbedienten Schalters oder Druckknopfs 96 vorgenommen, der üblicherweise auf dem Schalthebel 72 angeordnet ist.
Wenngleich die Range-Hilfsgruppe 14 als eine zweigängige Gruppe mit stirn- oder schrägverzahntem Getriebe veranschaulicht ist so versteht sich doch, dass die Erfindung auch auf Range-Getriebe anwendbar ist, die kombinierte Splitter/Range-Hilfsgruppen verwenden, welche drei oder mehr wählbare Rangegänge und/oder Planetengetriebe verwenden. Auch können, wie oben angedeutet, irgendeine oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 der synchronisierten Klauenkupplungsbauart sein. In ähnlicher Weise können die Getriebegruppen 12 und/oder 14 auch einer Bauart mit einer einzigen Vorgelegewelle sein.
Die Hauptgetriebegruppe 12 ist durch eine Axialbewegung wenigstens einer Schaltschiene oder der Schaltwelle gesteuert, die in dem Schaltschienengehäuse 70 angeordnet ist und die durch Betätigung des Schalthebels 72 angesteuert wird. Wie an sich bekannt, kann der Schalthebel 72 entweder unmittelbar an dem Getriebe oder von diesem entfernt angeordnet sein. Vorrichtungen dieser Art sind im Stand der Technik und aus der US-Patentschrift 4 621 537 zu entnehmen. Die Rangestufe wird durch Betätigung des Druckknopfes 76 oder Range-Schalters RS gesteuert, der eine Nieder- und eine Hoch-Stellung aufweist, wie dies im Stand der Technik bekannt ist (vgl. US-Patentschriften Nr. 5 193 410 und 5 231 895). Das Schaltschienengehäuse 70 kann eine an sich bekannte Mehrfach-Schaltschiene sein, wie sie aus den US-Patentschriften Nr. 4 782 719; 4 738 863; 4 722 237 und 4 614 126 zu entnehmen ist oder es kann eine einzige Schaltwelle sein, wie dies ebenfalls im Stand der Technik bekannt ist.
Ein Drehzahlsensor 100 ist dazu vorgesehen, die Drehzahl der Ausgangswelle zu erfassen und ein Signal OS abzugeben, das für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit kennzeichnend ist. Die Stellung (hoch oder niedrig) des Range-Schalters 96 wird durch einen Sensor 102 angegeben, der ein Signal RS liefert.
Ein Sensor 104 liefert ein Signal SL, das für die Stellung des Schalthebels 72 in dem Schaltschema kennzeichnend ist. Eine Ausführungsform von Sensoren dieser Art ist in den US-Patentschriften Nr. 5 743 143 und 5 950 491 veranschaulicht.
Bezugnehmend auf 2C empfängt eine Steuereinrichtung 106 auf Mikroprozessorbasis Eingangsgrößen 108 und verarbeitet diese nach logischen Regeln in der Weise, dass an verschieden Systemaktuatoren Ausgangsbefehlssignale abgegeben werden. Die Eingangsgrößen 108 beinhalten wenigstens die Signale RS, SL und OS, und Ausgangsbefehlssignale werden wenigstens dem Range-Aktuator 98 und einer Alarmvorrichtung 112 zugeleitet. Der Range-Aktuator 98 weist vorzugsweise eine Betriebsweise auf, in der seine jeweilige Stellung (hoher oder niedriger Range) durch die Steuereinrichtung, unabhängig von der Stellung des Range-Schalters 96, bestimmt wird (vgl. z.B. US-Patentschriften Nr. 5 893 292) .
Die Signale können für ein Kraftfahrzeugdatenlink, wie etwa ein SAE J-1922 oder SAE J-1939 zweckentsprechendes Datenlink laufen, und die Steuereinrichtung 106 kann der Motor- oder der Getriebecontroller sein.
Der Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Range-Steuerung ist aus dem Flussdiagramm nach 4 zu entnehmen.
Die Systemsteuereinrichtung 106 erfasst oder bestimmt die Stellung des Range-Schalters 96 (RS), die Fahrzeuggeschwindigkeit (OS) und die vorher eingelegte Gangstufe (GR_P) und die Zielgangstufe (GR_T) , die aus dem Signal (SL) von dem Schalthebelpositionsfühler 104 bestimmt werden können. Unter der Annahme, dass die Warn- oder Alarmvorrichtung 102 nicht aktiv ist, erlaubt das System dem Range-Aktuator 98 nun die Rangestufe in Übereinstimmung mit der Stellung des Wählers 96 umzuschalten, vorausgesetzt, dass nicht vier Vorbedingungen gelten:

(i) der Range-Wähler steht in der „nieder" Stellung;
(ii) das Getriebe wurde von der höchsten Gangstufe (GR_P = 4.) im niederen Range umgeschaltet;
(iii) die Zielgangstufe ist, die (oder eine der) niedrigsten) Gangstufe (n) des niedrigen Ranges (GR_T = 1 .); und
(iv) die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ist höher als ein Bezugswert (OS > REF).

Die „niederste Gangstufe des niederen Ranges" beinhaltet den ersten Gang, was die erste Stellung, in dem „1/5" Schaltschema ist, die die niedrigste Gangstellung in der Hauptstufe ist, die sowohl im niedrigen als auch im hohen Rangeauftritt. Der REF-Wert von OS ist so gewählt, dass er der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit entspricht, bei der ein Hochschalten in eine Gangstufe des hohen -Ranges erwartet wird (z.B. etwa 15 bis 20 MPH).
Wenn alle vier Bedingungen erfüllt sind, gilt dies als eine Anzeige für die Absicht des Fahrers, eine Hochschal tung vom Vierten in den Fünften vorzunehmen, wobei er jedoch wegen des Versäumnisses, eine hohen-Rangestellung zu wählen tatsächlich den Versuch unternimmt, den ersten Gang bei einer unzulässig hohen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit einzulegen.
Unter diesen Bedingungen veranlasst die Steuereinrichtung, entgegen der Stellung des Range-Wählers 96, eine automatische Umschaltung auf hohen-Range und bewirkt das Auslösen eines visuellen oder hörbaren Alarms 102. Unabhängig von der Wählerstellung, der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit etc. verbleiben der Alarm 102 aktiv und der Range in der hohen Range-Stellung bis der Fahrer den Range-Wähler auf die hohe Range-Stellung schaltet.
Die 3, 3A zeigen jeweils ein kombiniertes Splitter- und -Range-Getriebe und ein „mehrfaches" Schaltschema dazu, das vorteilhafterweise die Rangesteuerung der vorliegenden Erfindung benutzt.
Das Getriebe 402 ist ein 16-gängiges Getriebe, der „2×4×2" Bauart mit einer zweigängigen Splittergruppe 404, einer Hauptgruppe 406 mit vier Vorwärtsgängen und einer zweigängigen Rangegruppe 408, die alle in Reihe geschaltet sind. Die Zahnräder des Getriebes 404 können schräg verzahnt sein.
Kurz gesagt, ist eine Eingangswelle 410, in der (nicht dargestellten) Vorderwand des Getriebegehäuses mittels einer Lagers 411 gelagert und von zwei Eingangszahnrädern 412, 414 umschlossen, von denen ein jeweils ausgewähltes Zahnrad mittels einer synchronisierten Kupplung 416 mit der Eingangswelle gekuppelt ist, um so eine zweigängige Ein gangssplittergruppe auszubilden. Die vorderen Vorgelegewellenanordnungen 418 beinhalten jeweils eine Vorgelegewelle 420, die Vorgelegewellenzahnräder 422, 424, 426, 428, 430 und 432 trägt. Die Zahnräder 422, 424 stehen in Dauereingriff mit den Eingangszahnrädern 412, 414. In der Hauptgruppe 416 stehen die Zahnräder 426, 428, 430 und 432 in Dauereingriff mit Hauptwellenzahnrädern 434, 436, 438 während ein (nicht dargestelltes) leerlaufendes Rückwärtsgangrad mit einem Rückwärtsgang – Hautpwellenzahnrad 440 in Eingriff steht. Auf der Hauptwelle 446 sind doppelwirkende synchronisierte Klauenkupplungen 442, 444 vorgesehen, um die Hauptwelle 446 mit einem jeweils gewählten Zahnrad 414, 434, 436 oder 438 der Eingangswelle 410 bzw. der Hauptwelle zu kuppeln. Eine nicht synchronisierte Kupplung 448 dient dazu, das Rückwärtsgang – Hauptwellenzahnrad 440 mit der Hauptwelle 446 zu kuppeln.
Das hintere Ende der Hauptwelle 446 erstreckt sich in die zweigängige Rangegruppe 408 und trägt ein drehfest aufgesetztes Zahnrad 450. Zwei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnung 452 weisen jeweils eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 454 auf, die zwei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 456, 458 trägt. Das Zahnrad 456 steht in Dauereingriff mit dem Hilfsgruppeneingangszahnrad 450, während das Zahnrad 458 in Dauereingriff mit einem die Ausgangswelle 462 umschließenden Ausgangszahnrad 460 steht. Die Ausgangswelle 462 ist mittels Lager(n) 463 in der (nicht dargestellten) Gehäuserückwand gelagert. Eine synchronisierte Zweistellungs-Range-Kupplung 464 sitzt auf der Ausgangswelle 462 und wird dazu benutzt, entweder das Ausgangszahnrad 460 oder die Hauptwelle 446 mit der Ausgangswelle 462 zu kuppeln.
Lager 466, 468 dienen dazu, die vorderen Vorgelegewellen 420 an der vorderen bzw. der hinteren Stirnwand (nicht dargestellt) eines Getriebegehäuses drehbar zu lagern. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellen 454 sind im Wesentlichen rohrförmige Elemente, die die hinteren Enden der vorderen Vorgelegewellen teleskopartig umschließen und können auf diesen mittels Nadellagern 470, 472 oder dergleichen gelagert sein. Die Hauptwelle ist durch die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle gelagert.
Die synchronisierten Klauenkupplungen 442, 444 sind vorzugsweise höherwertiger Bauart und/oder durch Hilfskraft- oder Unterstützungsmechanismen betätigt, die es ermöglichen, dass praktisch jede versuchte Schaltung verhältnismäßig einfach abgeschlossen wird.
Bezugnehmend auf 3A beinhaltet eine Schaltung von der höchsten Getriebestufe der Hauptgruppe im niederen Range eine Schaltung vom Achten (oder entweder vom Siebten oder vom Achten) während eine Schaltung in die niederste Gangstufe der Hauptgruppe im niederen Range eine Schaltung in den ersten oder entweder in den ersten oder zweiten Gang beinhaltet, d.h. (GR_T = 1.) oder (GR_T = 1. oder 2.).
Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch Systeme, bei denen unter Bezugnahme auf das Getriebe nach den 3, 3A, wenn vom siebten oder achten Gang umgeschaltet wird und die Geschwindigkeit den Bezugswert übersteigt, eine Zielgangstufe, die irgendeine des ersten, zweiten, dritten oder vierten Gangs ist zu einer automatischen Umschaltung in den hohen Range und eine Aktivierung des Alarms führt.
Wenngleich die vorliegende Erfindung mit einem gewis sen Maß an Einzelheiten beschrieben wurde, so versteht sich doch, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich beispielhaft ist, und dass zahlreiche Änderungen hinsichtlich der Form und des Details möglich sind ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er im Nachfolgendem beansprucht ist.

Claims

Verfahren zum Steuern der Schaltung der Rangegruppe in einem handgeschalteten Kraftfahrzeuggruppengetriebe (10) mit einer handgeschalteten Hauptgruppe (12), die in Reihe mit einer Rangegruppe (14) geschaltet ist, die eine hohe Rangeschaltstufe und eine niedrige Rangeschaltstufe aufweist, wobei die Hauptgetriebegruppe eine Anzahl sowohl im hohen Range als auch im niedrigen Range wählbarer Gangstufenstellungen (1/5, 2/6, 3/7, 4/8) einschließlich einer höchsten Gangstufenstellung (4/8) und einer niedrigsten Gangstufenstellung (1/5) aufweist, mit einem Sensor (104) zum Erfassen einer gegenwärtigen Stellung eines Schaltstufenwählers, welcher von Hand in einem Schaltschema bewegbar ist, um Hauptgruppengangstufen wahlweise ein- und auszurücken, mit einem Rangegruppenaktuator (98), um die Rangegruppe in Abhängigkeit von Befehlssignalen zu schalten, mit einem handbetätigten Rangeschalter (96), um das Einlegen der hohen oder der niedrigen Rangegangstufe anzuwählen, mit einem Geschwindigkeitssensor (100), um die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu erfassen, und ein dafür kennzeichnendes Signal abzugeben und mit einer Steuereinrichtung (106), um Eingangssignale (108), einschließlich der für die gegenwärtige Stellung des Schaltwählers (SL) und die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (OS) kennzeichnenden Signale zu empfangen und diese gemäß vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Befehlsausgangssignale (110) an Systemaktuatoren, einschließlich des Rangegruppenaktuators (98) abzugeben, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: (i) Bestimmen der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung der Geschwindigkeitssensorsignale (OS), der Stellung des Rangewahlschalters und der vorher eingelegten Gangstufe (GR_P) und einer Zielgangstufe (GR_T) unter Verwendung der Signale (SL) von dem Stellungssensor (104) des Schaltwählers; (ii) wenn (a) die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit einen Bezugswert (OS > REF) übersteigt, (b) der Rangewahlschalter (96) in der Stellung der niedrigen Rangegangstufe steht, (c) die vorher eingelegte Gangstufenstellung (GR_P), die höchste Gangstufenstellung (4/8) ist und (d) die Zielgangstufenstellung (GR_T) die niedrigste Gangstufenstellung (1/5) ist, dem Rangeaktuator (98) befehlen, auf die hohe Rangegangstufe umzuschalten; und (iii) wenn von (ii) (a) , (ii) (b) , (ii) (c) oder (ii)(d) eines nicht wahr ist, dem Rangeaktuator (98) gestatten, die Rangegruppe (14) auf die Rangeschaltstufe umzuschalten, die durch den Rangewahlschalter (96) angegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bei dem, wenn (ii)(a), (ii)(b), (ii)(c) und (ii)(d) alle wahr sind, auch ein Alarm (112) ausgelöst und der Rangeaktuator (98) in der hohen Rangegangstufe gehalten wird, bis der Rangeschalter (96) in seine Wahlstellung für die hohe Rangegangstufe bewegt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung (1/5;(1/2)/(9/10)) mittels einer synchronisierten Klauenkupplung eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung mittels einer synchronisierten Klauenkupplung mit höherwertiger Synchronisiereinrichtung eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung mittels einer synchronisierten Klauenkupplung eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung mittels einer synchronisierten Klauenkupplung mit höherwertiger Synchronisiereinrichtung eingelegt wird.
System zum Steuern der Schaltung der Rangegruppe in einem handgeschalteten Kraftfahrzeuggruppengetriebe (10) mit einer handgeschalteten Hauptgruppe (12), die in Reihe mit einer Rangegruppe (14) geschaltet ist, die eine hohe Rangeschaltstufe und eine niedrige Rangeschaltstufe aufweist, wobei die Hauptgetriebegruppe eine Anzahl sowohl im hohen Range als auch im niedrigen Range wählbarer Gangstufenstellungen (1/5, 2/6, 3/7, 4/8) einschließlich einer höchsten Gangstufenstellung (4/8) und einer niedrigsten Gangstufenstellung (1/5) aufweist, mit einem Sensor (104) zum Erfassen einer gegenwärtigen Stellung eines Schaltstufenwählers, welcher von Hand in einem Schaltschema bewegbar ist, um Hauptgruppengangstufen wahlweise ein- und auszurücken, mit einem Rangegruppenaktuator (98), um die Rangegruppe in Abhängigkeit von Befehlssignalen zu schalten, mit einem handbetätigten Rangeschalter (96), um das Einlegen der hohen oder der niedrigen Rangegangstufe anzuwählen, mit einem Geschwindigkeitssensor (100), um die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu erfassen und ein dafür kennzeichnendes Signal abzugeben, und mit einer Steuereinrichtung (106), um Eingangssignale (108) einschließlich der für die gegenwärtige Stellung des Rangeschalters (RS), des Schaltwählers (SL) und die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (OS) kennzeichnenden Signale zu empfangen und diese gemäß vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Befehlsausgangssignale (110) an Systemaktuatoren, einschließlich des Rangegruppenaktuators (98) abzugeben, wobei das System logische Regeln beinhaltet zum: (i) Bestimmen der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung der Geschwindigkeitssensorsignale (OS), der Stellung des Rangewahlschalters (96) und der vorher eingelegten Gangstufe (GR_P) und einer Zielgangstufe (GR_T) unter Verwendung der Signale (SL) von dem Stellungssensor (104) des Schaltwählers; (ii) wenn (a) die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit einen Bezugswert (OS > REF) übersteigt, (b) der Rangewahlschalter (96) in der Stellung der niedrigen Rangegangstufe steht, (c) die vorher eingelegte Gangstufenstellung (GR_P), die höchste Gangstufenstellung (4/8) ist und (d) die Zielgangstufenstellung (GR_T) die niedrigste Gangstufenstellung (1/5) ist, dem Rangeaktuator (98) befehlen, auf die hohe Rangegangstufe umzuschalten; und (iii) wenn von (ii) (a) , (ii) (b) , (ii) (c) oder (ii)(d) eines nicht wahr ist, dem Rangeaktuator (98) gestatten, die Rangegruppe (14) auf die Rangeschaltstufe umzuschalten, die durch den Rangewahlschalter (96) angegeben ist.
System nach Anspruch 7, bei dem wenn (ii)(a), (ii)(b), (ii) (c) und (ii) (d) alle wahr sind, auch ein Alarm (112) ausgelöst und der Rangeaktuator (98) in der hohen Rangegangstufe gehalten wird, bis der Rangeschalter (96) in seine Wahlstellung für die hohe Rangegangstufe bewegt worden ist.
System nach Anspruch 7, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung (1/5;(1/2)/(9/10)) mittels einer synchronisierten Klauenkupplung eingelegt wird.
System nach Anspruch 7, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung mittels einer synchronisierten Klauenkupplung mit höherwertiger Synchronisiereinrichtung eingelegt wird.
System nach Anspruch 8, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung mittels einer synchronisierten Klauenkupplung eingelegt wird.
System nach Anspruch 8, bei dem wenigstens die niedrigste Gangstufenstellung mittels einer synchronisier ten Klauenkupplung mit höherwertiger Synchronisiereinrichtung eingelegt wird.