DE69818412T2 - Handgeschaltetes Getriebe mit Schaltunterstützung - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist mit den folgenden parallelen europäischen Patentanmeldungen verwandt, die alle der EATON CORPORATION gehören, die Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung ist:
    • 1) EP-A-742 393, veröffentlicht am 13.11.1996 AUTOMATIC AND MANUAL SPLITTER SHIFTING CONTROL ASSEM-BLY
    • 2) EP-A-805 062, veröffentlicht am 5.11.1997 SYNCHRONIZING AND GEAR ENGAGEMENT SENSING LOGIC FOR AUTOMATED MECHANICAL TRANSMISSION SYSTEM
    • 3) EP-A-805 063, veröffentlicht am 5.11.1997 SEMI-AUTOMATIC SHIFT IMPLEMENTATION
    • 4) EP-A-813 985, veröffentlicht am 29.12.1997 AUTOMATED TRANSMISSION SYSTEM CONTROL WITH ZERO ENGINE FLYWHEEL TORQUE DETERMINATION
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft teilweise automatisierte oder automatisch unterstützte, mittels eines Ganghebels zu schaltende, mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein teilweise automatisiertes, mittels eines Ganghebels zu schaltendes Getriebesystem, das Mittel enthält, um die Stellung und die Änderungsrate der Stellung des manuell zu betätigenden Schalthebels oder der Schaltauswahlvorrichtung zu ermitteln, und das einen Controller enthält, um den Betrieb des Systems in Abhängigkeit von der Änderungsrate der Stellung des Schalthebels zu steuern.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Teilautomatisierte oder unterstützte, mittels eines Ganghebels zu schaltende mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme sind, wie sich den US-Patenten 4 722 248, 4 850 236, 4 593 580, 4 595 986, 5 435 212, 5 582 558 und 5 651 292 entnehmen lässt, aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Sensoren zum Erfassen der Stellung eines Schalthebels sowohl in der "X-X"- als auch in der "Y-Y"-Richtung sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus der Patentanmeldung US-A-5 743 143 mit dem Titel TRANSMISSION SHIFTING MECHANISM AND POSITION SENSOR, die der EATON CORPORATION, der Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung gehört, aus den US-Patenten 4 592 249, 5 428 290, 5 566 579 und 5 578 904 und aus der veröffentlichten britischen Patentanmeldung GB 2 277 784 A zu ersehen.
  • Teilweise automatisierte mechanische Getriebesysteme mit automatischem Split-Schalten und manuellem Schalten der Hauptgetriebegruppe sind, wie aus dem oben erwähnten US-Patent 5 435 212 zu ersehen, aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Mechanische Verbundgetriebe in der Range-, Split- oder kombinierten Split- und Range-Bauart sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, wie den US-Patenten 3 799 002, 4 754 665, 4 974 468, 5 000 060, 5 370 013 und 5 390 561 zu entnehmen.
  • Teilweise automatisierte mechanische Getriebesysteme, die eine automatische Hilfsunterstützung zur Verfügung stellen, beispielsweise eine automatische Steuerung der Motorkraftstoffzufuhr für manuell mittels eines Ganghebels zu schaltende Getriebe sind, wie sich den US-Patenten 4 593 580, 5 569 115, 5 571 059, 5 573 477 und 5 582 558 sowie den oben erwähnten US-A-5 682 790, US-A-5 735 771, EP-A-805 063 und EP-A-813 985 entnehmen lässt, aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Systeme verwenden automatische Kraftstoffzufuhrsteuerungen/-regelungen für den Motor und/oder Range- und/oder Split-Schaltaktuatoren, die auf eine durch den Fahrer angezeigte Schaltabsicht hin betätigt werden und es ermöglichen, dass eine alte Gangstufe herausgenommen und eine neue oder Zielgangstufe eingelegt wird, ohne dass der Fahrer das (lediglich zum Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stand und zum Anhalten erforderliche) Kupplungspedal oder das Fahrpedal betätigen muss.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Stand der Technik ist in der DE-A-195 48 799 beschrieben und bildet den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5. Die vorliegende Erfindung, wie sie durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 angegeben ist, verbessert die Funktions- und Betriebsweise der aus dem Stand der Technik bekannten manuell geschalteten Getriebesysteme mit Unterstützung, indem der Wert eines Parameters ermittelt wird, der eine zeitliche Ableitung, beispielsweise die Änderungsrate der Schalthebelstellung, kennzeichnet, und das System in Abhängigkeit von dem Wert dieses Parameters gesteuert wird. Zum Beispiel kann eine verhältnismäßig schnelle Schalthebelbewegung als ein Hinweis für eine Aufforderung oder ein Erfordernis nach einem aggressiveren automatisch durchgeführten Split- oder Range-Schaltvorgang angesehen werden, als er andernfalls durchgeführt werden würde.
  • Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines teilweise automatisierten Fahrzeuggetriebesystems mit einem manuell mittels eines Schalthebels geschalteten Getriebe, das das Steuerungssystem/-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • Obwohl 1 ein System veranschaulicht, für das die vorliegende Erfindung besonders nützlich ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von automatisch unterstützten, mittels eines Ganghebels geschalteten Getrieben anwendbar.
  • 2 und 3 zeigen schematische Darstellungen einer Sensoranordnung zur Bereitstellung von Signalen, die für die axiale Stellung und die Winkelstellung einer eine einzelne Schaltstange aufweisenden Vorrichtung kennzeichnend sind, die sich eignet, das in 1 veranschaulichte Getriebesystem manuell zu schalten.
  • 4 veranschaulicht in Form eines Flussdiagramms die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, in einer schematisierten Darstellung.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das das Schalten von Vorwärtsgängen eines Verbundgetriebes 10 der kombinierten Range- und Split-Bauart, das eine mit einer Hilfsgruppe 14 gekoppelte Hauptgetriebegruppe 12 aufweist, durch das in 1 veranschaulichte teilautomatische Fahrzeuggetriebesystem 100 teilautomatisch durchgeführt/unterstützt. Die Hauptgetriebegruppe 12 enthält eine Eingangswelle 18, die betriebsmäßig über eine Hauptkupplung 104 an die Antriebs- oder Kurbelwelle 101 des Kraftfahrzeugmotors 102 angekuppelt wird, und eine Ausgangswelle 58 der Hilfsgruppe 14 ist im Allgemeinen über eine Antriebswelle mit den (nicht gezeigten) Antriebsrädern des Fahrzeugs betriebsmäßig verbunden. Das Getriebe 10 kann von der in den oben erwähnten US-Patenten 5 370 013 und 5 390 561 offenbarten Bauart sein.
  • Die von der Hauptgetriebegruppe 12 zur Verfügung stehenden Getriebeschaltstufen lassen sich manuell auswählen, indem der Schalthebel 57 nach Vorgabe des Schaltschemas, das zum Einlegen der gewünschten speziellen Gangstufe der Hauptgetriebegruppe 12 vorgeschrieben ist, von Hand positioniert wird. Wie im Folgenden erläutert, sind eine Betätigung der Hauptkupplung 104 (außer beim Bringen des Fahrzeugs zum Stillstand oder beim Starten des Fahrzeugs aus dem ruhenden Zustand heraus) und eine manuelle Synchronisierung nicht erforderlich. Das System enthält Mittel, um eine Absicht, in eine Zielgangstufe zu schalten, anzuzeigen, und führt automatisch Aktionen aus, um die Zustände einer drehmomentinduzierten Schaltblockade zu minimieren oder abzuschwächen, wodurch bedarfsweise ein leichteeres Schalten aus der eingelegten Gangstufe der Hauptgetriebegruppe heraus in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe ermöglicht wird und ferner die Möglichkeit geschaffen wird, dass die erforderlichen Splitschaltvorgänge auf ein Schalten in die Leerlaufstellung hin automatisch und rasch zu Ende geführt werden. Beim Erfassen eines Leerlaufzustand veranlasst das System, dass der Motor mit einer für das Einrücken einer Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl rotiert.
  • Das System 100 enthält Sensoren 106 zur Erfassung der Motordrehzahl (ES), 108 zur Erfassung der Eingangswellendrehzahl (IS) und 110 zur Erfassung der Ausgangswellendrehzahl (OS), die hierfür kennzeichnende Signale liefern. Bei einer eingerückten Kupplung 104 und einem in eine Gangstufe mit bekanntem Übersetzungsverhältnis geschalteten Getriebe gilt bekanntermaßen die folgende Formel ES = IS = OS*GR.
  • Der Motor 102 wird elektronisch geregelt/gesteuert, wobei hierzu ein elektronischer Controller 112 gehört, der über ein elektronisches Datenlink (DL) Daten austauscht, das nach einem Industriestandardprotokoll, wie beispielsweise SAE J-1922, SAE J-1939, ISO 11898 oder dergleichen, betrieben wird. Die Drossel- oder Gaspedalstellung (Fahreranforderung) ist ein zur Auswahl von Schaltpunkten und in anderer Steuerungslogik gewünschter Parameter. Es kann ein gesonderter Gaspedalstellungs-/Drosselstellungs-Sensor 113 vorgesehen sein, oder die Gaspedal-/Drosselstellung (THL) kann durch Auslesen aus dem Datenlink erfasst werden. Das Gesamtdrehmoment des Motors (TEG) und das Reibungsgrundmoment (TBEF) sind ebenfalls auf dem Datenlink erhältlich.
  • Der Schalthebel 57 betätigt eine Schaltvorrichtung, beispielsweise eine Schaltstangengehäuseanordnung oder eine einzelne Schaltwelle, wie die in den US-Patenten 4 920 815, 4 974 468 und 5 481 170 veranschaulicht ist. Eine Sensoranordnung 56 liefert ein Signal, das für die "X-X"- und "Y-Y"-Stellung des Schalthebels kennzeichnend ist. Vorzugsweise liefert die Sensoranordnung 56 ein Signal oder Signale, das oder die kontinuierlich für die Stellung des Schalthebels und der Schaltvorrichtung kennzeichnend sind.
  • Ein manuelles Kupplungspedal 115 steuert die Hauptkupplung, und ein Sensor 114 stellt ein Signal (CL) bereit, das für die Bedingung kennzeichnend ist, ob die Kupplung eingerückt oder ausgerückt ist. Der Betätigungzustand der Kupplung kann auch durch Vergleichen der Motordrehzahl mit der Drehzahl der Eingangswelle ermittelt werden. Ein Split-Aktuator 116 ist vorgesehen, der dazu dient, die Split-Kupplung 82 abhängig von Befehlsausgangssignalen zu betätigen. Der Schalthebel 57 weist einen Knauf 118 auf, der einen Auswahlschalter 120 enthält, mittels dessen sich eine Absicht des Fahrers, einen Schaltvorgang durchzuführen, erfassen lässt. Zu einer bevorzugten Ausführungsform des Auswahlschalters 120 gehört ein schwenkbar gelagertes Wippelement, das sich schwenken lässt, um einen „Hochschaltvorgang" bzw. einen „Herunterschaltvorgang" auszuwählen. Das Wippelement kann in Richtung der Pfeile bewegt werden und anschließend losgelassen werden, um einen „Hoch (schalt)"- oder „Herunter(schalt)"- Impuls zu erzeugen, oder er kann in die „Hoch-" oder „Herunter-" Stellung bewegt und darin gehalten werden, um unterschiedliche Steuerungsergebnisse zu erzielen, wie nachstehend detaillierter beschrieben. Das Wippelement kann dazu verwendet werden, um mehrfache Impulse zu erzeugen, um einen über springenden Gangwechsel anzufordern (siehe US-Patent 4 648 290). Alternativ kann das Wippelement 120B durch einen Umschalter, durch druckempfindliche Oberflächen, gesonderte Knöpfe für "Hoch"- und "Herunter"-Schalten oder dergleichen ersetzt werden.
  • Eine Überwachungsanzeigeeinheit 124 für den Fahrer umfasst eine grafische Darstellung des sechs Stellungen aufweisenden Schaltschemas mit einzeln aufleuchtbaren Anzeigeelementen 126, 128, 130, 132, 134 bzw 136, die jeweils die auswählbaren Schaltstellungen repräsentieren. Vorzugsweise kann jede Hälfte eines Anzeigeelements des Schaltmusters (d. h. 128A und 128B) individuell zum Aufleuchten gebracht werden, was der Anzeige ermöglicht, den Fahrer über die Schalthebelstellung und die Splitstellung bei der eingerückten und/oder der angestrebten Gangstufe zu informieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform leuchtet die eingerückte Gangstufe stetig auf, während die Zielgangstufe durch ein blinkendes Aufleuchten angezeigt wird.
  • Das System enthält eine Steuereinheit 146, vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit der in den oben erwähnten US-Patenten 4 595 986, 4 361 065 und 5 335 566 veranschaulichten Bauart, um Eingangssignale 148 entgegenzunehmen und diese entsprechend vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um an Systemaktuatoren, beispielsweise den Splitgruppen- und/oder Rangegruppenaktuator 116, den Motorcontroller 112 und die Anzeigeeinheit 124, Befehlsausgangssignale 150 auszugeben. Es kann ein gesonderter Systemcontroller 146 verwendet werden, oder es kann die ECU 112 des Motors verwendet werden, die über ein elektronisches Datenlink kommuniziert.
  • Wie in der US-A-5 661 998 veranschaulicht, ist der Split-Aktuator 116 vorzugsweise eine drei Stellungen aufweisende Vorrichtung, die eine auswählbare und aufrechterhaltbare Splitgruppen-Leerlaufstellung ermöglicht. Alternativ kann ein "Pseudo"-Leerlauf der Splitgruppe dadurch erzielt werden, dass der Splitaktuator deaktiviert wird, wenn sich die Split-Kupplung 80 in einer mittleren, nicht eingerückten Stellung befindet.
  • In dem veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden dynamische Wechsel der Vorwärtsgänge, die reine Splitschaltvorgänge sind, mit Ausnahme der mehr vollautomatisiert durchgeführten Splitschaltvorgänge 9–10 und 10–9, also beispielsweise Schaltvorgänge von dem dritten in den vierten und von dem vierten in den dritten Gang, automatisch durchgeführt, wenn der Fahrers durch Betätigen des Auswahlschalters 120 dazu auffordert. Wenn erfasst wird, dass ein Splitschalten erforderlich ist wird die ECU 146 bspw. im Falle eines Split-Aktuators mit drei Stellungen bei Empfang eines einzelnen „Hoch"-Signals, wenn der erste, dritte, fünfte oder siebte Gang eingelegt ist, oder bei Empfang eines einzelnen „Herunter"-Signals, wenn der zweite, vierte, sechste oder achte Gang eingelegt ist, Ausgangsbefehle an den Aktuator 116, um den Aktuator in Richtung auf die Leerlaufstellung vorzuspannen, und an den Motorcontroller 112 ausgeben, um das Drehmoment zu minimieren oder zu unterbrechen. Dies kann erreicht werden, indem der Motor veranlasst wird, dass das Schwungraddrehmoment um den Wert Null schwankt (siehe das voranstehend erwähnte US-Patent 4 850 236). Sobald die Split-Leerlaufstellung erfasst wird, wird der Motor veranlasst, eine für das angestrebte Übersetzungsverhältnis (die Zielgangstufe) bei der aktuellen Ausgangswellendrehzahl im Wesentlichen synchrone Motor drehzahl anzunehmen (ES = IS = OS * GRT ± ERROR). Das Einlegen des Ganges ist im Hinblick auf Ansprechzeiten und Wellendrehzahlen sowie -beschleunigungen zeitlich in der Weise abgestimmt, um gerade außerhalb der Synchronität stattzufinden, um ein Zahn-auf-Zahn-Stoßen der Kupplung zu verhindern. Ein automatisches Split-Schalten dieser allgemeinen Bauart ist in den oben erwähnten US-Patenten 4 722 248 und 5 435 212 veranschaulicht.
  • Die mehr vollständig automatisierten Split-Schaltvorgänge 9-10 und 10-9 werden in dergleichen Weise durchgeführt., werden jedoch nicht durch den Auswahlschalter 120, sondern nach vorgegebenen Schaltschemata durch die ECU initiiert.
  • Die Bedingungen, ob in dem Getriebe 10 ein Gang eingelegt ist oder Leerlauf vorliegt (kein Gang eingelegt ist), kann erfasst werden, indem das Verhältnis der Drehzahlen von Eingangswelle und Ausgangswelle über eine gewisse Zeitspanne hinweg mit den bekannten Übersetzungsverhältnissen (IS/OS = GRi=1 bis 10 ± Y?) verglichen wird. Anstelle von oder zusätzlich zu der die Eingangswellen- und Ausgangswellendrehzahlen verwendenden Logik können Positionssensoren verwendet werden.
  • Bei der Synchronisierung für das Einlegen einer Zielgangstufe wird der Motor derart gesteuert, um eine Drehzahl anzunehmen und beizubehalten, die etwa 30 bis 100 U/min (vorzugsweise etwa 60 U/min) oberhalb oder unterhalb (vorzugsweise unterhalb) der wahren Synchrondrehzahl (ESSYNCHRO = (OS * GRT) – 45 U/min) liegt, um ein komfortables Einrücken der Klauenkupplung ohne ein Zahn-auf-Zahn-Stoßen zu erreichen. Um ein Einlegen einer Zielgangstufe zu verifizieren, erfasst das System, wenn die Drehzahl der Eingangswelle für eine gewisse Zeitspanne von etwa 100 bis 400 Millisekunden gleich dem Produkt der Ausgangswellendrehzahl und des numerischen Werts angestrebten Übersetzungsverhältnisses plus oder minus etwa 10 bis 30 U/min ist (IS = (OS * GRT) ± 20 U/min).
  • Die oben erwähnte Logik ermöglicht es, auf der Grundlage der Drehzahlen der Eingangs- und der Ausgangswelle die Bedingung zu erfassen, ob in dem Getriebe eine Gangstufe eingelegt ist oder der Leerlauf vorliegt, ohne dass es zu einem fälschlichen Erfassen des Zustands eines eingelegten Gangs aufgrund der Synchronisierung der Motordrehzahl im Hinblick auf das Einlegen einer Zielgangstufe kommt (vgl. US-A-5 974 354).
  • Wenn in einem geradzahligen Gang (d. h., in einer hohen Split-Gangstufe) ein einzelnes Hochschalten (um eine einzelne Gangstufe) erforderlich ist, ist ein mit dem Gangschalthebel durchgeführtes Hochschalten (begleitet von einem Split-Herunterschalten) zweckmäßig und das System wird, falls durch den Fahrer angefordert, die Durchführung des Schaltvorgangs automatisch unterstützen. In ähnlicher Weise ist bei einem ungeraden Gang (d. h. bei der niedrigen Split-Gangstufe) und einer Anforderung nach einem einzelnen Herunterschalten ein mit dem Gangschalthebels auszuführendes Herunterschalten (begleitet von einem Split-Hochschalten) zweckmäßig und das System wird, falls durch den Fahrer angefordert, die Durchführung dieses Schaltvorgangs automatisch unterstützen. Es sei bemerkt, dass in dem System 100 reine Split-Schaltvorgänge automatisch durchgeführt werden können, während ein von Split-Schaltvorgängen begleitetes Schalten mittels des Gangschalthebels ein Einleiten des Schaltvorgangs durch den Fahrer sowie eine Betätigung der Klauenkupplung der Hauptgetriebegruppe erfordert.
  • Wenn ein kombinierter Schaltvorgang aus Schalten mittels Schalthebels und Split-Schalten erforderlich ist, wird ein einziger Impuls der Auswahlvorrichtung in der geeigneten Richtung (im Gegensatz zum Halten des Wippelements in der geeigneten, verstellten Position) einfach als eine Anforderung nach einem geeigneten Split-Schaltvorgang ohne automatische Hilfsunterstützung angesehen, und die Splitgruppe wird derart vorgewählt, um in die geeignete Split-Stellung zu schalten, und sie wird dies tun, sobald der Fahrer manuell in den Leerlauf schaltet oder auf sonstige Weise das Drehmoment unterbricht. Der Fahrer muss dann ohne einen Eingriff des Controllers 148 die geeignete Gangstufe der Hauptgetriebegruppe einrücken. Dies stimmt im Wesentlichen mit dem Betrieb eines vollständig manuell geschalteten Getriebes der Split-Bauart überein.
  • Wenn der Fahrer für einen kombinierten Schaltvorgang aus mittels des Schalthebels durchgeführtem Schalten und Splitschalten eine automatische Hilfsunterstützung wünscht, wird das Wippelement der Auswahlvorrichtung in die geeignete Stellung bewegt und in dieser Stellung (wenigstens 50 Millisekunden bis 1 Sekunde lang) gehalten, um einen unterstützten Hoch- oder Herunterschaltvorgang anzufordern. Der Controller 148 wird auf den Empfang einer derartigen Aufforderung hin automatisch veranlassen, dass der Motor (für eine Zeitdauer von etwa 2–5 Sekunden) geeignet mit Kraftstoff versorgt wird, um das Schwungraddrehmoment um den Wert Null schwanken zu lassen, um dadurch den Zustand der drehmomentinduzierten Schaltblockade abzuschwächen oder zu beseitigen und dem Fahrer zu ermöglichen, leicht manuell in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe zu schalten (siehe die US-Patente 4 850 236 und 5 573 477). In der Anzeige 124 leuchtet die alte Gangstufe beständig auf und die ausgewählte Gangstufe blinkt oder wird auf sonstige Weise angezeigt. Die ECU 148 erfasst Leerlauf zustände durch Vergleich des Verhältnisses von Eingangswellendrehzahl (IS) zur Ausgangswellendrehzahl (OS) mit bekannten Gangübersetzungen. Alternativ oder in Kombination hierzu können Positionssensoren verwendet werden. Die Logik ermittelt die Identität der angestrebten Gangstufe GRT in unmittelbarer oder mittelbarer Abhängigkeit von der momentanen Gangstufe GRD und der Richtung des angeforderten Schaltens.
  • Wenn eine Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe erfasst wird, leuchtet das der herausgenommenen Gangstufe zugehörige Anzeigeelement nicht auf, die Splitgruppe wird automatisch veranlasst, in die geeignete Split-Gangstufe zu schalten und der Motor wird automatisch veranlasst, (für eine Zeitspanne von etwa 2–5 Sekunden) mit einer für das Einlegen der angestrebten Gangstufe (GRT) im Wesentlichen synchronen Drehzahl (ES = OS * GRT) zu rotieren, um dem Fahrer zu ermöglichen, auf einfache Weise den Schalthebel 57 manuell zu verwenden, um die angezeigte Gangstufe der Hauptgetriebegruppe einzulegen. Vorzugsweise wird der Motor automatisch veranlasst, mit einer zu der wahren Synchrondrehzahl versetzten oder um diese schwankenden Drehzahl umzulaufen (siehe US-Patente 5 508 916 und 5 582 558). Sobald erfasst ist, dass die Zielgangstufe eingelegt ist, wird das der neu eingelegten Gangstufe zugehörige Anzeigeelement des Displays beständig beleuchtet und die Steuerung der Kraftstoffzufuhr für den Motor wird an den Fahrer zurückgegeben. Der unterstützte kombinierte Hebel- und Splitschaltvorgang wird durchgeführt, ohne dass es für den Fahr zeugführer erforderlich ist, das Kupplungspedal 115 oder das Gaspedal 113 zu betätigen.
  • In der „A"-Stellung 136 (d. h. 9/10) oder nachdem in diese geschaltet worden ist, veranlasst die ECU 146 den Kraftstoffzufuhrcontroller 112 und den Split-Aktuator 116, geeignete 9-10- und 10-9-Schaltvorgänge automatisch auszuwählen und durchzuführen. Ein Automatikbetrieb innerhalb einer oberen Gruppe von Gangstufen ist in den oben erwähnten US-Patenten 4 722 248, 4 850 236 und 5 498 195 offenbart. Systeme, in denen dieses Merkmal integriert ist, werden durch die Eaton Corporation unter der Handelsmarke "Super 10 Top-2" und durch die Dana Corporation unter der Handelsmarke "Automate-2" verkauft.
  • Um aus der "A"-Stellung heraus zu schalten, kann der Fahrzeugführer einfach das Kupplungspedal 115, das Gaspedal 113 und den Schalthebel 57 betätigen, um ein vollkommen manuelles Schalten in einen anderen Gang durchzuführen. Falls mit dem Ganghebel ein unterstützter Schaltvorgang aus der "A"-Stellung heraus in die achte (oder eine niedrigere) Gangstufe gewünscht ist, kann die Auswahlwippe 120B in der "Herunter"-Schaltstellung gehalten werden, wodurch die ECU 146 veranlasst wird, den Kraftstoffzufuhrcontroller 112 und/oder den Split-Aktuator 116 anzuweisen, den Hebelschaltvorgang oder den kombinierten Hebel- und Splitschaltvorgang aus der eingelegten "A"-Gangstufe (neunte oder zehnte) in eine ausgewählte Zielgangstufe zu unterstützen. In der „A"-Stellung werden Impulse von der Auswahlvorrichtung (und ein Halten der "Hoch"-Stellung) von der ECU ignoriert.
  • Obwohl die bevorzugte Ausführungsform keinen Ein-/Aus- Schalter für den Fahrzeugführer zum Abschalten des Systems aufweist, wird in Erwägung gezogen, einen fehlertoleranten Modus vorzusehen, bei dem der Fahrer die Auswahlvorrichtung 120 verwenden kann, um Split-Schaltvorgänge auszuwählen, oder für den Fall, dass dies nicht möglich ist, wird das Getriebe 10 für Notbetriebszwecke, um das Fahrzeug zurück und/oder von der Straße weg zu bringen, als ein Gangstufen überspringendes, vollkommen manuell geschaltetes Getriebe mit 5 Gängen oder wenigstens 3 Gängen (1/2, 3/4 und 5/6) betrieben.
  • In dem veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gehört zu der Kraftstoffzufuhr zur Drehmomentunterbrechung, dass der Motor veranlasst wird, ein Gesamtdrehmoment (TEG) zu entwickeln, das ein Oszillieren des Schwungraddrehmoments um den Wert Null (TFW = 0) zur Folge hat. Wie in dem oben erwähnten US-Patent 5 508 916 beschrieben, kann eine ähnliche Oszillationsmethode dazu verwendet werden, um ein vollständiges Einrücken der einer Zielgangstufe zugeordneten Klauenkupplungsglieder sicherzustellen.
  • Nach Vollendung eines Schaltvorgangs und dessen Bestätigung wird die Steuerung der Kraftstoffzufuhr wieder an den Fahrer zurückgegeben. Außer für den Betrieb zum Anhalten oder zum Anfahren aus dem Stand ist es nicht beabsichtigt, das Kupplungspedal 115 einzusetzen. Falls die Kupplung während eines Schaltvorgangs manuell ausgerückt wird, wird die Drosselsteuerung wieder an den Fahrzeugführer übergeben.
  • Die 2 und 3 veranschaulichen auf schematisierte Weise eine Sensoranordnung 56 zur Bereitstellung von Signalen, die für die Winkelstellung und Axialstellung einer Vorrichtung 200 mit einer einzelnen Schaltwelle kennzeichnend sind. Kurz gesagt, die Welle 202 ist an einem Block 204 mit dem Gangschalthebel 57 verbunden und wird in eine von drei Stellungen gedreht, um die „9/10-7/8"-Schaltgabel 206, die „5/6–3/4"-Schaltgabel 208 oder die „1/2-R"-Schaltgabel 210 auszuwählen. Die Schaltwelle 202 wird aus deren axial mittigen oder neutralen („N") Stellung heraus nach rechts oder nach links bewegt, um eine ausgewählte Schaltgabel zum Einlegen oder Herausnehmen eine ausgewählten Gangstufe der Hauptgruppe zu bewegen.
  • Die Positionssensoranordnung 56 umfasst zwei voneinander unabhängige Spulen 216 und 236, die Signale, beispielsweise den Wert einer Spannung oder eines Stroms, liefern, die für die axiale Stellung bzw. die Dreh- oder Winkelstellung der Schaltwelle 202 kennzeichnend sind. Das ferromagnetische Ende 218 der Welle 202 ragt in Abhängigkeit von der Axialstellung der Welle 202 unterschiedlich weit in eine Bohrung 214 der Spule 216 hinein, während sich die ferromagnetische Verlängerung 234 des drehfest an der Welle 202 befestigten Elements 235 in Abhängigkeit von der Drehstellung der Schaltwelle 202 unterschiedlich tief in eine Bohrung 238 der Spule 236 hinein erstreckt. Die von den Spulen 216 und/oder 236 gelieferten Signale können nach der Zeit abgeleitet sein, um Steuerparameter zu bestimmen, die für die Änderungsrate der Stellung der Welle 202 und/oder des Schalthebels 57 kennzeichnend sind.
  • Die Geschwindigkeit, mit der der Fahrer den Schalthebel bewegt (d/dt(Schalthebelstellung)), stellt ein Maß für die Dringlichkeit dar, mit der der Fahrer die Durchführung eines Schaltvorgangs wünscht. Während die unter stützende Schaltlogik einen Standard- oder Grundmodus aufweisen kann, bei dem der Schaltkomfort von besonderer Bedeutung ist, kann für den Fall, dass besondere Dringlichkeit erfasst wird, ein Modus mit einer Schnellschaltlogik implementiert sein, bei dem Range- und/oder Splitschaltvorgänge unter Bedingungen weiter außerhalb der Synchronität veranlasst werden (siehe das voranstehend erwähnte US-Patent 5 651 292) und/oder die Motordrehzahl zur Erzielung eines Nullmoments in dem Antriebsstrang und/oder zur Synchronisierung für das Einrücken einer Zielgangstufe mit einer größeren Geschwindigkeit verändert wird. Alternativ kann in Systemen, die einen durch die ECU gesteuerten Aktuator zur Steuerung der Hauptkupplung, der Motorbremse (102A) und/oder einer Eingangswellenbremse (18A) aufweisen, die Geschwindigkeit eines Eingriffs dieser Vorrichtungen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Schalthebelbetätigung verändert werden. Dementsprechend hat die Schnellschaltlogik ein schnelleres jedoch rauheres Schalten (mit geringerem Schaltkomfort) zur Folge.
  • 4 veranschaulicht in Form eines Flussdiagramms das erfindungsgemäße Steuerungssystem/-verfahren in einer schematisierten Darstellung.
  • Obwohl in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bis zu gewissem Grad auf Besonderheiten und Einzelheiten eingegangen wurde, versteht sich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich exemplarischer Natur ist und dass zahlreiche Änderungen im Hinblick auf die Form und im Detail möglich sind, ohne dass jedoch der Schutzumfang der Erfindung gemäß den anschließenden Ansprüchen verlassen wird.

Claims (8)

  1. Teilweise automatisiertes, mechanisches Fahrzeuggetriebesystem (100) zu dem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Motor (102), ein mechanisches Getriebe mit einer durch den Motor angetriebenen Eingangswelle (18), einer Ausgangswelle (58) und einer Getriebegruppe, die mittels eines manuellen Schalthebels (57) geschaltet wird, ein Sensor (56) zur Bereitstellung eines Eingangssignals, das für die Stellung des Schalthebels (57) kennzeichnend ist, und eine Steuereinheit (146), die dazu dient, Eingangssignale, einschließlich des die Stellung des Schalthebels kennzeichnenden Signals, entgegenzunehmen und diese entsprechend vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale zu wenigstens einem Systemaktuator (116) auszugeben, wobei die logischen Regeln Regeln enthalten, die dazu dienen, um einen Wert eines Steuerparameters, der eine zeitliche Ableitung der Stellung des Schalthebels kennzeichnet, zu bestimmen, den Wert des Steuerparameters mit einem vorbestimmten Referenzwert zu vergleichen und das System in Abhängigkeit von dem Wert des Steuerparameters zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator ein Aktuator zur Steuerung/Regelung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor ist; und die logischen Regeln einen Standardmodus, in dem ein Schaltvorgang im Sinne einer Schaltqualität veranlasst wird, und einen Schnellschaltmodus enthalten, in dem ein Schaltvorgang angewiesen wird, um ein schnelleres Schalten als in dem Standardmodus erhältlich zu erreichen, wobei die logischen Regeln wirksam werden, um einen Betrieb in dem Schnellschaltmodus zu veranlassen, wenn der Wert des Steuerparameters den Referenzwert übersteigt.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe durch ein Verbundgetriebe (10) gebildet ist, das eine Hilfsgruppe (14) aufweist, die mit der Getriebegruppe, die mittels eines manuellen Gangschalthebels (57) geschaltet wird, in Reihe verbunden ist, und bei dem ein zweiter Systemaktuator durch einen Aktuator zum Schalten der Hilfsgruppe gebildet ist.
  3. System nach Anspruch 1, wobei das System eine Vorrichtung (102A oder 18A) zur Verzögerung der Eingangswellendrehzahl enthält und ein zweiter Systemaktuator in Form eines Aktuators zur Steuerung dieser Vorrichtung vorgesehen ist.
  4. System nach Anspruch 1, bei dem der Sensor fortwährend ein für die Schalthebelstellung kennzeichnendes Signal liefert.
  5. Verfahren zur Steuerung eines teilweise automatisierten, mechanischen Fahrzeuggetriebesystems (100), zu dem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Motor (102), ein mechanisches Getriebe mit einer durch den Motor angetriebenen Eingangswelle (18), einer Ausgangswelle (58) und einer mittels eines manuellen Schalthebels (57) geschalteten Getriebegruppe, ein Sensor (56) zur Bereitstellung eines Eingangs signals, das für die Stellung des Schalthebels (57) kennzeichnend ist, und eine Steuereinheit (146), die dazu dient, Eingangssignale, einschließlich des die Stellung des Schalthebels kennzeichnenden Signals, entgegenzunehmen und diese entsprechend vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale an wenigstens einen Systemaktuator (116) auszugeben, wobei das Verfahren Schritte enthält, um einen Wert eines Steuerparameters, der für eine zeitliche Ableitung der Stellung des Schalthebels kennzeichnend ist, zu bestimmen, den Wert des Steuerparameters mit einem vorbestimmten Referenzwert zu vergleichen und das System in Abhängigkeit von dem Wert des Steuerparameters zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator durch einen Aktuator zur Steuerung/Regelung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor gebildet ist; und das Verfahren einen Standardmodus, bei dem ein Schalten veranlasst wird, um eine Schaltqualität zu erreichen, und einen Schnellschaltmodus beinhaltet, bei dem ein derartiger Schaltvorgang veranlasst wird, um ein schnelleres Schalten als das in dem Standardmodus erhältliche zu erzielen, wobei die logischen Regeln dahingehend wirken, um einen Betrieb in dem Schnellschaltmodus zu veranlassen, falls der Wert des Steuerparameters über dem Referenzwert liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Getriebe ein Verbundgetriebe (10) ist, das eine mit der Getriebegruppe, die mittels eines manuellen Schalthebels (57) geschaltet wird, in Reihe verbundene Hilfsgruppe (14) aufweist, und bei dem ein zweiter Systemaktuator in Form eines Aktuators zum Schalten der Hilfsgruppe vorgesehen ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das System eine Vorrichtung (102A oder 18A) zur Verzögerung der Drehzahl der Eingangswelle enthält und ein zweiter Systemaktuator durch einen Aktuator zur Steuerung dieser Vorrichtung gebildet ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Sensor beständig ein Signal liefert, das für die Schalthebelstellung kennzeichnend ist.
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