DE69007178T2

DE69007178T2 - Automatische Schaltvorwahl für ein mechanisches Getriebesystem mit halbautomatischer Schaltung.

Info

Publication number: DE69007178T2
Application number: DE69007178T
Authority: DE
Inventors: Thomas Alan Genise
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: US5053962A; DE69007178D1; CA2018162A1; BR9002969A; AU5714190A; CA2018162C; JPH0324355A; AU626236B2; EP0404387B1; EP0404387A3; EP0404387A2

Description

Verwandte Anmeldungen

Die Anmeldung ist verwandt mit den europäischen Anmeldungen 90305604.2; 90305606.7 und 90305603.4; die alle der Eaton Corporation auf den Anmelder dieser Anmeldung übertragen sind und die alle am selben Tag wie diese Anmeldung eingereicht wurden.

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf halbautomatische mechaische Getriebesysteme für Fahrzeuge und insbesondere auf halbautomatische mechanische Getriebesysteme der Bauart, die eine teilweise automatische Implementierung von vorgewählten Schaltungsvorgängen von Übersetzungsverhältnissen eines mechanischen Getriebes vorsehen und mit mindestens einer Betriebsart, bei der das Schalten der Vehältnisänderungen automatisch vorgewählt wird, durch die zentrale Prozessoreinheit des Systems.

Ausgangspunkt

Vollautomatische Getriebesysteme sowohl für Schwerlastfahrzeuge wie zum Beispiel LKW's als auch für Autos, die Drosselöffnungen oder Positionen, Fahrzeuggeschwindigkeiten, Motordrehzahlen und ähnliches abfühlen und automatisch das Fahrzeuggetriebe demgemäß schalten, sind in der Technik bekannt. Solche vollautomatische Übersetzungs- oder Gangwechselgetriebesysteme umfassen automatisierte Getriebe, bei denen Druckströmungsmittel verwendet wird zum reibungsmäßigen Ineingriffkommen eines oder mehrerer Glieder mit anderen Gliedern oder mit einer Erde, um ein ausgewähltes Gang- oder Übersetzungsverhältnis zu erreichen sowie automatisierte mechanische Getriebe, die elektronische und/oder pneumatische Logikmittel und Betätiger verwenden zum Ineingriffbringen und Außereingriffbringen mechanischer (d. h. positiver) Kuppplungen zum Erreichen eines gewünschten Gangverhältnisses. Beispiele solcher Getriebe sind in US-A-3 961 546; 4 081 065 und 4 361 060 gezeigt.
Solche vollautomatischen Gangwechselgetriebe können unakzeptabel teuer sein, insbesondere für die größten Schwerlastfahrzeuge, die typischerweise nicht in hohen Stückzahlen verkauft werden. Zusätzlich neigen solche automatischen Gangwechselgetriebe, die Druckströmungsmittel und/oder Drehmomentwandler verwenden, dazu, relativ ineffizient zu sein hinsichtlich der verlorenen Leistung zwischen deren Eingangs- und Ausgangswellen.
Halbautomatische Getriebesysteme, die elektronische Steuereinheiten verwenden, die die Drosselposition, die Geschwindigkeit oder Drehzahl des Motors, der Eingangswelle, der Ausgangswelle und/oder des Fahrzeugs abfühlen und die automatisch gesteuerte Treibstoffdrosselvorrichtungen, Gangschaltvorrichtungen und/oder Hauptkupplungsbetätigungsvorrichtungen verwenden zum im wesentlichen völlig automatischen Implementeren der vom Bediener manuell ausgewählten Getriebeverhältnisänderung sind in der Technik bekannt. Beispiele solcher halbautomatischen Getriebesysteme sind in US-A-4 425 620; 4 631 679 und 4 648 290 gezeigt.
Während solche halbautomtischen mechanischen Getriebesysteme gut aufgenommen werden, da sie weniger teuer sind als vollautomatische Getriebesysteme, da sie eine manuelle Kupplungssteuerung für langsame Vorgänge erlauben und/oder keine automatische Auswahl des Betriebsgangverhältnisses benötigen, können sie für bestimmte Anwendungen zu teuer sein, da eine relativ große Anzahl von Sensoren und automatisch steuerbaren Betätigern, wie zum Beispiel einer Master- oder Hauptkupplung und/oder ein Treibstoffdrosselvorrichtungsbetätiger erforderlich sind, die installiert und gewartet werden müssen. EP-A-107 761 zeigt den Oberbegriff des Anspruchs 1, besitzt jedoch die Kosten und die Komplikation des Berechnens empfohlener Gangverhältnisse; und automatischen Kuppelns und automatischer Drosselsteuerung; sowie automatische Synchronisation und sie nimmt dem Fahrer mehr Kontolle weg als viele Fahrer es mögen.

Die Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik beseitigt oder minimiert durch Anspruch 1, der ausgeführt werden kann durch das Vorsehen eines halbautomatischen Schalltimplementiersystems/Verfahrens für ein mechanisches Getriebesystem zur Verwendung in Fahrzeugen mit nur manuell gesteuerten Motordrosselmitteln, und einer nur manuell gesteuerten Hauptkupplung. Das System besitzt mindestens eine Betriebsart, bei der die halbautomatisch implementierten Schaltungen automatisch vorgewählt sind und es umfaßt eine Steuer/Anzeigetafel oder -konsole für die Betriebsauswahl des Bedieners in der automatischen Vorwählbetriebsart und eine Anzeige der automatischen Vorwahl des Hochschaltens, Runterschaltens oder des Schaltens in Neutral. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) ist vorgesehen zum Empfangen von Eingangssignalen, die die Getriebseingangs- und Ausgangswellengeschwindigkeiten oder Drehzahlen anzeigen und zum Verarbeiten derselben gemäß vorbestimmter logischer Regeln zum Bestimmen, ob ein Hochschalten oder Runterschalten aus dem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis notwendig ist und zum Abgeben von Befehlsausgangssignalen an einen Getriebebetätiger zum Schalten des Getriebes gemäß der Befehlsausgangssignale.
Die Steuer/Anzeigevorrichtung zeigt die ausgewählte, aber noch nicht implementierte Schaltung sowie den derzeitigen Status des Getriebes an und vorzugseise ermöglicht sie dem Bediener die Auswahl/Vorauswahl einer Schaltung in ein höheres Verhältnis, ein niedrigeres Verhältnis oder in Neutral. Vorzugsweise ermöglicht die Steuervorrichtung auch, daß eine manuell oder eine automatisch vorgewählte Schaltung gelöscht wird.
Demgemäß ist ein Steuersystem/Verfahren für ein halbautomatisches mechanisches Getriebesystem für ein Fahrzeug zum teilweisen automatischen Implementieren automatisch ausgewählter Getriebeschaltungen vorgesehen, das keine automatischen Drossel- oder Kupplungsbetätiger benötigt und das nur zwei Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignaleingänge benötigt.
Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ein Lesen der detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung verdeutlicht.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des mechanischen Getriebesystems für ein Fahrzeug, das teilweise automatisiert ist durch das System der vorliegenden Erfindung;
Fig.1A eine schematische Darstellung des Schaltmusters des Getriebes in Fig. 1;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des automatischen Vorwähl und halbautomatischen Schaltimplementiersystems für ein mechanisches Getriebesystem der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer alternativen Steuerkonsole für das System in Fig. 2.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In der folgenden Beschreibung wird eine bestimmte Terminologie verwendet, und zwar nur für die Vereinfachung der Bezugnahme, ohne daß sie einschränkend sein soll. Die Wörter "nach oben", "nach unten", "nach rechts", und "nach links" bezeichnen Richtungen in der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. Die Wörter "vorwärts" und "rückwärts" beziehen sich entsprechend auf das vordere und das hintere Ende des Getriebes, wie es in herkömmlicher Weise in einem Fahrzeug angebracht ist, was der linken und der rechten Seite des Getriebes, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, entspricht. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen in Richtung bzw. weg von der geometrischen Mitte der Vorrichtung und dessen designierten Teilen. Die Terminologie umfaßt die oben spezifisch genannten Worte, deren Ableitungen und Worte ähnlicher Herkunft.
Der Begriff "compound" oder "Verbundgetriebe" wird verwendet für ein Drehzahlveränderungs- oder Gangwechselgetriebe mit einem Mehrfach-Vorwärtsdrehzahlhauptgetriebeabschnitt und einem Mehrfach-Drehzahlhilfsgetriebeabschnitt, die in Serie miteinander verbunden sind, wodurch die ausgewählte Übersetzungs- oder Gangreduktion im Hauptgetriebeabschnitt zusammengesetzt werden kann durch eine weitere ausgewählte Gangreduktion im Hilfsgetriebeabschnitt. "Synchronisierte Kupplungsanordnung" und Wörter ähnlicher Herkunft bezeichnen eine Kupplungsanordnung, die verwendet wird zum nicht drehbaren Kuppeln eines ausgewählten Gang- oder Zahnrades mit einer Welle mittels einer positiven Kupplung, bei der versucht wird, den Eingriff der Kupplung zu verhindern, bis die Glieder der Kupplung sich in einer im wesentlichen synchronen Drehung befinden, und zwar mit eine relativ große Kapazität aufweisenden Reibungsmitteln, die verwendet werden mit den Kupplungsgliedern und die ausreichen, um beim Initiieren eines Kupplungseingriffes zu bewirken, daß sich die Kupplungsglieder und alle Glieder, die sich damit drehen, mit einer im wesentlichen synchronen Geschwindigkeit drehen.
Der Begriff "Hochschalten", wie er hier verwendet wird, bedeutet das Schalten von einem niedrigeren Gangübersetzungsverhältnis in ein höheres Gangübersetzungsverhältnis. Der Begriff "Runterschalten", wie er hier verwendet wird, bedeutet, das Schalten von einem höheren Gangübersetzungsverhältnis zu einem niedrigeren Gangübersetzungsverhältnis. Die Begriffe "niedriges Gang- oder Drehzahlverhältnis", "niedriger Gang" und/oder "erster Gang", wie sie hier verwendet werden, bezeichnen alle das Übersetzungsverhältnis, das für den niedrigsten Vorwärtsgangbetrieb in einem Getriebe oder einem Getriebeabschnitt verwendet wird, d. h. den Satz von Übersetzungen oder Zahnrädern mit dem höchsten Reduktionsverhältnis bezüglich der Eingangswelle des Getriebes.
Eine "ausgewählte Richtung" des Schaltens bezieht sich auf die Auswahl von entweder ein einfaches oder mehrfaches Hochschalten oder Runterschalten aus einem bestimmten Übersetzungsverhältnis.
In Fig. 1 ist ein Verbundgetriebe 10 der Reihenbauart dargestellt, und zwar von der Bauart eines teilweise automatisierten halbautomatischen mechanischen Getriebesystems mit einer automatischen Vorwahlbetriebsart der vorliegenden Erfindung. Das Verbundgetriebe 10 weist einen mehrere Gänge aufweisenden Hauptgetriebeabschnitt 12 auf, der in Serie geschaltet ist mit einem Hilfsabschnitt 14 der Reihenbauart. Das Getriebe 10 ist innerhalb eines Gehäuses H aufgenommen und umfaßt eine Eingangswelle 16, die durch einen Primärantrieb, zum Beispiel einem Dieselmotor E, angetrieben wird, und zwar durch eine selektiv nicht in Eingriff stehende, aber normalerweise im Eingriff stehende Reibungshauptkupplung C mit einem Eingangs- oder Antriebsteil 18, der antriebsmäßig mit der Kurbelwelle 20 des Motors verbunden ist und einem angetriebenen Teil 22, der drehbar an der Getriebeeingangswelle 16 befestigt ist.
Der Motor E wird gesteuert durch eine Treibstoffdrossel, und zwar durch eine manuell gesteuerte Drosselvorrichtung (nicht gezeigt) und die Master- oder Hauptkupplung C wird manuell gesteuert durch ein Kupplungspedal (nicht gezeigt) oder ähnliches. Eine Eingangswellenbremse B wird betätigt durch übermäßiges Herunterdrücken des Kupplungspedals und ist vorzugsweise vorgesehen, um ein schnelleres Hochschalten zu ermöglichen, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Getriebe, die dem mechanischen Getriebe 10 ähnlich sind, sind in der Technik bekannt, wie durch Bezugnahme auf US- A-3 105 395; 3 283 613 und 4 754 665 zu sehen ist.
Im Hauptgetriebeabschnitt 12 trägt die Eingangswelle 16 ein Eingangszahnrad 24 zum simultanen Antrieb einer Vielzahl von im wesentlichen identischen Gegenwellenanordnungen (Vorgelegewellenanordnungen) 26 und 26A, und zwar mit im wesentlichen identischen Drehgeschwindigkeiten oder Drehzahlen. Die zwei im wesentlichen identischen Gegenwellenanordnungen sind auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 vorgesehen, die im wesentlichen koaxial ausgerichtet ist mit der Eingangswelle 16. Jede der Gegenwellenanordnungen weist eine Gegenwelle 30 auf, die durch Lager 32 und 34 im Gehäuse H getragen sind, wobei nur ein Teil dieser schematisch dargestellt ist. Jede der Gegenwellen ist mit einer identischen Gruppierung von Gegenwellenzahnrädern 38, 40, 42, 44, 46 und 48 versehen, die zur Drehung damit befestigt sind. Eine Vielzahl von Hauptwellenzahnrädern 50, 52, 54, 56 und 58 umgeben die Hauptwelle 28 und sind selektiv einzeln kuppelbar mit der Hauptwelle 28 zur Drehung damit, und zwar durch Gleitkupplungskrägen 60, 62, und 64, die in der Technik bekannt sind. Der Kupplungskragen 60 kann auch verwendet werden zum Kuppeln des Eingangszahnrades 24 mit der Hauptwelle 28 zum Vorsehen einer direkten Antriebsbeziehung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28.
Typischerweise werden die Kupplungskrägen 60, 62 und 64 axial positioniert mittels Schaltgabeln, die mit der Schaltgehäuseanorndung 70 assoziiert sind, wie es in der Technik bekannt ist. Die Kupplungskrägen 60, 62 und 64 können von der bekannten nicht synchronisierten Doppelwirkungsklauenkupplungsbauart sein.
Das Schaltgehäuse oder der Betätiger 70 werden betätigt durch Druckströmungsmittel, wie zum Beispiel Druckluft und ist von der Bauart, die automatisch steuerbar ist durch Steuermittel, wie unter Bezugnahme auf US-A-4 445 393; 4 555 959; 4 361 060; 4 722 237 und 2 931 237 zu sehen ist.
Das Hauptwellenzahnrad 58 ist das Rückwärtszahnrad und steht in einem kontinuierlichen Ineinandergreifenden Eingriff mit dem Gegenwellenzahnrad 48 mittels herkömmlicher Zwischenlaufzahnrädern (nicht gezeigt). Es sei auch bemerkt, daß während der Hauptgetriebeabschnitt 12 fünf auswählbare Vorwärtsgangsverhältnisse vorsieht, daß das niedrigste Vorwärtsgangverhältnis, nämlich das, das vorgesehen wird durch das antriebsmäßige Verbinden des Hauptwellenantriebszahnrades 56 mit der Hauptwelle 28 oft eine so hohe Übersetzungs- oder Zahnradreduktion besitzt, daß es als eine tiefe oder "Kriech"-Übersetzung angesehen wird, die nur verwendet wird zum Starten eines Fahrzeugs unter schweren Zuständen, und das normalerweise nicht in dem hohen Getriebebereich verwendet wird. Demgemäß, obwohl der Hauptgetriebeabschnitt 12 fünf Vorwärtsgänge vorsieht, wird er normalerweise als ein "vier plus eins" Hauptabschnitt bezeichnet, da nur vier der Vorwärtsgänge zusammengesetzt werden durch den Hilfsreihengetriebeabschnitt 14, der damit verwendet wird.
Die Klauenkupplungen 60, 62 und 64 sind Drei-Positionskupplungen, insofern daß sie in der mittigen, nicht in Eingriff stehenden Position, wie dargestellt, oder in einer völlig rechts in Eingriff stehenden oder vollständig links in Eingriff stehenden Position positionierbar sind mittels des Betätigers 70. Wie es bekannt ist, kann nur eine der Kupplungen 60, 62 und 64 zu einer gegebenen Zeit in Eingriff stehen und Hauptabschnittsverriegelungsmittel (nicht gezeigt) sind vorgesehen zum Verriegeln der anderen Kupplungen in dem neutralen Zustand.
Der Hilfsgetriebereihenabschnitt 14 umfaßt zwei im wesentlichen identische Hilfsgegenwellenanordnungen 74 und 74A, die je eine Hilfsgegenwelle 76 aufweisen, die durch Lager 78 und 80 in dem Gehäuse H getragen werden und die zwei Hilfsabschnittsgegenwellenzahnräder 82 und 84 zur Drehung damit tragen. Die Hilfsgegenwellenzahnräder 82 stehen konstant im ineinandergreifenden Eingriff mit und tragen das Bereich/Ausgangsszahnrad 86, während die Hilfsabschnittsgegenwellenzahnräder 84 konstant im ineinandergreifenden Eingriff mit dem Ausgangsszahnrad 88 stehen, das an der Getriebeausgangswelle 90 befestigt ist.
Eine zwei-positionssynchronisierte Klauenkupplungsanordnung 92, die axial positioniert wird mittels einer Schaltgabel (nicht gezeigt), und die Reihenabschnittschaltbetätigungsanordnung 96 sind vorgesehen zum Kuppeln von entweder dem Zahnrad 86 mit der Hauptwelle 28 für einen Betrieb im unteren Bereich oder des Zahnrades 88 an die Hauptwelle 28 für einen direkten oder einen Betrieb im hohen Bereich des Verbundgetriebes 10. Das Schaltmuster für das Verbundgetriebe 10 der Reihenbauart ist schematisch in Fig. 1A dargestellt.
Der Reihenabschnittbetätiger 96 kann von der Bauart sein, die in US-A-3 648 546; 4 440 037 und 4 614 126 dargestellt ist.
Obwohl der Hilfsabschnitt 14 der Bereichs- oder Reihenbauart als ein Zwei-Gangabschnitt dargestellt ist, der Getriebe der Stirnradbauart oder der Schraub- oder Schrägradbauart verwendet, sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung auch auf Getriebe der Bereichs- oder Reihenbauart angewendet werden kann, die Hilfsabschnitte der Spalten/Stufenbauart verwenden mit zwei oder mehr auswählbaren Stufen- oder Schaltverhältnissen und/oder die ein Getriebe der Planetenbauart verwenden. Es können auch eine oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 der synchronisierten Klauenkupplungsbauart sein und die Getriebeabschnitte 12 und/oder 14 können der Bauart mit einer einzigen Gegenwelle sein.
Zum Zwecke des Vorsehens der automatischen Vorwählbetriebsart und des halbautomatischen Schaltimplementiervorgangs des Getriebes 10 werden ein Eingangswellendrehzahlsensor 98 und ein Ausgangswellendrehzahlsensor 100 verwendet. Alternativ zu dem Ausgangswellendrehzahlsensor 100 kann ein Sensor 102 verwendet werden zum Abfühlen der Drehgeschwindigkeit des Hilfsabschnittsgegenwellenzahnrades 82. Die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 82 ist natürlich eine Funktion der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle 28 und wenn die Kupplung 92 in einer bekannten Position in Eingriff steht, eine Funktion der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 90.
Das automatische Vorwähl und halbautomatische Schaltimplementiersteuersystem 104 für ein mechanisches Getriebesystem der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Das Steuersystem 104 zusammen mit dem oben beschriebenen mechanischen Getriebesystem 10 umfaßt eine elektronische Steuereinheit 106, die vorzugsweise auf Mikroprozessoren basiert, zum Empfangen von Eingangssignalen von dem Eingangswellendrehzahlsensor 98, dem Ausgangswellendrehzahlsensor 100 (oder alternativ dem Hauptwellendrehzahlsensor 102) und von der Steuerkonsole 108 des Fahrers. Die ECU (elektronische Steuereinheit) 106 kann auch Eingangssignale von einem Hilfsabschnittpositionssensor 110 empfangen.
Die ECU bewirkt das Verarbeiten der Eingangssignale gemäß vorbestimmter logischer Regeln zum Ausgeben von Ausgangsbefehlssignalen an einen Getriebebetätiger, wie zum Beispiel einer Elektromagnetsammelleitung 112, die den Hauptabschnittbetätiger 70 und den Hilfsabschnittbetätiger 96 steuert und an die Steuerkonsole 108 des Fahrers.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Steuerkonsole des Fahrers dem Bediener das manuelle Auswählen eines Schaltens in eine gegebene Richtung oder in Neutral, und zwar aus dem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis oder das Auswählen einer halbautomatischen Vorwahlbetriebsart und sie sieht eine Anzeige für den Bediener für die folgende Information vor: Die derzeitige Betriebsart (automatisches oder manuelles Vorauswählen des Schaltens), den laufenden Getriebebetriebszustand (vorwärts, rückwärts oder neutral) und jeden Verhältniswechsel oder jeden Schaltvorgang (Hochschalten, Runterschalten oder in Neutralschalten), der vorausgewählt wurde, aber noch nicht implementiert wurde.
Die Konsole 108 umfaßt drei Anzeigelichter 114, 116 und 118, die beleuchtet werden zum Anzeigen, daß sich das Getriebe 10 in einem Vorwärtsantriebs-, neutralen bzw. Rückwärtsantriebszustand befindet. Die Konsole umfaßt auch drei selektiv beleuchtete Druckknöpfe 120, 122 und 124, die dem Bediener ermöglichen, ein Hochschalten, die automatische Vorwahlbetriebsart bzw. ein Runterschalten auszuwählen.
Ein Druckknopf 126 ermöglicht die Auswahl eines Schaltens in Neutral. Durch Herunterdrücken oder Drücken irgendeiner der Knöpfe 120, 122, 124 und 126 kann eine Auswahl gemacht werden und sie kann gelöscht werden (vor der Durchführung, und zwar in dem Fall der Knöpfe 120, 124 und 126 durch erneutes Runterdrücken des Knopfes. Als Alternative kann das mehrfache Herunterdrücken der Knöpfe 120 und 124 verwendet werden als ein Befehl dafür, Schaltvorgänge zu überspringen. Natürlich können die Knöpfe und die beleuchteten Knöpfe ersetzt werden durch andere Auswahlmittel, wie zum Beispiel einen Kippschalter und/oder einen Kippschalter und Licht oder andere Anzeigeglieder. Ein separater Knopf oder Schalter zur Auswahl eines Rückwärtsganges kann vorgesehen werden oder ein Rückwärtsgang kann ausgewählt werden als ein Runterschalten aus Neutral. Auch kann Neutral ausgewählt werden als ein Hochschalten aus einem Rückwärtsgang oder ein Runterschalten aus einem niedrigen Gang.
Im Betrieb drückt der Betätiger zur Auswahl von Hochschaltvorgängen und Runterschaltvorgängen manuell entweder den Knopf 120 oder den Knopf 124. Der ausgewählte Knopf kann dann beleuchtet sein, bis der ausgewählte Schaltvorgang implementiert wurde oder bis die Auswahl gelöscht wurde.
Alternativ kann bei einer gegebenen Motordrehzahl (wie zum Beispiel über 1700 Umdrehungen pro Minute) der Hochschaltvorgangknopf beleuchtet sein und beleuchtet bleiben, bis ein Hochschaltvorgang ausgewählt wurde durch Drücken des Knopfes.
Zum Implementieren eines ausgewählten Schaltvorgangs wird die Sammelleitung 112 vorgewählt, um zu bewirken, daß der Betätiger 70 vorgespannt ist, um den Hauptgetriebeabschnitt 12 in Neutral zu schalten. Dies wir durch den Betätiger dadurch erreicht, daß er eine Drehmomentumkehr bewirkt durch manuelles zeitweises Verringern und/oder Erhöhen der Treibstoffversorgung an den Motor und/oder manuelles aus dem Ineingriffbringen der Master- und Hauptkupplung C. Wenn das Getriebe in Neutral geschaltet wird und Neutral durch die ECU bestätigt wird (Neutral wird für eine Zeitperiode, wie zum Beispiel 1,5 Sekunden abgefühlt), wird der neutrale Zustandanzeigeknopf 116 beleuchtet. Wann der ausgewählte Schaltvorgang ein Verbundschaltvorgang ist, d. h. ein Schaltvorgang von sowohl dem Hauptabschnitt 12 als auch dem Bereichsabschnitts 14, wie zum Beispiel ein Schaltvorgang vom vierten zum fünften Gang, wie in Fig. 1A zu sehen ist, gibt die ECU Befehlsausgangssignale an die Sammelleitung 112 ab, um zu bewirken, daß der Hilfsabschnittbetätiger 96 den Bereichsschaltvorgang vollendet, nachdem der Neutralzustand in der vorderen Box oder dem vorderen Kasten abgefühlt wurde.
Wenn der Bereichshilfsabschnitt im ordnungsgemäßen Verhältnis in Eingriff steht, berechnet oder stellt die ECU auf andere Weise fest, und bringt einen Freigabebereich oder -band von Eingangswellendrehzahlen auf den neuesten Stand, und zwar basierend auf der abgefühlten Ausgangswellen (Fahrzeug) Drehzahl oder Geschwindigkeit und dem in Eingriff zu bringenden Verhältnis, was einen akzeptablen, synchronen Eingriff des in Eingriff zu bringenden Verhältnis zur Folge hat. Wenn der Betätiger durch Drosselmanipulation und/oder die Verwendung der Eingangswellenbremse bewirkt, daß die Eingangswellendrehzahl innerhalb des akzeptablen Bereichs fällt, gibt die ECU 106 Befehlsausgangssignale an die Sammelleitung 112 ab, um zu bewirken, daß der Betätiger 70 mit dem in Eingriff zu bringenden Hauptabschnittverhältnis in Eingriff kommt. Vorzugsweise spricht der Betätiger sehr schnell an, was es nicht notwendig macht, daß der Bediener die Eingangswellendrehzahl für eine längere Zeitperiode in dem akzeptablen Bereich hält. Um einen Schaltvorgang in einen neutralen Betriebszustand auszuwählen, wird der Auswahlknopf 126 gedrückt. Das Anzeigelicht 116 blinkt, bis die ECU bestätigt, daß der Neutralzustand erreicht wurde und zu dieser Zeit nimmt das Licht 116 einen kontinuierlich beleuchteten Zustand ein, während das Getriebe in dem Neutralzustand bleibt.
Bei der automatischen Vorauswahlbetriebsart, die durch die Verwendung des beleuchteten Druckknopf es 122 ausgewählt wurde, bestimmt die ECU, ob ein Raufschalt- oder ein Runterschaltvorgang benötigt wird und wählt denselben voraus und zwar basierend auf gespeicherten Logikregeln, dem laufend in Eingriff stehenden Verhältnis (das berechnet werden kann durch Vergleichen der Eingangswellendrehzahl zur Ausgangswellendrehzahl) und der Ausgangswellen oder Fahrzeuggeschwindigkeit oder Drehzahl. Der Betätiger wird davon in Kenntnis gesetzt, daß ein Raufschaltvorgang oder ein Runterschaltvorgang vorgewählt wurde und halbautomatisch implementiert wird durch ein Befehlsausgangssignal von der ECU 106, was bewirkt, daß entweder der beleuchtete Druckknopf 120 oder der beleuchtete Druckknopf 124 blinkt und/oder ein hörbares Schaltvorgangswarnsignal bewirkt wird. Der Bediener kann die halbautomatische Implementierung des automatisch vorgewählten Schaltvorgangs, wie oben gezeigt, starten oder er kann die automatische Betriebsart und den vorgewählten Schaltvorgang dadurch löschen, daß er den Druckknopf 122 herunterdrückt.
Als eine Alternative kann das Neutralzustandsanzeigelicht 116 eliminiert werden und der Neutralzustandauswahlknopf 126 kann durch einen beleuchteten Druckknopf ersetzt werden.
Eine alternative Fahrersteuer- und Anzeigekonsole 130 kann unter Bezugnahme auf Fig. 3 gesehen werden. Ein Hebel (joy stick) 132 ist bewegbar gegen eine elastische Vorspannung, und zwar aus einer Mittelposition zum Auswählen von Hochschaltvorgängen, Runterschaltvorgängen, einem Schaltvorgang in den Neutralzustand oder die automatische Vorwahlbetriebsart, und zwar wie gezeigt durch eine Bewegung nach oben, nach unten, nach links bzw. nach rechts. Die Anzeigelichter 134 und 136 werden beleuchtet, um anzuzeigen, daß ein Hochschaltvorgang bzw. ein Runterschaltvorgang vorgewählt wurde. Die Anzeigelichter 138 bzw. 140 werden beleuchtet, um eine Fahrzeugvorwärts- bzw. Rückwärtsbetriebsart anzuzeigen. Das Anzeigelicht 142 wird ständig beleuchtet zum Anzeigen eines neutralen Getriebezustands und es blinkt zum Anzeigen eines vorgewählten, aber noch nicht bestätigten neutralen Zustands. Das Anzeigelicht 144 wird auch beleuchtet, um anzuzeigen, daß das System 104 in der automatischen Vorwahlbetriebsart arbeitet.
Demgemäß ist zu erkennen, daß ein relativ einfaches und günstiges halbautomatisches Schaltvorgangsimplementiersteuersystem 104/Verfahren vorgesehen ist für ein mechanisches Getriebesystem 10 mit einer automatischen Vorwahlbetriebsart und daß nur das Hinzufügen eines Getriebeschaltbetätigers 112/70/96 und das Hinzufügen von zwei Drehzahleingängen an das mechanische Getriebe des Fahrzeugs notwendig macht. Eine elektronische Steuereinheit 106 zum Empfangen der zwei Drehzahleingangssignale und der Eingangssignale von einer Bedienerkonsole und zum Ausgeben von Befehlsausgangssignalen an die Betätiger und den Anzeigeteil der Bedienerkonsole ist auch vorgesehen. Das System führt halbautomatisch, manuell oder automatisch vorgewählte Schaltvorgänge aus, die es notwendig machen, daß der Betätiger (i) erstens eine Drehmomentumkehr zum aus dem Eingriffbringen des derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnisses bewirkt und (ii) eine im wesentlichen synchrone Drehung zum Eingriff des ausgewählten Verhältnisses bewirkt, was es dem System ermöglicht, zu arbeiten, ohne daß es automatisch betätigte Drosselsteuerungen oder Hauptkupplungsbetätiger benötigt.
In der Zeichnung haben die folgenden Kürzel folgende Bedeutung:
RPM (= rounds per minute) - Umdrehung pro Minute
MPH (= miles per hour) - Meilen pro Stunde
RHI = Hoher Rückwärtsgang
RLO = Tiefer Rückwärtsgang
LO = Kriechgang

Claims

1. Ein Steuersystem (104) zum halbautomatischen Implementieren von manuell oder automatisch ausgewählten Schaltvorgängen eines mechanischen Übersetzungs- oder Zahnradwechselgetriebesystems, das folgendes aufweist:

einen manuell gesteuerten treibstoffdrosselgesteuerten Motor (E),

ein mehrere Gänge aufweisendes mechanisches Zahradwechselgetriebe (10),

eine Master- oder Hauptkupplung (C), die antriebsmäßig angeordnet ist zwischen dem Motor und dem Getriebe,

einen ersten Sensor (98) zum Vorsehen eines ersten Eingangssignals, das die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl der Getriebeeingangswelle (16) anzeigt,

einen zweiten Sensor (100) zum Vorsehen eines zweiten Eingangssignals, das die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl einer Getriebewelle (90) anzeigt, die unabhängig drehbar ist bezüglich der Getriebeeingangswelle, und zwar unter mindestens bestimmten Getriebebetriebszuständen und

einen nicht manuell steuerbaren Getriebebetätiger (112, 70, 96) zum steuerbaren Schalten des Getriebes und

eine zentrale Prozessor- oder Verarbeitungseinheit (106) zum Empfangen der ersten und zweiten Eingangssignale und zum Verarbeiten derselben gemäß vorbestimmter Logikregeln zum Ausgeben von Befehlsausgangssignalen, wobei die zentrale Prozessoreinheit Mittel umfaßt zum Bestimmen, ob ein Schaltvorgang wünschenswert ist, und zwar aus einem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis, wobei das Steuersystem,

dadurch gekennzeichnet ist,

daß die Hauptkupplung manuell betätigt ist und daß die Drossel auch nur manuell betätigt ist;

daß Anzeigemittel (120, 124) vorgesehen sind zum Vorsehen einer Anzeige einer Auswahl, aber noch nicht der Bestätigung eines Hochschaltvorgangs oder eines Runterschaltvorgangs aus einem derzeitig in Eingriff stehenden Getriebeverhältnis oder aus einem Neutralzustand, und zwar zu einem ausgewählten Verhältnis;

daß die zentrale Prozessoreinheit (106) auch Mittel aufweist zum Auswählen eines Schaltvorgangs, wenn dies wünschenswert ist und zum Abgeben von Befehlsausgangssignalen an die Anzeigemittel, um eine Anzeige vorzusehen, daß ein geeigneter Hochschaltvorgang oder ein Runterschaltvorgang ausgewählt wurde;

daß Mittel vorgesehen sind, die ansprechen auf die Auswahl eines Getriebeschaltvorgangs aus einem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis zur Ausgabe von Befehlssteuersignalen an den Betätiger, um das Getriebe zum Schalten in den Neutralzustand vorzuspannen;

daß Mittel vorgesehen sind, die ansprechen auf (i) eine Auswahl eines Schaltvorgangs von einem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis in ein vorgewähltes Verhältnis, (ii) manuelles Bewirken einer Drehmomentumkehr und (iii) die Bestätigung eines Getriebeneutralzustands, um (i) manuell eine substantielle Synchronisation des Getriebes abzufühlen und (ii) danach Befehlsausgangsignale an den Betätiger abzugeben, um zu bewirken, daß das Getriebe in das ausgewählte Verhältnis geschaltet wird und daß Mittel vorgesehen sind zum Bestätigen, daß ein ausgewählter Schaltvorgang implementiert wurde, wobei die Mittel auch angeordnet sind zum Abgeben von Befehlsausgangssignalen an die Anzeigemittel zum Beenden der Anzeige eines ausgewählten Schaltvorgangs.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das zweite Eingangssignal kontinuierlich die Drehzahl der Getriebeausgangswelle (90) anzeigt.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel zum Abfühlen der manuellen Synchronisation Mittel aufweisen zum Bestimmen eines Bezugsbereichs von akzeptablen Werten des ersten Signals als eine Funktion des zweiten Signals und ferner Mittel zum Vergleichen des derzeitigen Werts des ersten Signals mit dem Bereich der Bezugswerte.

4. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, das zusätzlich Mittel aufweist zum Ermöglichen, daß eine Auswahl manuell gelöscht wird.

5. Steuersystem (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für die halbautomatische Implementierung von manuell und automatisch ausgewählten Schaltvorgängen für ein mechanisches Zahnradwechselgetriebesystem, das folendes aufweist:

Mittel (120, 122, 124/132) zum manuellen Auswählen eines Hochschaltvorgangs oder eines Herunter- oder Runterschaltvorgangs aus einem derzeitig in Eingriff stehenden Getriebeverhältnis oder von einem neutralen Zustand zu einem ausgewählten Verhältnis und zur manuellen Auswahl des Betriebs in einer automatischen Vorwählbetriebsart und zum Vorsehen eines dritten Eingangssignals, das die Auswahl anzeigt;

Anzeigemittel (120, 122, 124) zum Anzeigen der Auswahl der automatischen Vorwählbetriebsart und zum Anzeigen einer ausgewählten, aber nicht bestätigten Durchführung eines Schaltvorgangs aus dem derzeitig in Eingriff stehenden Getriebesverhältnis; und Mittel in der zentralen Prozessoreinheit, die ansprechen auf die manuelle Auswahl des Betriebs in einer automatischen Betriebsart zum Ausgeben eines Befehlsausgangssignals an die Anzeigemittel zum Anzeigen, daß die automatische Vorwählbetriebsart ausgewählt wurde.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die Mittel zum manuellen Auswählen zusätzlich Mittel (126, 132) umfassen zum manuellen Auswählen eines Schaltvorgangs, und zwar direkt in einen Neutralzustand von irgendeinem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis.

7. Steuersystem nach Anspruch 5, wobei das zweite Eingangssignal kontinuierlich die Geschwindigkeit oder Drehzahl der Getriebeausgangswelle (90) anzeigt.

8. Steuersystem nach Anspruch 6, wobei das zweite Eingangssignal kontinuierlich die Geschwindigkeit oder Drehzahl der Getriebeausgangswelle (96) anzeigt.

9. Steuersystem nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, wobei die Mittel zum Abfühlen der manuellen Synchronisation Mittel aufweisen zum Bestimmen eines Bezugsbereichs von akzeptablen Werten des ersten Signals als ein Funktion des zweiten Signals und ferner Mittel zum vergleichen des derzeitigen Werts des ersten Signals mit dem Bereich von Bezugswerten.

10. Steuersystem nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, das zusätzlich Anzeigemittel (114, 116, 118/138, 140, 142) aufweist zum Anzeigen des derzeitigen Zustands (vorwärts, neutral, rückwärts) des Getriebes.

11. Steuersystem nach Anspruch 9, das zusätzlich Anzeigemittel aufweist zum Anzeigen des derzeitigen Zustands des Getriebes.

12. Steuersystem nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, wobei die Mittel zum Auswählen ermöglichen, daß eine Auswahl manuell gelöscht wird.

13. Steuersystem nach Anspruch 9, wobei die Mittel zum manuellen Auswählen ermöglichen, daß eine manuelle Auswahl manuell gelöscht wird.

14. Steuersystem nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, wobei der Betätiger betätigt wird durch Druckströmungsmittel.

15. Steuersystem nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, wobei die zentrale Prozessoreinheit (106) auf Mikroprozessoren basiert.

16. Steuersystem nach einem der Ansprüche 5, 6, 7 oder 8, wobei die Mittel zum manuellen Auswählen Druckknöpfe aufweisen.

17. Steuersystem nach Anspruch 16, wobei die Druckknöpfe beleuchtete Druckknöpfe sind, wobei die Prozessoreinheit Befehlsausgangssignale abgibt, die bewirken, daß die Druckknöpfe beleuchtet werden bei der Auswahl eines Hochschaltvorgangs oder eines Runterschaltvorgangs aus dem derzeitig in Eingriff stehenden Verhältnis und konstant oder unterbrochen beleuchtet bleiben, bis die Durchführung des ausgewählten Schaltvorgangs bestätigt wird.

18. Steuersystem nach einem der Ansprüche 5, 6, 7 oder 8, wobei die Anzeigemittel Lampen oder Lichter sind.

19. Steuersystem nach Anspruch 18, wobei die Lichter konstant beleuchtet sind zum Anzeigen eines manuell ausgewählten Schaltvorgangs aus dem derzeitig in Eingriff stehenden Getriebeverhältnis und die schnell an- und ausgehen (blinken) zum Anzeigen eines automatisch ausgewählten Schaltvorgangs aus dem derzeitig in Eingriff stehenden Getriebeverhältnis.