Gebiet der Erfindung
-
Gegenstand der Erfindung sind teilautomatische,
mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme und insbesondere
teilautomatische, mechanische Getriebesysteme der Bauart
mit teilautomatischem Schalten manuell oder automatisch
gewählter Gangstufen eines mechanischen Getriebes.
Getriebesysteme dieser Bauart sind in den US-Patenten 5.053.961
und 5.053.962 geoffenbart, die beide auf die Anmelderin
dieser Anmeldungen lauten. Spezieller bezieht sich die
vorliegende Erfindung auf ein halbautomatisches
Getriebesystem der beschriebenen Bauart, die mit einem
Motorkraftstoffcontroller versehen ist, der von der Steuereinheit
des Systems gesteuert ist, um nach manueller Beeinflussung
des Kraftstoffs oder der Kupplung synchrone Zustände
hervorzurufen, um durch Verursachung einer
Drehmomentunterbrechung eine Schaltsequenz auszulösen.
Beschreibung des Standes der Technik
-
Vollautomatische Getriebesysteme sowohl für
Schwerlastfahrzeuge, wie bspw. Schwerlastkraftwagen, als auch
für Automobile, bei denen die Drosselöffnungen oder
-Positionen, die Fahrzeuggeschwindigkeiten, die Motordrehzahlen
und Ähnliches erfasst werden und das Fahrzeuggetriebe
denengemäß automatisch geschaltet wird, sind aus dem Stand
der Technik bekannt. Solche vollautomatischen
Gangwechselgetriebesysteme enthalten automatisierte Getriebe, bei
denen Druckmittel dazu verwendet wird, ein oder mehrere
Glieder mit anderen Gliedern oder dem Gehäuse
reibungsmäßig in Eingriff zu bringen, um ein ausgewähltes
Untersetzungsverhältnis zu erzielen, oder automatisierte,
mechanische Getriebe mit elektronischer und/oder
pneumatischer Logik und Aktuatoren zum Kuppeln und Trennen
mechanischer (d.h. formschlüssiger) Schaltkupplungen zur
Erzielung einer gewünschten Untersetzung. Beispiele solcher
Getriebe sind mit Verweis auf die US-Patente Nr.
3.961.546, 4.081.065 und 4.361.060 ersichtlich.
-
Solche vollautomatischen Gangwechselgetriebe können
insbesondere für die größten Schwerlastfahrzeuge, die
typischerweise nicht in großen Stückzahlen verkauft
werden, inakzeptabel teuer sein. Beispielsweise 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.
-
Halbautomatische Getriebesysteme mit elektronischen
Steuereinheiten, die die Drosselposition, die
Motordrehzahl, die Bingangswellendrehzahl, die
Ausgangswellendrehzahl und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen und die
automatisch gesteuerte Kraftstoffdrosseleinrichtungen,
Gangschalteinrichtungen und/oder Betätigungseinrichtungen
für die Hauptkupplung zum im Wesentlichen
vollautomatischen Schalten von vom Fahrer gewählten Getriebegängen
nutzen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele
solcher halbautomatischen Getriebesysteme sind mit Verweis
auf die US-Patene 4.425.620, 4.631.679 und 4.648.290
ersichtlich.
-
Solche halbautomtischen, mechanischen Getriebesysteme
sind sehr gut angekommen, weil sie etwas kostengünstiger
sind als vollautomtische Getriebesysteme, weil sie eine
automatische Kupplungssteuerung zum Betrieb mit niedriger
Geschwindigkeit gestatten und/oder weil sie keine
automatische Wahl der zu nutzenden Gangstufe erfordern, jedoch
können sie für gewisse Anwendungen zu teuer sein, weil
relativ viele von Sensoren und automatisch steuerbarer
Aktuatoren, wie bspw. ein Hauptkupplungsaktuator und/oder
ein Aktuator für die Kraftstoffdrosseleinrichtung
vorzusehen, zu installieren und zu warten sind.
-
In den oben genannten US-Patentschriften 5.053.961
und 5.053.962 ist ein halbautomatisches System/Verfahren
zur Durchführung von Schaltvogängen bei einem mechanischen
Getriebesystem zur Verwendung in Kraftfahrzeugen
geoffenbart, das ausschliesslich manuell gesteuerte
Motordrosselmittel und eine ausschliesslich manuell gesteuerte
Hauptkupplung aufweist. Dieses System beinhaltet eine
Steuer/Anzeigetafel oder -Konsole für die Auswahl von
Hochschaltvorgängen, Zurückschaltvorgängen oder
Schaltvorgängen in den Leerlauf durch den Fahrer, eine
elektronische Steuereinheit (ECU), die Eingangssignale empfängt,
die die Getriebeeingangs- und Ausgangswellendrehzahl und
manuell gewählte Schaltvorgänge kennzeichnen, und die
diese gemäß festgelegter, logischer Regeln verarbeitet, um
Befehlausgangssignale auszugeben, sowie einen
Getriebeaktuator, um das Getriebe gemäß der Befehlsausgangssignale
zu schalten.
-
Die Steuer/Anzeigeeinrichtung gestattet dem Fahrer
ein Schalten in einen höheren Gang, einen niederigeren
Gang oder in den Leerlauf zu wählen/vorzuwählen und
vorzugsweise zeigt es sowohl den gewählten, jedoch noch nicht
ausgeführten Schaltvorgang, als auch den aktuellen
Getriebestatus an. Vorzugseise gestattet die Steuerung die
Auswahl des Betriebs in einer Betriebsart mit
automatischer Vorwahl. Entsprechend ist ein Steuersystem/Verfahren
für ein halbautomatisches, mechanisches
Kraftfahrzeuggetriebesystem zum teilautomatischen Durchführen von vom
Fahrer und/oder vom Controller gewählten
Getriebeschaltvorgängen geschaffen, das keine Drossel- oder
Kupplungsaktuatoren erfordert und das lediglich zwei
Drehzahleingangssignale erfordert. Dieser Getriebetyp ist
insbesondere in bestimmten Situationen wegen der erleichterten
Betätigung sehr gut angekommen, insbesondere bei wenig
eingespielten Fahrern, jedoch ist das Fehlen einer
automatischen Motorkraftstoffsteuerung zur Erzielung einer
automatischen und genauen Synchronisierfunktion nach
Auslösen der Schaltfolge nicht ganz befriedigend.
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die in dem
kennzeichnende Teil des Patentanspruchs 1 definiert ist, sind
die Nachteile von haltbautomtischen Getriebesystemen nach
dem Stand der Technik überwunden, indem ein
halbautomatisches Getriebesystem geschaffen worden ist, bei dem nach
manueller Auslösung eines geählten Schaltvorgangs die
Kraftstoffzulieferung zu dem Motor automatisch gesteuert
wird, um die erforderlichen Synchronbedingungen zu
erzielen.
-
Das Obige wird durch ein halbautomatisches
Getriebesystem der allgemeinen Bauart erzielt, die in den oben
genannten US-Patenten Nr. 5.053.961 und 5.053.962
beschrieben ist, indem ein Aktuator zur Steuerung der
Kraftstofflieferung zu dem Motor vorgesehen ist, der
lediglich wirksam ist, nachdem eine manuell verursachte
Drehmomentunterbrechung das Schalten des Getriebes in den
Leerlauf gestattet hat. Der Aktuator wird durch
Befehlsausgangssignale der Systemsteuereinheit gesteuert und kann
elektronische Motorsteuerungen und/oder bekannte
Datenverbindungen enthalten, wie sie in dem SAE-Protokoll J1922
oder Ähnlichem beschrieben sind. Die Eigenschaften des
ersten Teils des Anspruchs 1 sind aus der US-A-5.053.961
bekannt.
-
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein neues und verbessertes, halbautomatisches,
mechanisches Getriebesystem zu schaffen.
-
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der
vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der detaillierten
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Figur 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines
mechanischen Fahrzeuggetriebesystems, das durch
das erfindungsgemäße System teilautomatisiert
ist.
-
Figur 1A ist eine schematische Veranschaulichung des
Schaltmusters des Getriebes nach Fig. 1.
-
Figur 2 ist eine schematische Veranschaulichung des
halbautomatischen Systems zur Schaltdurchführung
für ein erfindungsgemäßes, mechanisches
Getriebesystem.
-
Figur 3 ist eine schematische Veranschaulichung einer
alternativen Steuerkonsole für das System nach
Fig.2.
-
Figur 4 ist ein Flußbild, das den Betrieb der
Kraftstoffsteuerung des Getriebesystems nach der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
In der folgenden Beschreibung wird lediglich zur
bequemeren Bezugnahme und ohne Beschränkung eine gewisse
Terminologie verwendet. die Worte "nach oben", "nach
unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen
Richtungen in den Zeichnungen auf die Bezug genommen wird. Die
Worte "nach vorn", "nach hinten" beziehen sich
entsprechend auf das vordere und hintere Ende des Getriebes, wie
es in einem Kraftfahrzeug konventionell angeordnet ist und
entspricht der linken bzw. rechten Seite des Getriebes,
wie es in Figur 1 veranschaulicht ist. Die Worte "nach
innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen auf
die geometrische Mitte der Einrichtungen bezeichneter
Teile derselben hin bzw. von dieser weg. Diese
Terminologie enthält die oben speziell genannten Worte, Ableitungen
von diesen sowie Worte ähnlicher Bedeutung.
-
Der Begriff "Verbundgetriebe" wird dazu verwendet,
einen Gang- oder Zahnradwechselgetriebe mit einer mehrere
Vorwärtsgänge aufweisenden Hauptgetriebegruppe und einer
Hilfgsgetriebegruppe mit mehreren Gängen zu bezeichnen,
die in Serie angeordnet sind, so dass eine gewählte
Untersetzung der Hauptgetriebegruppe mit einer weiter
ausgewählten Untersetzung der Hilfsgetriebegruppe verbunden
werden kann. "Synchronisierte Kupplungsanordnung" und
Worte ähnlicher Bedeutung bezeichnen eine
Kupplungsanordnung, die dazu verwendet wird, ein ausgewähltes Zahnrad
mittels einer formschlüssigen Kupplung mit einer Welle
drehfest zu kuppeln, wobei versuchtes Einrücken der
Kupplung solange verhindert wird, bis die Hälften der Kupplung
im Wesentlichen synchron drehen, wobei an den
Kupplungshälften Reibmittel relativ großer Leistungsfähigkeit
verwendet werden und ausreichend sind, um bei Beginn eines
Kupplungseinrückens die Kupplungshälften und alle mit
diesen umlaufenden Teile zu veranlassen, mit im
Wesentlichen synchroner Drehzahl umzulaufen.
-
Der Begriff "Hochschalten" bezeichnet, wie er hier
verwendet ist, ein Schalten aus einem langsameren Gang in
einen schnelleren Gang. Der Begriff "Zurückschalten"
bezeichnet in seiner Verwendung hier ein Schalten aus
einem schnelleren Gang in einen langsameren Gang. Die
Begriffe "langsamer Gang", "niedriger Gang" und/oder
"erster Gang" bezeichnen, wie sie hier verwendet sind,
alle jeweils die für den Betrieb mit langsamster
Vorwärtsgeschwindigkeit in einem Getriebe oder einer
Getriebegruppe verwendete Untersetzung, d.h. denjenigen Zahnradsatz,
der die höchste Untersetzung in Bezug auf die
Eingangswelle des Getriebes aufweist.
-
Eine "gewählte Richtung" des Schaltens bezieht sich
auf die Wahl entweder eines einfachen oder eines
mehrfachen Hochschaltens oder Zurückschaltens aus einer
gewählten Gangstufe heraus.
-
Es wird auf Fig. 1 verwiesen, in der ein
Verbundgetriebe 10 der Rangebauart des Typs veranschaulicht ist,
der durch das erfindungsgemäße halbautomatische
mechanische Getriebesystem teilautomatisiert ist. Das
Verbundgetriebe 10 weist eine mehrgangige Hauptgetriebegruppe 12
auf, die mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 der Rangebauart
hintereinandergeschaltet ist (Nachschaltgruppe). Das
Getriebe 10 ist von einem Gehäuse H aufgenommen und
beinhaltet eine Eingangswelle 16, die von einem Primärantrieb,
wie beispielsweise einem Dieselmotor E, über eine
willkürlich getrennte, normalerweise eingekuppelte
Reibungshauptkupplung C angetrieben ist, die eine Eingangs- oder
Antriebshälfte 18, die treibend mit der Motorkurbelwelle
20 verbunden ist, und eine Abtriebshälfte 22 aufweist, die
drehfest mit der Getriebeeingangswelle 16 verbunden ist.
-
Der Motor E ist durch eine normalerweise manuell
gesteuerte Drosseleinrichtung T und einen Sensor zur
Erfassung ihrer manuellen Einstellung
kraftstoffdrosselgesteuert und die Hauptkupplung C ist von einem
Kupplungspedal (nicht
dargestellt) oder Ähnlichem manuell
gesteuert. Eine durch überweites Betätigen des Kupplungspedals
betätigte Eingangswellenbremse B ist vorzugsweise dazu
vorgesehen, ein schnelleres Hochschalten zu erbringen, wie
es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die
Kraftstoffbelieferung des Motors und/oder Signale, die die
Drosselposition kennzeichnen, können über Datenverbindungen F,
wie die von dem SAE Protokoll J 1922 definierte übertragen
werden.
-
Dem Getriebe 10 ähnliche Getriebe sind aus dem Stand
der Technik bekannt und können den US-Patenten Nr.
3.105.395, 3.283.613 und 4.754.665 entnommen werden.
-
In der Hauptgetriebegruppe 12 trägt die Eingangswelle
16 ein Eingangszahnrad 24 zum gleichzeitigen Antreiben
mehrerer, im Wesentlichen identischer
Vorgelegewellenanordnungen 26 und 26A mit im Wesentlichen identischen
Drehzahlen. Die beiden im Wesentlichen identischen
Vorgelegewellenanordnungen sind an einander diametral
gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet, die im
Wesentlichen koaxial mit der Eingangswelle 16 ausgerichtet
ist. Jede Vorgelegewellenanordnung weist eine
Vorgelegewelle 30 auf, die von Lagern 32 und 34 in dem Gehäuse H
abgestützt ist, wobei lediglich ein Teil desselben
schematisch veranschaulicht ist. Jede Vorgelegewelle ist mit
einer identischen Gruppe von Vorgelegewellenzahnrädem 38,
40, 42, 44, 46 und 48 versehen, die drehfest auf dieser
sitzen. Mehrere Hauptwellenzahnräder 50, 52, 54, 56 und 58
sitzen auf der Hauptwelle 28 und sie sind zeitlich
einander ausschließend willkürlich mittels verschiebbarer
Kupplungsmuffen 60, 62 und 64, wie es aus dem Stand der
Technik bekannt ist, drehfest mit dieser kuppelbar. Es
kann außerdem eine Kupplungsmuffe 60 dazu verwendet
werden, um das Eingangszahnrad 24 mit der Hauptwelle 28 zu
kuppeln, um eine direkte Antriebsbeziehung zwischen der
Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28 zu bilden.
-
Typischerweise werden die Kupplungsmuffen 60, 62 und
64, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, mittels
Schaltgabeln positioniert, die der Schaltgehäuseanordnung
70 zugeordnet sind. Die Schaltmuffen 60, 62 und 64 können
von der nicht synchronisierten, doppelt wirkenden
Klauenkupplungsbauart bekannter Funktion sein.
-
Das Schaltgehäuse oder der Aktuator 70 wird durch
Druckmittel, wie beispielsweise Druckluft, betätigt und
ist von der mittels einer Steuereinheit automatisch
steuerbaren Bauart, wie durch Verweis auf die US-Patent Nr. 4
4 445 393, 4 555 959, 4 361 060, 4 722 237 und 2 931 237
ersichtlich ist.
-
Das Hauptwellenzahnrad 58 ist das
Rückwärtsgangzahnrad und es steht mittels herkömmlicher,
dazwischenliegender Faulenzerräder (nicht dargestellt) in ständigem
kämmendem Eingriff mit den Vorgelegewellenzahnrädem 48. Es
sollte außerdem angemerkt werden, dass die
Hauptgetriebegruppe 12 fünf auswählbare Vorwärtsgangstufen liefert,
wobei jedoch die niedrigste Vorwärtsgangstufe, nämlich
die, die durch Antriebsverbindung zwischen dem
Hauptwellenantriebszahnrad 56 mit der Hauptwelle 28 erhalten wird,
häufig von einer so hohen Untersetzung ist, dass sie als
kleiner oder "Kriech"-Gang angesehen wird, der lediglich
zum Anfahren eines Fahrzeugs unter schweren Bedingungen
verwendet wird und der üblicherweise in dem oberen
Getrieberangebereich nicht verwendet wird. Entsprechend wird
sie, obwohl die Hauptgetriebegruppe 12 fünf Vorwärtsgänge
liefert, üblicherweise als eine
"vier-plus-eins"-Hauptgruppe bezeichnet, weil lediglich vier Vorwärtsgänge mit
der Hilfsgetrieberangegruppe 14 verbunden werden.
-
Die Klauenkupplungen 60, 62 und 64 sind dahingehend
Dreipositionskupplungen, als sie mittels eines
Schalthebels 72, wie dargestellt, in eine mittlere, nicht
eingerückte Position, oder in eine ganz nach rechts eingerückte
oder eine ganz nach links eingerückte Position verschoben
werden kann. Wie es bekannt ist, ist zu einem gegebenen
Zeitpunkt lediglich eine der Kupplungen 60, 62 und 64
einrückbar und es sind (nicht dargestellte)
Hauptgruppensperrmittel vorgesehen, um die anderen Kupplungen in dem
Leerlaufzustand zu verriegeln.
-
Die Hilfsgetrieberangegruppe 14 weist zwei im
Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen
74 und 74A auf, die jeweils eine durch Lager 78 und 80 in
dem Gehäuse H gestützte Hilfsvorgelegewellen 76 aufweisen,
die drehfest jeweils zwei Vorgelegewellenzahnräder 82 und
84 tragen. Die Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 82
stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem
Range/Ausgangszahnrad 86 und tragen dieses, während die
Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 84 in ständigem kämmenden
Eingriff mit dem Ausgangszahnrad tragen, das an der
Getriebeausgangswelle 90 befestigt ist.
-
Eine synchronisierte
Zweipositions-Klauenkupplungsanordnung 92, die mittels einer (nicht dargestellten)
Schaltgabel und der Schaltaktuatoranordnung 96 der
Rangegruppe axial positioniert ist, ist dazu vorgesehen,
entweder für den Betrieb im niedrigen Rangebereich das Zahnrad
86 mit der Hauptwelle 28 zu kuppeln oder für den Betrieb
im direkten oder hohen Rangebereich des Verbundgetriebes
10 das Zahnrad 88 mit der Hauptwelle 28 zu kuppeln. Das
"Schaltmuster" des Verbundgetriebes 10 der Rangebauart ist
in Fig. 1A schematisch veranschaulicht.
-
Ein Rangegruppenaktuator 96 kann von der in den US-
Patenten Nr. 3 648 546, 4 440 037 und 4 614 126
veranschaulichten Bauart sein.
-
Obwohl dies Hilfsgruppe 14 der Rangebauart als eine
zweigängige Gruppe mit schräg- oder schraubenverzahnten
Zahnrädem veranschaulicht ist, versteht es sich, dass die
vorliegende Erfindung außerdem auf Getriebe der
Rangebauart anwendbar ist, die kombinierte Splitter-Rangegruppen
mit drei oder mehr auswählbaren Rangegangstufen und/oder
für Getriebe der Planetenbauart anwendbar ist. Außerdem
können eine oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 die
synchronisierte Klauenkupplungsbauart aufweisen und die
Getriebegruppen 12 und/oder 14 können die Bauart mit einer
einzelnen Vorgelegewelle aufweisen.
-
Um ein halbautomatisches Schalten des Getriebes 10 zu
erreichen, werden ein Eingangswellendrehzahlsensor und ein
Ausgangswellendrehzahlsensor 100 verwendet. Alternativ zu
dem Ausgangswellendrehzahlsensor 100 kann ein Sensor 102
zur Erfassung der Drehzahl des Vorgelegewellenzahnrads 82
der Hilfsgruppe verwendet werden. Die Drehzahl des
Zahnrads 82 ist selbstverständlich eine bekannte Funktion der
Drehzahl der Hauptwelle 28 und, wenn die Kupplung 92 in
einer bekannten Position eingerückt ist, eine Funktion der
Drehzahl der Ausgangswelle 90.
-
Das Steuersystem 104 zur halbautomatischen
Schaltdurchführung bei einem mechanischen Getriebesystem der
vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 schematisch
veranschaulicht. Das Steuersystem 104 weist zusätzlich zu dem
oben beschriebenen mechanischen Getriebesystem 10 eine
elektronische, vorzugsweise auf einem Mikroprozessor
basierende Steuereinheit 106 auf, die Eingangssignale von
dem Eingangswellendrehzahlsensor 98, von dem
Ausgangswellendrehzahlsensor 100 (oder alternativ von dem
Hauptwellendrehzahlsensor 102) sowie von der
Fahrersteuerkonsole 108 empfängt. Die ECU 106 kann außerdem
Eingangssignale von einem Hilfsgruppenpositionssensor 110
empfangen.
-
Die ECU dient dazu, die Eingangssignale gemäß
festgelegter logischer Regeln zu verarbeiten, um
Befehlsausgangssignale an eine Getriebebetätigung, wie
beispielsweise eine Magnetspulenventilgruppe 112, zu geben, die den
Hauptgruppenaktuator 70, den Hilfsgruppenaktuator 96
steuert, sowie an die Datenverbindung F für den
Motorkraftstoffaktuator
und an die Fahrersteuerkonsole 108.
Außer während des automatischen Synchronisationsvorgangs
trägt die Datenverbindung F Signale zu der Motorsteuerung,
die der vom Fahrer vorgenommenen Einstellung des
Fahrpedals entsprechen.
-
Die Fahrersteuerkonsole gestattet es dem Fahrer,
einen Schaltvorgang in einer gegebenen Richtung oder in
den Leerlauf aus der aktuell eingerückten Gangstufe heraus
manuell auszuwählen oder eine Betriebsart mit
halbautomatischer Vorwahl zu wählen und sie liefert eine Anzeige, um
den Fahrer über die aktuelle Betriebsart (automatische
oder manuelle Vorwahl von Schaltvorgängen), den aktuellen
Getriebebetriebszustand (vorwärts, rückwärts oder
Leerlauf) oder jeden Gangwechsel der Schaltvorgang
(Hochschalten, Zurückschalten oder Schalten in den Leerlauf) zu
informieren, der vorgewählt, jedoch noch nicht ausgeführt
worden ist.
-
Die Konsole 108 weist drei Anzeigeleuchten 114, 116
und 118 auf, die leuchten, um anzuzeigen, dass das
Getriebe 10 im Vorwärtszustand, im Leerlauf oder im
Rückwärtszustand befindlich ist. Die Konsole weist außerdem drei
wahlweise leuchtende Drucktaster 120, 122 und 124 auf, die
es dem Fahrer gestatten, einen Hochschaltvorgang, eine
automatische Vorwahlbeltriebsart bzw. einen
Zurückschaltvorgang auszuwählen. Ein Drucktaster 126 gestattet ein
Schalten in den Leerlauf.
-
Ein durch Drücken oder Betätigen eine der Knöpfe 120,
122, 124 oder 126 getroffene Auswahl kann (vor Ausführung
im Falle der Knöpfe 120, 124 und 126) kann durch
nochmahges Drücken der Knöpfe gelöscht werden. Alternativ kann
mehrfaches Drücken der Knöpfe 120 und 124 als Befehl für
überspringende Schaltvorgänge verwendet werden.
Selbstverständlich können die Knöpfe und Leuchttaster durch andere
Wahlmittel, wie beispielsweise einen Kippschalter und/oder
einen beleuchteten Kippschalter oder andere
Anzeigeelemente
ersetzt werden. Ein separater Knopf oder Schalter zur
Auswahl des Rückwärtsgangs kann vorgesehen werden oder es
kann der Rückwärtsgang als ein Zurückschalten aus dem
Leerlauf gewählt werden. Außerdem kann der Leerlauf als
ein Hochschalten aus dem Rückwärtsgang oder ein
Zurückschalten aus dem niedrigsten Gang gewählt werden.
-
Im Betrieb drückt der Fahrer zur manuellen Auswahl
von Hochschaltvorgängen und Zurückschaltvorgängen entweder
den Knopf 120 oder den Knopf 124, wie es zweckmäßig ist.
Der ausgewählte Knopf leuchtet dann, bis der ausgewählte
Schaltvorgang durchgeführt oder bis die Auswahl gelöscht
ist.
-
Alternativ kann der Hochschaltknopf bei einer
gegebenen Motordrehzahl (wie beispielsweise 1700 U/min) leuchten
und weiterleuchten, bis ein Hochschalten durch Drücken des
Knopfs ausgewählt ist.
-
Um einen gewählten Schaltvorgang durchzuführen, wird
die Ventilgruppe 112 vorgewählt, um den Aktuator 70 zu
veranlassen, auf das Schalten der Hauptgetriebegruppe 12
in den Leerlauf hin vorgespannt zu werden. Dies wird
erreicht, indem der Fahrer eine Drehmomentunterbrechung
oder -umkehr verursacht, indem die Kraftstofflieferung zu
dem Motor zeitweilig vermindert und/oder erhöht wird
und/oder indem die Hauptkupplung C getrennt wird. Dies
gestattet es dem Fahrer, zu bestimmen, wann eine
Schaltsequenz beginnt. Wenn das Getriebe in den Leerlauf
geschaltet und der Leerlauf von der ECU verifiziert ist (Leerlauf
wird für eine Zeitspanne größer als 1,5 Sekunden erfasst),
leuchtet der Anzeigeknopf 116 für den Leerlauf zustand.
Wenn der ausgewählte Schaltvorgang ein
Verbundschaltvorgang ist, d.h. ein Schalten sowohl der Hauptgruppe 12 als
auch der Rangegruppe 14 beinhaltet, wie beispielsweise ein
Schalten aus dem 4ten in den Sten Gang, wie in Fig. 1A
veranschaulicht, gibt die ECU Befehlsausgangssignale an
die Ventilgruppe 112, um den Hilfsgruppenaktuator 96 zu
veranlassen, den Rangeschaltvorgang zu beenden, nachdem in
dem vorderen Getriebe Leerlauf erfasst worden ist.
-
Wenn die Rangehilfsgruppe in der richtigen Gangstufe
eingerückt ist, berechnet die ECU einen Freigabebereich
oder ein Band von Eingangsdrehzahlen, bestimmt dieses
anderweitig und akutalisiert dieses fortgesetzt, auf der
Basis der erfassten Ausgangswellendrehzahl
(Fahrzeuggeschwindigkeit) und der eingerückten Gangstufe, was ein
akzeptables synchrones Einrücken des einzulegenden Gangs
ergibt. Die ECU 106 gibt dann über die Datenverbindung F
Befehle aus, um die Kraftstofflieferung zu dem Motor zu
variieren, um Synchronbedingungen zu erzielen, d.h. zu
veranlassen, dass die Eingangswellendrehzahl in den
akzeptablen Bereich fällt. Bei Erzielung von
Synchronbedingungen gibt die ECU 106 Befehlsausgangssignale an die
Ventilgruppe 112, um den Aktuator 70 zu veranlassen, den
einzulegenden Hauptgruppengang einzulegen. Vorzugsweise
antwortet der Aktuator sehr schnell, so dass es nicht
erforderlich ist, dass der Fahrer die
Eingangswellendrehzahl länger in dem Akzeptanzbereich hält. Um einen
Schaltvorgang in den Getriebeleerlauf auszuwählen, wird der
Auswahlknopf 126 gedrückt. Die Anzeigeleuchte 116 leuchtet
dann, bis die ECU bestätigt, dass der Leerlauf erreicht
worden ist, wobei die Leuchte 116 zu diesem Zeitpunkt
einen ständig leuchtenden Zustand einnimmt, während das
Getriebe im Leerlauf verbleibt.
-
In der automatischen Vorwahlbetriebsart, die durch
Betätigung des Leuchttasters 122 gewählt wird, bestimmt
die ECU auf der Basis gespeicherter logischer Regeln, der
aktuell eingerückten Gangstufe (die durch Vergleich der
Eingangswellendrehzahl mit der Ausgangswellendrehzahl
berechnet werden kann) und der Ausgangswellendrehzahl, ob
ein Hochschalten oder ein Zurückschalten erforderlich ist
und wählt dieses vor. Der Fahrer wird darüber, dass ein
Hochschalten oder ein Zurückschalten vorgewählt ist und
halbautomatisch durchgeführt werden wird, durch ein
Befehlsausgangssignal von der ECU 106 informiert, die
entweder den Leuchttaster 120 oder den Leuchttaster 124
veranlasst, zu blinken und/oder ein hörbares
Schaltbenachrichtigungssignal auszugeben. Der Fahrer kann das
halbautomatische Durchführen eines automatisch vorgewählten
Schaltvorgangs, wie oben angedeutet, initiieren oder er
kann die automatische Betriebsart durch Drücken des
Drucktasters 122 abschalten.
-
Alternativ können die Leerlaufanzeigeleuchte 116
weggelassen und der Leerlaufauswahldrucktaster 126 durch
einen Leuchttaster ersetzt werden.
-
e Eine alternative Fahrer-, Steuer- und Anzeigekonsole
130 ist mit Verweis auf Fig. 3 ersichtlich. Es ist ein
Wahlhebel 132 gegen eine federnde Vorspannung aus seiner
Mittellage heraus bewegbar, um Hochschaltvorgänge,
Zurückschaltvorgänge und Schaltvorgänge in den Leerlauf oder die
Betriebsart mit automatischer Vorwahl durch Bewegen nach
oben, nach unten, nach rechts bzw. nach links, wie
angedeutet, auszuwählen. Anzeigelampen 134 und 136 leuchten,
um anzuzeigen, dass ein Hochschalten bzw. ein
Zurückschalten vorgewählt ist. Anzeigeleuchten 138 bzw. 140 leuchten,
um anzuzeigen, dass das Fahrzeug in einer Vorwärts- bzw.
Rückwärtsbetriebsart befindlich ist. Die Anzeigeleuchte
142 leuchtet permanent, um einen Getriebeleerlaufzustand
anzuzeigen und sie blinkt, um einen vorgewählten, jedoch
noch nicht bestätigten Leerlaufzustand anzuzeigen. Die
Anzeigelampe 144 leuchtet, um anzuzeigen, dass das System
104 in der Betriebsart mit automatischer Vorwahl arbeitet.
-
Entsprechend ist ersichtlich, dass ein relativ
einfaches und wenig teueres Steuersystem 104/Verfahren zum
halbautomatischen Durchführen von Schaltvorgängen für ein
mechanisches Getriebesystem 10 geschaffen worden ist, das
lediglich einen Getriebeschaltaktuator (112/70/96) und
zwei Drehzahlsensoren (98/100) erfordert, die dem
mechanischen Fahrzeuggetriebesystem, das einen elektrisch
gestseuerten
Motor beinhaltet, hinzuzufügen sind. Eine
elektronische Steuereinheit 106 zum Empfang der beiden
Eingangssignale und von Eingaben der Fahrersteuerkonsole und
zur Ausgabe von Befehlsausgangssignalen an die Aktuatoren,
die Motordatenverbindung und den Anzeigebereich der
Fahrersteuerkonsole ist ebenfalls vorgesehen. Das System
führt manuell oder automatisch vorgewählte Schaltvorgänge
halbautomatisch durch und erfordert lediglich, dass der
Fahrer den Vorgang durch Verursachung einer
Drehmomentunterbrechung auslöst.
-
Die Bedeutung, dass der Fahrer das Auslösen eines
Schaltvorgangs aus einer aktuell eingerückten Gangstufe in
eine manuell oder automatisch vorgewählte Zielgangstufe
manuell wählen kann, ist durch Studium der US-PS 5 089 962
ersichtlich.