DE69302149T2 - Steuerungssystem und -verfahren des Anfahr-Getriebeganges - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Steuersystem und -verfahren für ein halbautomatisches mechanisches Getriebesystem mit einem manuell betätigten Gangwahlhebel, zum automatischen Steuern des Wechselns oder Schaltens von Getriebegangstufen an einem Fahrzeug, wobei es dem Fahrzeugführer oder Fahrer ein verbleibendes Maß an Kontrolle beläßt Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Steuersystem und -verfahren für die halbautomatische Steuerung eines mechanischen Gangwechselgetriebes mit Mitteln zum automatischen Ausführen automatisch bestimmter und angezeigter zulässiger, vom Fahrer ausgewählter Getriebegangschaltvorgänge, mit automatischer Steuerung der Hauptkupplung des Fahrzeuges. Bei einer Ausführungsform ist ein Kupplungspedal vorgesehen und die Betatigung der Hauptkupplung ist in allen Anfahrsituationen automatisiert. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System und ein Verfahren zum Steuern eines halbautomatischen mechanischen Getriebes, bei dem unterschiedliche Fahreraktionen und/oder Systemzustände, wie bspw. eine zu einem Zeitpunkt, bei dem das Fahrzeug in Ruhe befindlich, die Hauptkupplung ausgerückt und das Getriebe in einen relativ hohen (nicht Anfahr-) Gang eingerückt ist, getroffene einfache Zurückschaltanforderung und/oder eine Hochschaltanforderung, die zu einem Zeitpunkt getroffen worden ist, wenn das Fahrzeug in Ruhe befindlich, die Hauptkupplung ausgerückt und das Getriebe im Getriebeleerlauf befindlich ist, als eine Anforderung für ein direktes Schalten in einen vorgewählten Startgang interpretiert werden.
• Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein ganz oder teilweise automatisches mechanisches Getriebesystem mit einer Vielzahl von verfügbaren Anfahrgangstufen und wenigstens einer Betriebsart, um direkt in eine vorgewählte Anfahrgangstufe zu schalten, wobei die vorgewählte Anfahrgangstufe der Gang ist, der von dem Fahrer bei dem unmittelbar vorhergehenden Anfahrvorgang des Fahrzeuges tatsächlich benutzt worden ist.
Beschreibung des Standes der Technik
• Vollautomatische Getriebesysteme sowohl für Schwerlastfahrzeuge als auch für Schwerlast-LKW's und/oder Busse und für Autos, bei denen die Fahrpedal- oder Drosselöf fnungen oder -stellungen, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und ähnliches erfaßt werden, und bei denen das Fahrzeuggetriebe demgemäß automatisch geschaltet wird, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zu solchen vollautomatischen Gangwechselgetrieben gehören Getriebe, bei denen Druckmittel verwendet wird, um ein oder mehrere Glieder mit anderen Gliedern oder einem Gehäuse reibungsmäßig zu kuppeln, um eine ausgewählte Gangstufe zu erzielen, sowie automatische mechanische Getriebe mit elektronischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Logikeinrichtungen und Aktuatoren, um mechanische (das heißt formschlüssige) Schaltkupplungen ein- und auszurücken, um eine gewünschte Gangstufe zu erzielen. Beispiele solcher Getriebe sind mit Bezug auf die US-Patente Nr. 3.961.546, 4.081.065, 4.361.060, 5.050.079 und 5.109.729 ersichtlich, auf deren Offenbarungen hiermit verwiesen ist.
• Solche vollautomatischen Gangwechselgetriebe können insbesondere für die größten Schwerlastfahrzeuge inakzeptabel teuer sein, die typischerweise nicht in hohen Stückzahlen verkauft werden. Zusätzlich neigen solche automatischen Gangwechselgetriebe, die Druckmittel und/oder Drehmomentwandler nutzen, dazu, im Hinblick auf die zwischen ihrer Eingangswelle und ihrer Ausgangswelle umgesetzte Energie relativ ineffizient zu sein. Darüber hinaus kontrollieren viele Fahrzeugführer gern die Auswahl der Gangstufen, insbesondere, weil sie die Art der vorausliegenden Straße und/oder die getragene Last sehen und/oder wissen.
• Die obigen Nachteile sind minimiert worden, indem eine halbautomatische mechanische Getriebesteuerung vorgesehen worden ist, bei der das Wechseln zwischen einer Vielzahl von Getriebegangstufen vorgesehen worden ist, während sie es dem Fahrer normalerweise gestattet, zu wählen, wenn ein spezieller Gangstufenwechsel auszuführen ist und ob die nach oben oder unten unmittelbar folgende Gangstufe zu wählen oder ein oder mehrere Gangstufen zu überspringen sind. Darüber hinaus sperrt das halbautomatische Steuersystem das Einrücken einer vom Fahrer gewählten höheren Übersetzung, das heißt ein Hochschalten, das die Motordrehzahl veranlassen würde, sich unter die Leerlaufdrehzahl zu vermindern, das heißt, das ein Stehenbleiben und/oder Überlasten des Motors bei niedrigen Drehzahlen verursachen würde, und es sperrt eine niedrigere Übersetzung, das heißt ein Zurückschalten, wenn ein solcher Schaltvorgang ein Überdrehen des Motors verursachen würde. Es wird angemerkt, daß ein solches Überdrehen des Motors bei handgeschalteten mechanischen Getrieben infolge eines unrichtigen Zurückschaltens erfolgen kann, obwohl die Motordrehzahl gegen Beschleunigung über die abgeregelte Motordrehzahl hinaus geregelt ist. Beispiele solcher halbautomatischen Getriebesteuerungen sind aus den US-Patenten Nr. 4.648.290, 4.800.360, 4.930.081 und 4.930.078 ersichtlich; auf deren Offenbarungen hiermit verwiesen ist.
• Während die oben beschriebene halbautomatische Steuerung des mechanischen Getriebes eine sehr zweckmäßige halbautomatische Steuerung liefert, war die Steuerung insofern zu verbessern, als wenn der Fahrer oder Fahrzeugführer bei in Ruhe befindlichem Fahrzeug einen Schaltvorgang in eine gewählte Anfahrgetriebegangstufe gewünscht hat, der Fahrer die aktuell eingelegte Gangstufe bestimmen mußte, um die Anzahl von Schritten aus der aktuell eingerückten Gangstufe heraus in die ausgewählte Anfahrgangstufe zu berechnen, und dann den Wahlhebel um diese Zahl mehrmals in der Hochschalt- und Zurückschaitrichtung bewegen mußte. Dies ist insbesondere bei modernen mechanischen Getrieben für Schwerlastfahrzeuge von Belang, die 9, 10, 12, 13, 16 oder 18 Vorwärtsgangstufen haben können und bei denen jede der ersten sieben Gangstufen unter gewissen Bedingungen die richtige Anfahrgangstufe sein kann. Beispiele solcher vielgängigen mechanischen Getriebe sind aus den US-Patenten Nr. 4.735.109 und 4.754.665 ersichtlich, auf die hiermit verwiesen ist.
• Die Nachteile der halbautomatischen Steuerung mechanischer Getriebe nach dem Stand der Technik sind durch Schaffung von Steuerungen und Steuerverfahren minimiert worden, bei denen die Steuereinheit unterschiedliche Kombinationen von Fahrzeugzuständen und Fahreraktionen als eine Anforderung für ein Zurückschalten oder Hochschalten direkt in eine gewählte Anfahrgangstufe interpretiert. Wenn der Fahrzeugführer mit der Standardgangstufe nicht zufrieden ist, kann er dann aus der vorgewählten Gangstufe heraus in jede zulässige Anfahrgangstufe schalten.
• Obwohl solche Steuerungen Verbesserungen darstellen, sind diese Steuerungen insofern nicht gänzlich befriedigend, als die vorgewählte Anfahrgangstufe nicht die von dem Fahrer im Hinblick auf das gewünschte Fahrzeugverhalten, die Fahrzeugbeladung, das Arbeitsgelände, die Wetterbedingungen und ähnliches gewünschte spezielle Gangstufe sein kann.
Zusammenfassung der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Nachteile des Standes der Technik überwunden oder minimiert, indem ein Steuersystem und -verfahren zum Speichern der zuletzt verwendeten Anfahrgangstufe und zur Auswahl einer speziellen Gangstufe aus einer Vielzahl verfügbarer Anfahrgangstufen als eine vorbestimmte Anfahrgangstufe geschaffen worden ist, bei dem die ausgewählte spezielle Anfahrgangstufe diejenige Gangstufe ist, die bei dem unmittelbar vorausgehenden Anf ahrvorgang des Fahrzeuges verwendet worden ist.
• Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neues verbessertes Steuersystem/Verfahren für halbautomatische mechanische Getriebe zu schaffen, die eine Steuerung aufweisen, die automatisch zulässige Hoch- und Zurückschaltvorgänge aus einer gegebenen Gangstufe heraus bestimmt, um diese vorzugsweise automatisch anzuzeigen, um solche zulässigen Gangwechsel bei manueller Auswahl derselben durch den Wahlhebel durch den Fahrer automatisch auszuführen, so daß der Fahrer einen automatischen Schaltvorgang in eine ausgewählte Anfahrgangstufe vorzugsweise durch eine einzige Bewegung des Wahlhebels anfordern kann und daß die ausgewählte Anfahrgangstufe diejenige Gangstufe ist, die bei dem unmittelbar vorhergehenden Anf ahrvorgang des Fahrzeuges benutzt worden ist.
• Diese und andere Aufgabe und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden beim Studium der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen, halbautomatischen, mechanischen Gangwechselgetriebesystemes.
• Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Steuersystemes des halbautomatischen Getriebes.
• Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung der manuellen Schaltsteuerungs- und Anzeigeeinrichtung des Fahrers.
• Fig. 3B ist eine vergrößerte Ansichü eines Teiles der in Fig. 3 veranschaulichten Anzeigeeinrichtung.
• Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Steuersystemes/Verfahrens in Form eines Ablaufplanes.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• In der vorliegenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird lediglich zum Zwecke der Beschreibung und ohne Beschränkungswirkung eine gewisse Terminologie verwendet. Die Begriffe "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" beziehen sich auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Begriffe "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte der Einrichtung oder eines Teiles derselben hin, auf die Bezug genommen wird, bzw. von dieser weg. Das obige gilt für Ableitungen der oben speziell genannten Begriffe sowie Begriffe ähnlicher Bedeutung.
• Der Begriff "Einfachgetriebe" wird verwendet, um ein Gangwechselgetriebe zu bezeichnen, bei dem der Fahrer aus einer Gruppe einzelner Untersetzungen eine auswählen kann. Der Begriff "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Gangwechselgetriebe mit einer Hauptgetriebegruppe und einer Hilfsgetriebegruppe zu bezeichnen, die hintereinander geschaltet sind, wobei die ausgewählte Untersetzung der Hauptgetriebegruppe mit einer weiter ausgewählten Untersetzung in der Hilfsgetriebegruppe verbunden werden kann. Der Begriff "Verbundgetriebe der Splitterbauart" bezeichnet, wie er hier verwendet ist, ein Verbundgetriebe, bei dem die Hilfsgetriebegruppe dazu verwendet ist, unterschiedliche auswählbare Schritte zur Unterteilung der in der Hauptgetriebegruppe ausgewählten Gangstufe zu liefern. Bei einem Verbundgetriebe der Splitterbauart weist die Hauptgetriebegruppe typischerweise relativ große Gangstufen auf, die durch die Hilfsgetriebegruppe gesplittet oder unterteilt werden. Der Begriff "Hochschaltvorgang" bedeutet, wie er hier verwendet ist, das Schalten aus einem langsameren Gang in einen schnelleren Gang. Der Begriff "Zurückschaltvorgang" bedeutet, wie er hier verwendet ist, das Schalten aus einem schnelleren Gang in einen langsameren Gang. Die Bezeichnungen "Gang langsamer Geschwindigkeit", "langsamer Gang" und/oder "erster Gang" sollen, wie sie hier verwendet sind, den Gang bezeichnen, der in einem Getriebe oder in einer Getriebegruppe für die niedrigste Vorwärtsgeschwindigkeit verwendet wird, das heißt den Zahnradsatz, der in Bezug auf die Eingangswelle des Getriebes die höchste Untersetzung aufweist.
• Eine "ausgewählte Richtung" des Schaltens bezieht sich auf die Wahl entweder einzelner oder mehrfacher Hochschaltvorgänge oder Zurückschaltvorgänge aus einer speziellen Gangstufe heraus. Der "Abstand" zwischen Gangstufen bezieht sich auf die Anzahl auswählbarer Gangstufen zwischen zwei gegebenen Gangstufen, bspw. ist der dritte Gang oder die dritte Gangstufe entsprechend um ein (1) bzw. zwei (2) Gangstufen von dem vierten bzw. fünften Gang in der Zurückschaltrichtung beabstandet.
• Der Begriff "Sperrgetriebe" oder "Sperrgetriebegruppe" bezeichnet ein Gangwechselgetriebe oder eine Getriebegruppe mit ständigem Eingriff, bei dem oder der ein aus einer Gruppe axial bewegbarer Zahnräder ausgewähltes Zahnrad in der Folge einer axialen Bewegung des ausgewählten Zahnrades aus der Leerlauf- in seine eingerückte Position unverdrehbar und mittels einer federnd vorgespannten, formschlüssigen Kupplung mit einer Welle gekuppelt ist, wobei eine Sperreinrichtung verwendet wird, um ein solches Einrücken zu verhindern, bis die Hälften der formschlüssigen Kupplung im wesentlichen synchron drehen, wobei ein solcher Synchronzustand durch manuelle und/oder automatische, das Durchqueren des Synchronzustandes veranlassende Manipulation der Getriebeeingangs- und/oder Ausgangswelle erzielt, jedoch typischerweise nicht durch eine reibungsmäßige Berührung der ausgewählten Kupplungshälften erzielt wird, die typisch wäre, um eine der Kupplungshälften und die mit dieser verbundenen Einrichtungen mit der anderen Kupplungshälfte umlaufen zu lassen. Gesperrte Getriebe und/oder Getriebegruppen sind in den US-Patenten Nr. 3.799.002, 3.924.484, 4.192.196 und 4.440.037 ersichtlich, auf die hiermit verwiesen ist.
• Die vorliegende Erfindung ist prinzipiell auf halbautomatische Steuerungen jeder Bauart mechanischer Gangwechselgetriebe anwendbar, die dazu geeignet sind, Ausgangssignale an elektropneumatische Steuereinrichtungen zu senden und von diesen zu empfangen. Jedoch wird das erfindungsgemäße halbautomatische Steuersystem insbesondere auf ein Verbundgetriebe der Splitterbauart des Typs vorteilhaft angewendet, der eine nichtsynchronisierte, nichtgesperrte Hauptgetriebegruppe aufweist, die mit einer Hilfsgruppe der sperrsynchronisierten Splitterbauart hintereinander geschaltet ist. Solche Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden als "haibgesperrte" Getriebe bezeichnet und sie sind in der am 9. Februar 1983 offengelegten Europäischen Patentanmeldung Nr. 82303586.2 (EP-A-0071353) und der am 5. September 1984 offengelegten Europäischen Patentanmeldung. Nr. 83307061.8 sowie dem US-Patent Nr. 4.735.109 beschrieben und veranschaulicht. Getriebe der in dem oben genannten US-Patent Nr. 4.754.665 veranschaulichten Bauart können vorteilhafterweise in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
• Das halbautomatische Getriebesystem, mit dem die vorliegende Erfindung insbesondere vorteilhaft in Beziehung steht, ist in der am 5. Februar 1986 offengelegten Europäischen Patentanmeldung 85305072.2 (EP-A-0 170 465) sowie in dem US-Patent Nr. 4.648.290 beschrieben und veranschaulicht.
• Auf Fig. 1 Bezug nehmend, wird die Position eines vom Fahrer betätigten Fahrpedales 24 an einem Sensor 22 erfaßt und einer zentralen Verarbeitungseinheit 38 zugeführt, die außerdem Eingangssignale empfängt, die sich auf ein Motordrehzahlsignal von Sensor 28 und/oder ein Drehzahlsignal der Getriebeeingangswelle von Sensor 32, auf ein Drehzahlsignal der Getriebeausgangswelle von einem Sensor 36 und positive oder negative Betätigungen des Gangschalthebels oder "Joy-Sticks" 1 des Fahrers beziehen, wie detaillierter weiter unten zu beschreiben ist. Es versteht sich, daß die Drehzahl der Getriebeausgangswelle ein Kennzeichen der Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl ein Kennzeichen der Drehzahl der Getriebeeingangswelle und umgekehrt ist, insbesondere, wenn die Kupplung 16 nichtschlüpfend eingerückt ist.
• Der Sensor 24 für die Fahrpedalposition kann von der in dem US-Patent Nr. 4.922.425 veranschaulichten Bauart sein, dessen Offenbarung durch Bezugnahme aufgenommen ist, und er zeigt sowohl an, ob der Fahrer seinen Fuß auf dem Fahrpedal hat oder nicht, als auch die Auslenkung des Fahrpedales.
• Einrichtungen wie die Sensoranordnung 22 für die Fahrpedalposition zur Erfassung der vom Fahrer vorgenommenen Einstellung des Fahrpedales 24 oder ähnliche, die ein Signal liefern, das der überwachten Einstellung proportional ist oder wenigstens kennzeichnend für diese ist, und sogenannte "Kraftfernsteuerungs-" oder "Fly-by- wire-" Systeme, die solches benutzen, sind aus dem Stand der Technik bekannt und in dem US-Patent Nr. 4.250.845, 4.305.359, 4.319.658 und 4.461.254 veranschaulicht, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
• Zur Steuerung des SAMT-Systems 10 des Fahrzeuges, wie bspw. die in den oben genannten US-Patenten Nr. 4.648.290, 4.551.802, 4.361.060 und 4.081.065 veranschaulichten Systeme, ist es wichtig, an die zentrale Verarbeitungseinheit oder die Steuerung 38 exakte Eingangssignale zu liefern, die die Positionierung des Fahrpedales durch den Fahrer kennzeichnen. Die Einstellung wird üblicherweise als ein Prozentsatz der weit offenen oder Vollgasposition ausgerückt, wobei die Leerlaufposition null Prozent (0%) und Voll- oder Maximalgas (100%) beträgt.
• Logische Steuerschaltungen, Sensoren und Aktuatoren für das in den Fig. 1 und 2 geoffenbarte Getriebesystem 10 können so wie in den oben genannten US-Patenten Nr. 4.361.060, 4.648.290, 4.930.081 und 4.930.078 geoffenbart sein. Speziell empfängt die zentrale Verarbeitungseinheit 38 Eingangssignale, verarbeitet dieselben gemäß vorbestimmter logischer Regeln und liefert Befehlsausgangssignale an pneumatische und/oder elektrische Aktuatoren zur Steuerung eines Auspuffverlangsamers 17 und/oder einer Eingangswellenbremse 18 für schnelle Hochschaltvorgänge und an eine automatische Kraftstoffsteuerung 26, um die Lieferung von Kraftstoff zu dem Motor 14 zum schnellen Erzielen synchroner Drehung in Vorbereitung eines Schaltvorganges zu steuern, über eine Betätigungseinrichtung 30 zur Kupplungssteuerung und über eine Getriebebetätigungseinrichtung 34 zum Schalten von Gängen. Die Getriebebetätigungseinrichtung 34 kann außerdem von der in den US-Patenten Nr. 4.873.881 und 4.899.607 veranschaulichten "X-Y"-Bauart sein, auf deren Offenbarung hiermit verwiesen ist.
• Die zentrale Verarbeitungseinheit sendet außerdem Befehlsausgangssignale an das Display 2, wie detaillierter weiter unten beschrieben ist. Das halbautomatische Getriebesystem 10 kann zusätzlich eine übliche, fußbetätigte, manuelle Kupplungssteuerung 3 aufweisen, die lediglich zur Benutzung beim Anfahren und/oder in Manövriersituationen mit geringer Kriechgeschwindigkeit vorgesehen ist. Die Steuerung 38 empfängt Signale, die für die Position der manuellen Kupplungssteuerung 3 und die Betätigung der Fahrzeugbremsen 4 kennzeichnend sind. Das halbautomatische mechanische Getriebesystem 10 enthält außerdem (nicht dargestellt) Quellen elektrischer und/oder pneumatischer Energie.
• Die zentrale Verarbeitungseinheit kann von der in dem US-Patent Nr. 4.595.986 veranschaulichten Bauart sein und eine fehlererfassende und -tolerante Logik der in den US-Patenten 4.849.899, 4.899.279 und 4.945.484 veranschaulichten Bauart aufweisen, auf die hiermit verwiesen ist.
• Der Begriff "Blip" bezeichnet, wie er hier verwendet ist, eine zeitweilige Erhöhung der Kraftstoffbelieferung zu dem Motor 14, während der Begriff "Dip" eine zeitweilige Verminderung der Kraftstofflieferung zu dem Motor bedeutet. Die Begriffe Blip und Dip sind üblicherweise mit von der automatischen Steuerung 38 befohlenen Erhöhungen bzw. verminderungen der Kraftstofflieferung zu dem Motor, unabhängig von der vom Fahrer gewählten Position des manuellen Fahrpedales 24, verbunden.
• Vorzugsweise kann die zentrale Verarbeitungseinheit 38, wie mit Verweis auf Fig. 3 aus dieser ersichtlich ist, in einer Box oder einem Gehäuse 38a aufgenommen sein, wobei das Gehäuse die Anzeigetafel 2 mit einer Hochschalt-Indikatoranzeige 2', einer Zurückschalt-Indikatoranzeige 2'' und einer Anzeige 2''' für die aktuell eingerückte Gangstufe, den Schaltwahlhebel 1 und optional einen Rückwärts-Auswahlknopf 1A sowie eine elektronische Schaltung 38B der zentralen Verarbeitungseinheit trägt.
• Übersichten des Steuersystemes des halbautomatischen mechanischen Getriebesystems 10 sind außerdem in Fig. 2 veranschaulicht.
• Auf Fig. 3B Bezug nehmend, enthält das Display 2 den Hochschalt-Indikatorabschnitt 2', den Zurückschalt-Indikatorabschnitt 2'' und den Abschnitt 2''' zuranzeige der aktuell eingerückten Gangstufe. Wie veranschaulicht, zeigt der Displayabschnitt 2' für die aktuell eingerückte Gangstufe vorliegend eine "6" an, die kennzeichnet, daß das Fahrzeug im sechsten (6.) Gang arbeitet. Der Hochschalt-Displayabschnitt 2' weist drei Linien auf, die die maximale Anzahl zulässiger aufeinanderfolgender Hochschaltvorgänge anzeigen, die gemäß der erfaßten Eingangsparameter, wie die erfaßte Motor- oder Eingangswellendrehzahl und die erfaßte Ausgangswellendrehzahl, zulässig sind, wie sie gemäß der vorbestimmten logischen Regeln oder des Programmes verarbeitet sind. In der vorliegenden Situation zeigen die drei Linien an, daß ein einfaches, ein doppeltes oder ein dreifaches Hochschalten zulässig ist. Entsprechend känn der Fahrer einen zulässigen Schaltvorgang direkt entweder in den siebten (7.), achten (8.) oder neunten (9.) Gang auswählen. Der Anzeigeabschnitt 2'' zum Zurückschalten weist zwei Linien auf, die die maximale Anzahl zulässiger aufeinanderfolgender Zurückschaltvorgänge kennzeichnen, die gemäß der erfaßten Parameter, wie sie von der vorbestimmten Logik oder dem Programm verarbeitet sind, erlaubt sind. In der vorliegenden Situation zeigen die beiden Linien in dem Display 2' an, daß das Getriebe zulässigerweise entweder in den fünften (5.) oder in den vierten (4.) Gang geschaltet werden kann.
• Kurz gesagt, wird die Zulässigkeit eines möglichen Hochschaltens oder Zurückschaltens durch Vergleich der erwarteten Motordrehzahl bei Beendigung eines Hochschaltens oder Zurückschaltens unter Annahme einer im wesentlichen konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer berechneten erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit und einer voll eingerückten Hauptkupplung mit einem festen Bereich maximal und minimal zulässiger Motordrehzahlen bestimmt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 38 gibt keine Befehlssignale zur Ausführung eines ausgewählten unzulässigen Gangwechsels. Vorzugsweise führt eine zentrale Verarbeitungseinheit den zu dem vom Fahrer vorgewählten Gangwechsel nächstgelegenen zulässigen Gangwechsel aus. Bspw. die von dem Display 2 wie in Fig. 3B dargestellten Zustände angenommen, wird, falls der Fahrer ein Zurückschalten in den dritten Gang wählt, ein solcher Zurückschaltvorgang durch die zentrale Verarbeitungseinheit 38 als unzulässig nicht ausgeführt. Jedoch gibt die zentrale Verarbeitungseinheit 38 in der bevorzugten Ausführungsform Befehlsausgangssignale für ein doppeltes Zurückschalten aus dem sechsten Gang in den vierten Gang. Es wird nicht nur ein unzulässiger Gangwechsel zurückgewiesen sondern der Fahrer wird schon durch das Display 2 darüber informiert, daß der Gang nicht versucht oder gewählt hätte werden sollen.
• Das Display 2 gibt dem Fahrer eine Anzeige, welche Hochschaltvorgänge und Zurückschaltvorgänge zulässig sind und welche Hochschaltvorgänge und Zurückschaltvorgänge unzulässig sind. Sollte der Fahrer die Warnung nicht beachten, erzeugt die zentrale Verarbeitungseinheit 38 keinen unzulässigen Schaltbefehl, obwohl die Synchronisierung der mechanischen Klauenkupplungselemente durch das System erreicht werden könnte.
• Um das Getriebe 12 zu schalten, bewegt der Fahrer den Hebel 1 aus der in den Fig. 2 und 3 veranschaulichten Position nach vorn (für Hochschaltungen) und nach hinten (für Zurückschaltungen). Um ein einfaches Hochschalten zu wählen, das heißt einen Schaltvorgang in den siebten Gang, bewegt der Fahrer den Hebel 1 einmal nach vorn und der Hebel kehrt dann unter Vorspannung in die Leerlaufoder Mittelposition zurück. Wenn, wie dargestellt, im sechsten Gang befindlich, bewegt der Fahrer den Hebel dreimal in schneller Folge nach vorn und gestattet ihm jedesmal, in seine Ruhelage zurückzukehren, dann bewirkt er ein Überspringen von zwei Gängen und erreicht ein direktes, nahezu sofortiges Schalten in den neunten Gang (das heißt, der siebte und der achte Gang werden nicht eingerückt). Entsprechend können unter Verwendung der erfindungsgemäßen halbautomatischen Steuerung vielfache oder überspringende Schaltvorgänge befohlen werden. Das Auskuppeln der Hauptkupplung 16 und Synchronisieren der ausgewählten Klauenkupplungshälften, die der ausgewählten Gangstufe zugeordnet sind, wird infolge der automatischen Gas- und Kupplungssteuerung und des Bremsens der Eingangswelle und/oder des Motors automatisch und schnell erreicht. Das Steuersystem ist halbautomatisch und der Fahrer muß seine Entscheidungen darauf trainieren, wann hoch- oder zurückzuschalten ist und wieviele Gangstufen nach oben oder nach unten zu schalten sind, jedoch braucht er nicht den Gangschalthebel, das Gaspedal und die Kupplungsbetätigung zu koordinieren. Wenn der Fahrer einmal eine zulässige Gangstufe gewählt hat, wird das Gas kurz erhöht, um die erforderliche Synchronisation bei einem Zurückschaltvorgang zu erzielen oder zurückgenommen, um die erforderliche Synchronisation beim Hochschaltvorgang zu erzielen, was für den Fahrer alles durch die zentrale Verarbeitungseinheit 38 automatisch getan wird. Die Rückwärtsbetriebsart kann lediglich aus dem Leerlauf heraus und in Ruhe erreicht werden und wird dann durch Bewegung des Steuerhebels 1 aus der aktuell eingerückten Leerlaufposition nach hinten erreicht. Um ein unbeabsichtigtes "Zurückschalten" in den Leerlauf zu verhindern, kann ein Rückwärtsknopf 1A vorgesehen sein, wobei der Knopf gedrückt werden muß, bevor die zentrale Verarbeitungseinheit eine Rückwärtsbewegung des Steuerhebeis 1 aus dem Leerlauf als eine Anforderung für Rückwärtsbetrieb interpretiert.
• Hochs chaltvorgänge und/oder Zurückschaltvorgänge, die sowohl die Haupt- als auch die Hilfsgetriebegruppe beteiligen, das heißt Verbundschaltvorgänge, sind für den Fahrer gleichermaßen einfach zu erreichen wie solche, die lediglich die Hilfsgruppe beteiligen, das heißt wie ein Split-Schaltvorgang. Bei Getrieben, die mit mehreren Rückwärtsgängen versehen sind, kann das Getriebe durch Bewegung des Steuerhebeis nach hinten und nach vorn, wie angezeigt, in niedrigere Rückwärtsgangstufen zurückgeschaltet und in höhere Rückwärtsgangstufen hochgeschaltet werden. Selbstverständlich kann an dem Ende des Schalthebels anstelle des Rückwärts-Auswahlknopfes 1A jeder Typ Kippschalter oder Knopf angeordnet werden.
• Es versteht sich, daß der dargestellte Steuerhebel 1 durch einen einzelnen Steuerhebel der in dem US-Patent Nr. 4.442.730 geoffenbarten Bauart, dessen Offenbarung hiermit durch Bezughahme eingeschlossen ist, ersetzt werden kann, der in einer gegebenen Richtung nach vorn und nach hinten bewegbar ist, um eine Vorwärts- und eine Rückwärtsbetriebsart auszuwählen, und der dann in Querrichtung bewegbar ist, um entweder einfache oder mehrfache Hochschaltvorgänge und Zurückschaltvorgänge auszuwählen.
• Es ist eine andere wichtige und vorteilhafüe-Eigenschaft des erfindungsgemäßen halbautomatischen Steuersystemes, daß die Steuerung, sobald das Fahrzeug ganz angehalten hat, die Kupplung 16 ausgerückt und das Getriebe in einer relativ hohen Gangstufe eingerückt ist und der Hebel 1 einmal in Zurückschaltrichtung bewegt wird, das Getriebe 12 automatisch in einen vorgewählten Anfahrgang oder Leerlauf schaltet, was ein überspringendes Schalten über eine große Gruppe dazwischenliegender Gangstufen beinhaltet. Bspw. können bei einem Getriebe mit zwölf Vorwärtsgängen die zulässigen Anfahrgangstufen der erste bis der fünfte Gang sein. Einmal im Anfahrgang befindlich, schaltet eine Bewegung des Hebels in Zurückschaltrichtung das Getriebe einen Gang niedriger und eine andere Bewegung in der Hochschaltrichtung schaltet das Getriebe einen Gang höher. Ob in Ruhe oder Bewegung, kann der Fahrer aus den zulässigen Gangstufen immer einen Gang auswählen. Das manuelle Kupplungspedal ist, falls es verwendet wird, lediglich vor dem Anhalten zum Ausrücken des Getriebes und zur Vermeidung des Stehenbleibens des Motors sowie beim Anfahren in jeder der zulässigen Anfahrgangstufen vorgesehen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird, wenn es der Fahrer zuläßt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen Referenzwert (üblicherweise Anhalten oder nahezu vollständiges Anhalten) fällt und wenn die Hauptkupplung 16 manuell oder automatisch ausgerückt ist, eine einzelne Bewegung oder ein Impuls des Hebels 1 in Zurückschaltrichtung aus einer Gangstufe heraus, die höher ist als ein zulässiger Anfahrgang, als eine Anforderung für die automatische Wahl und das direkte Einrücken entweder des Getriebeleerlaufes oder eines vorgewählten Anfahrganges interpretiert. Unter ähnlichen Bedingungen wird eine einzelne Bewegung oder ein Impuls des Hebels 1 in der Hochschaltrichtung aus dem Leerlauf heraus als eine Anforderung für die automatische Wahl und das direkte Einrücken der vorgewählten Anfahrgangstufe interpretiert. In dem Bereich zulässiger Anfahrgangstufen befindlich (üblicherweise der erste bis fünfte Gang bei einem zwölfgängigen Getriebe, der erste bis siebte Gang bei einem achtzehngängigen Getriebe), wird eine einzelne Bewegung oder ein Impuls in der Hochoder Zurückschaltrichtung als eine Anforderung für ein einfaches Hoch- bzw. Zurückschalten interpretiert.
• Eine einzelne Bewegung oder ein Impuls des Hebels ist eine Bewegung des Hebels aus der Mittelposition in eine verlagerte Position, entweder in der Hochschaltoder in der Zurückschaltrichtung und darauffolgend die unmittelbare Freigabe des Hebels, die es dem Hebel gestattet, in seine Mittelposition zurückzukehren. Wenn der Steuerhebel 1 für mehr als eine vorbestimmte Zeitspanne in der verlagerten Position gehalten wird (bspw. für mehr als ein oder zwei Sekunden), kann eine alternative Steuerlogik verwendet werden.
• Bei den Getriebesystemen nach dem Stand der Technik war die vorbestimmte/vorgewählte Anfahrgangstufe ein festgelegter Gang oder eine Gangstufe, die durch die elektronische Steuereinheit im Hinblick auf erfaßte Systemparameter und vorbestimmte logische Regeln bestimmt worden ist. Die vorgewählte Gangstufe wich häufig von der speziellen Anfahrgangstufe ab, die von dem Fahrer auf der Basis seiner Kenntnis der Fahrzeugbeladung des befahrenen Geländes, der Verkehrsbedingungen, Wetterbedingungen und ähnlichem gewünscht ist.
• Gemäß der in Fig. 4 veranschaulichten vorliegenden Erfindung erfaßt die zentrale Verarbeitungseinheit bei jedem Anfahrvorgang des Fahrzeuges den tatsächlich benutzten Gang und speichert diesen Gang als vorgewählte Startgangstufe. Danach veranlaßt die Steuerung, wenn der Fahrer ein Schalten in die vorgewählte Anfahrgangstufe wählen sollte, das Getriebe, direkt in die aktuell gespeicherte, vorgewählte Startgangstufe zu schalten, die die zuletzt bei einem Fahrzeuganfahrvorgang tatsächlich benutzte Gangstufe ist.
• Durch diese Steuerstrategie gibt der vorliegende Wert für die vorgewählte Anfahrgangstufe immer die letzte Angabe des Fahrzeugführers über die zweckmäßigste Anfahrgangstufe wieder.
• Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem gewissen Grad an Spezifik beschrieben worden ist, können unterschiedliche Anderungen der Form und von Einzelheiten vorgenommen werden, ohne das Wesen und den Bereich der nachstehend beanspruchten Erfindung zu verlassen.

Claims (4)

1. Steuerungsverfahren für ein automatisches Gangwechselgetriebesystem (10) mit einer Kraftstoffdrosselsteuerung (24), einem durch Kraftstoff- oder Gemischzumessung gesteuerten Motor (14), einem mechanischen vielgängigen Gangwechselgetriebe (12), das eine unterste Gangstufengruppierung (1er - 5er) aufweist, die für das Anfahren aus dem Halt geeignet ist, und das eine spezielle Gangstufe innerhalb der untersten Gangstufengruppierung aufweist, die dazu bestimmt ist, die vorbestimmte Anfahrgangstufe zu sein, mit einer manuell betätigten Schaltauswahleinrichtung (1), mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (38), die Eingangsimpulse empfangen und dieselben gemäß vorbestimmter logischer Regeln verarbeiten kann, um Befehlsausgangssignale an nicht manuell gesteuerte Betätigungseinrichtungen, einschließlich einer Getriebe-Betätigungseinrichtung (34), auszugeben, wobei die Verarbeitungseinheit die Betätigung der manuellen Schaltauswahleinrichtung sowie Systemparameter erfaßt, die für die Auswahl oder die Anforderung eines Schaltens direkt in die vorbestimmte Startgangstufe kennzeichnend sind, wobei zu dem Verfahren gehören:

(i) das Erfassen der tatsächlichen Gangstufe, die während jedes Anfahrvorganges benutzt wird; und

(ii) Speichern der tatsächlichen Gangstufe, die bei jedem Anfahren aus dem Halt benutzt wird, als die gegenwärtig vorbestimmte Startgangstufe.

2. System zum Steuern eines automatischen Gangwechselgetriebesystems (10) mit einer Kraftstoffdrosselsteuerung (24), einem durch Kraftstoff- oder Gemischzumessung gesteuerten Motor (14), einem mechanischen vielgängigen Gangwechselgetriebe (12), das eine unterste Gangstufengruppierung (1er - 5er) aufweist, die für das Anfahren aus dem Halt geeignet ist, und das eine spezielle Gangstufe innerhalb der untersten Gangstufengruppierung aufweist, die dazu bestimmt ist, die vorbestimmte Anfahrgangstufe zu sein, mit einer manuell betätigten Schaltauswahleinrichtung (1), mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (38), die Eingangsimpulse empfangen und dieselben gemäß vorbestimmter logischer Regeln verarbeiten kann, um Befehlsausgangssignale an nicht manuell gesteuerte Betätigungseinrichtungen, einschließlich einer Getriebe-Betätigungseinrichtung (34), auszugeben, wobei die Verarbeitungseinheit die Betätigung der manuellen Schaltauswahleinrichtung sowie Systemparameter erfaßt, die für die Auswahl oder die Anforderung eines Schaltens direkt in die vorbestimmte Startgangstufe kennzeichnend sind, wobei zu dem System gehören:

(i) Mittel zum Erfassen der tatsächlichen Gangstufe, die während jedes Anfahrvorganges benutzt wird; und

(ii) Mittel zum Speichern der tatsächlichen Gangstufe, die bei jedem Anfahren aus dem Halt benutzt wird, als die gegenwärtig vorbestimmte Startgangstufe.

3. Steuerungsverfahren für ein halbautomatisches Gangwechselgetriebesystem (10) mit einer Kraftstoffdrosselsteuerung (24), einem durch Kraftstoff- oder Gemischzumessung gesteuerten Motor (14), einem mechanischen vielgangigen Gangwechselgetriebe (12), das eine unterste Gangstufengruppierung (1er - 5er) aufweist, die für das Anfahren aus dem Halt geeignet ist, und das eine spezielle Gangstufe innerhalb der untersten Gangstufengruppierung aufweist, die dazu bestimmt ist, die vorbestimmte Anfahrgangstufe zu sein, mit einem manuell betätigten Schaltauswahlhebel (1), mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (38), die Eingangsimpulse empfangen und dieselben gemäß vorbestimmter logischer Regeln verarbeiten kann, um Befehlsausgangssignale an nicht manuell gesteuerte Betatigungseinrichtungen, einschließlich einer Getriebe-Betätigungseinrichtung (34), auszugeben, wobei die Verarbeitungseinheit die Betätigung des manuellen Schaltauswahlhebels sowie Systemparameter erfaßt, die für die Auswahl oder die Fahreranforderung eines Schaltens direkt in die vorbestimmte Startgangstufe kennzeichnend sind, wobei zu dem Verfahren gehören:

(i) das Erfassen der tatsächlichen Gangstufe, die während jedes Anfahrvorganges benutzt wird; und

(ii) Speichern der tatsächlichen Gangstufe, die bei jedem Anfahren aus dem Halt benutzt wird, als die gegenwärtig vorbestimmte Startgangstufe

4. System zum Steuern eines automatischen Gangwechselgetriebesystems (10) mit einer Kraftstoffdrosselsteuerung (24), einem durch Kraftstoff- oder Gemischzumessung gesteuerten Motor (14), einem mechanischen vielgängigen Gangwechselgetriebe (12), das eine unterste Gangstufengruppierung (1er - 5er) aufweist, die für das Anfahren aus dem Halt geeignet ist, und das eine spezielle Gangstufe innerhalb der untersten Gangstufengruppierung aufweist, die dazu bestimmt ist, die vorbestimmte Anfahrgangstufe zu sein, mit einer manuell betatigten Schaltauswahleinrichtung (1), mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (38), die Eingangsimpulse empfangen und dieselben gemäß vorbestimmter logischer Regeln verarbeiten kann, um Befehlsausgangssignale an nicht manuell gesteuerte Betätigungseinrichtungen, einschließlich einer Getriebe-Betatigungseinrichtung (34), auszugeben, wobei die Verarbeitungseinheit die Betätigung der manuellen Schaltauswahleinrichtung sowie Systemparameter erfaßt, die für die Auswahl oder die Fahreranforderung eines Schaltens direkt in die vorbestimmte Startgangstufe kennzeichnend sind, wobei zu dem System gehören:

(i) Mittel zum Erfassen der tatsächlichen Gangstufe, die während jedes Anfahrvorganges benutzt wird; und

(ii) Mittel zum Speichern der tatsächlichen Gangstufe, die bei jedem Anfahren aus dem Halt benutzt wird, als die gegenwärtig vorbestimmte Startgangstufe.