DE69921261T2

DE69921261T2 - Steuerung für ein servounterstütztes, manuell geschaltetes synchroniertes Splitter-Verbundgetriebe

Info

Publication number: DE69921261T2
Application number: DE69921261T
Authority: DE
Inventors: Thomas Alan Dearborn Genise
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: EP0985860A1; US6044721A; EP0985860B1; BR9904519A; DE69921261D1; JP2000081121A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist mit den folgenden parallel anhängigen Anmeldungen verwandt, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, die EATON CORPORATION, lauten:
EP-A-0 947 373 mit dem Titel ENGINE FUEL CONTROL FOR COMPLETING SHIFTS IN CONTROLLER-ASSISTED, MANUALLY SHIFTED TRANSMISSIONS
EP-A-0 947 737 mit dem Titel ADAPTIVE NEUTRAL SENSING
EP-A-0 947 744 mit dem Titel JAW CLUTCH ENGAGEMENT CONTROL FOR ASSISTED, MANUALLY SHIFTED, SPLITTER-TYPE TRANSMISSION SYSTEM
EP-A-0 947 371 mit dem Titel ADAPTIVE SPLITTER ACTUATOR ENGAGEMENT FORCE CONTROL
EP-A-0 867 643 mit dem Titel SEMI-AUTOMATIC SHIFT IMPLEMENTATION WITH SYNCHRONIZED TRANSMISSION
EP-A-0 992 716 mit dem Titel CONTROL FOR CONTROLLERASSISTED, MANUALLY SHIFTED, SPLITTER-TYPE COMPOUND TRANSMISSIONS
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein durch einen Controller unterstütztes, manuell geschaltetes Fahrzeuggetriebesystem, das ein Verbundgetriebe der Split-Bauart enthält. Das System erfasst eine Schaltung in die Leerlaufstellung der Hauptgruppe oder eine Absicht, in diese zu schalten, und schaltet automatisch die Split-Gruppe in die Leerlaufstellung, wodurch es möglich ist, die Hauptgruppe, die mit ein verbessertes Zahnflankenspiel aufweisenden Klauenkupplungen versehen ist, ohne ein Erfordernis einer Synchronisierung in eine Zielgangstufe zu schalten, und dies mit verhältnismäßig niedriger Kraft und somit verhältnismäßig niedriger Schaltanstrengung des Fahrers und geringer Rauheit der Schaltung. Sobald erfasst wird, dass die Schaltung der Hauptgruppe in eine Zielgangstufe zu Ende geführt ist, wird die Split-Gruppe veranlasst, in eine geeignete Split-Gangstufe einzurücken.
Insbesondere ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein für Schwerlastfahrzeuge vorgesehenes synchronisiertes Verbundgetriebe einer Split-Bauart oder einer kombinierten Split- und Range-Bauart mit Steuerungen und Aktuatoren ausgestattet, die zur manuell durchgeführten dynamischen Schaltung von Vorwärtsgängen der Hauptgruppe dienen, ohne dass eine übermäßige Kraft durch den Fahrzeugführer zugeführt werden muss und ohne dass der Fahrzeugführer im Wesentlichen synchrone Bedingungen bewirken muss. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Schaltungen der Hauptgruppe, ohne das bedienerbetätigte Fahrpedal oder die bedienerbetätigte Hauptkupplung betätigen zu müssen, durch Schalten mittels eines Schalthebels bei automatischer Motorsteuerung bewerkstelligt, die dazu dient, Drehmomentunterbrechungen für das Schalten in den Leerlauf zu bewirken und/oder eine Synchronisation für das Einrücken der Zielgangstufe zu erreichen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Manuell geschaltete mechanische Verbundgetriebe der Range-, Split- und/oder kombinierten Range-/Split-Bauart sind in Schwerlastfahrzeugen weit verbreitet und im Stand der Technik allgemein bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 4 754 665, 5 272 929, 5 370 013 und 5 390 561, 5 546 823, 5 609 062 sowie 5 642 643 ersichtlich. Gewöhnlich enthalten derartige Getriebe eine Hauptgruppe, die unmittelbar oder ferngesteuert mittels eines von Hand betätigten Gangschalthebels geschaltet wird, sowie eine oder mehrere Hilfsgruppen, die mit der Hauptgruppe in Serie liegen. Die Hilfsgruppen werden meist mittels eines gewöhnlich pneumatisch, hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch betätigten Hilfsaktuators in Abhängigkeit von der manuellen Betätigung eines oder mehrerer Hauptschalter geschaltet. Schaltsteuerungen für derartige Systeme sind aus den US-Patentschriften Nr. 4 455 883, 4 550 627, 4 899 607, 4 920 815, 4 974 468, 5 000 060, 5 272 931, 5 281 902, 5 222 404, 5 350 561 und 5 737 696 ersichtlich.
Split-Aktuatoren mit drei Stellungen sowie diese verwendenden Getriebesysteme sind in den US-Patentschriften Nr. 5 651 292 und 5 661 998 beschrieben.
Voll- oder teilautomatisierte Getriebesysteme, bei denen eine auf einem Mikroprozessor basierende elektronische Steuereinheit (ECU) Eingangssignale, die unterschied liche Systembetriebsbedingungen kennzeichnen, empfängt und diese gemäß logischen Regeln verarbeitet, um Ausgangsbefehlssignale an einen oder mehrere Systemaktuatoren auszugeben, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 4 361 060, 4 593 580, 4 595 986, 4 850 236, 5 435 212, 5 582 069, 5 582 558, 5 620 392, 5 651 292, 5 679 096, 5 682 790 und 5 735 771 ersichtlich.
Die US-Patentschrift 4 527 447 offenbart ein vollautomatisiertes gesperrtes Getriebe, bei dem die Hauptgruppe während jedes Schaltvorgangs automatisch in den Hauptgruppenleerlauf geschaltet wird.
EP 0 282 726 A2 beschreibt ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer manuell geschalteten Hauptgetriebegruppe und einer automatisch geschalteten Hilfsgruppe der Split-Bauart. Beim Erfassen einer Leerlaufbedingung der Hauptgetriebegruppe unter Erfassung der Stellung zugehöriger Schaltgabeln oder Schaltstangen wird die Split-Gruppe angewiesen, in die Split-Leerlaufstellung überzugehen, um die Trägheitsmasse der Hauptwelle zu verringern, um die nachfolgende Schaltung der Hauptgetriebegruppe zu erleichtern.
Synchronisierte Getriebe für mittelschwere und schwere Lastfahrzeuge nach dem Stand der Technik arbeiten nicht vollständig zufriedenstellend, weil eine übermäßige Kraft erforderlich ist, um die Synchronisiereinrichtungen zu betätigen, die synchronisierten Klauenkupplungseinrichtungen eher groß, teuer und/oder kompliziert und kostspielig sind, während bei nicht synchronisierten Getrieben eine übermäßige Geschicklichkeit erforderlich ist, um die nicht synchronisierten Getriebe zu schalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Computer oder Rechner unterstütztes mechanisches Verbundgetriebesystem, bei dem die Hauptgruppe mit Klauenkupplungen versehen ist, die ein Zahnflankenspiel aufweisen, das ca. 5 bis 10 mal größer ist als ein normales Zahnflankenspiel, die Hauptgruppe mittels eines von Hand gesteuerten Gangschalthebels geschaltet wird und der Motor mit Kraftstoff beliefert wird und/oder die Hilfsgruppen wenigstens teilweise von einer ECU gesteuert durch Aktuatoren geschaltet werden, um das Schalten zu verbessern. Die ECU verwendet erfasste und/oder berechnete Eingangsgrößen, die Systembetriebsparameter kennzeichnen, wie beispielsweise die Betätigung eines Split-Schalters und/oder eines Range-Schalters, die Stellung und/oder Änderungsrate der Stellung des Gangschalthebels, die eingelegte Gangstufe, Motordrehzahl, Ausgangswellendrehzahl, den Kupplungszustand und/oder die Fahrpedalstellung, um einen Schaltvorgang durch Steuerung des Split-Schaltaktuators mit drei Stellungen und vorzugsweise auch der Kraftstoffbelieferung des Motors und/oder des Betriebs des Range-Schaltaktuators zu unterstützen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik auf ein Minimum reduziert oder überwunden, indem ein Steuerungsverfahren/-system geschaffen ist, das logische Regeln oder einen Algorithmus enthält, die bzw. der mehrere Eingangsgrößen, einschließlich der die Stellung des Gangschalthebels kennzeichnenden Eingangsgrößen, verwenden bzw. verwendet, um zu ermitteln, wenn eine handbetätigte Schaltung in den Leerlauf der Hauptgetriebegruppe auftritt, und um automatisch zu veranlassen, dass die Split-Gruppe in die Leerlaufstellung der Split-Gruppe geschaltet wird. Dies vermindert die Trägheitsmasse der rotierenden Elemente, die durch die Klauenkupplungen der Hauptgruppe anzukuppeln sind, wodurch der Hauptgruppe ermöglicht wird, weit außerhalb der Synchronität in Eingriff gebracht zu werden, ohne dass dabei eine für den Fahrzeugführer unangenehm hohe Rauheit erzeugt wird.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hilfsunterstützung durch die ECU für ein verbessertes Schalten eines nicht synchronisierten mechanischen Verbundgetriebes der Split-Bauart bereitzustellen, das eine Hauptgruppe mit verbessertem Zahnflankenspiel aufweist, die mittels eines von Hand zu betätigenden Gangschalthebels geschaltet wird.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines durch die ECU unterstützten, unsynchronisierten mechanischen Verbundgetriebes der Split-Bauart, das vorteilhafterweise die erfindungsgemäße Steuerungsmethode verwendet.
2 zeigt ein Schaubild, das das Schaltschema und repräsentative nummerische Werte der Übersetzungen für das Getriebe nach 1 veranschaulicht.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus des mechanischen Verbundgetriebes nach 1.
4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerung in Form eines Flussdiagramms.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Rechner unterstütztes (d.h. auf einem Mikroprozessor basierendes, durch einen Controller unterstütztes) mechanisches Fahrzeugverbundgetriebesystem 10, das besonders dazu geeignet ist, die Schaltsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, ist aus den 1-3 ersichtlich, auf die Bezug genommen wird.
Das System 10 ist von der Art, wie sie in Schwerlastfahrzeugen, beispielsweise herkömmlichen Zugmaschinen von Sattelkraftfahrzeugen mit Sattelschlepper und Sattelanhänger, normalerweise verwendet wird, und enthält einen Motor, gewöhnlich einen Dieselmotor 12, eine Hauptreibungskupplung 14, die in einem Kupplungsgehäuse untergebracht ist, ein mehrgängiges Verbundgetriebe 16 und eine (nicht veranschaulichte) Antriebsachsanordnung. Das Getriebe 16 enthält eine Ausgangswelle 20, die über ein Kardangelenk 24 mit einer Fahrzeugantriebswelle 22 gekuppelt ist, um die Antriebachseinrichtung anzutreiben. Das Getriebe 16 ist in einem Getriebegehäuse untergebracht, auf das das Gangschaltungsgehäuse der Gangschalthebeleinrichtung 30 unmittelbar aufgesetzt ist. Das vorliegende System ist auch für entfernt angebrachte Gangschalthebel einsetzbar, wie sie bei Fahr zeugen mit oberhalb des Motors angeordneter Fahrerkabine (cab-over-engine type) gebräuchlich sind.
2 veranschaulicht ein Schaltschema zur unterstützten handbetätigten Gangschaltung eines kombinierten Range- und Split-Verbundgetriebes, das mittels eines manuell betätigten Gangschalthebels geschaltet wird. Kurz gesagt, ist der Gangschalthebel 31 in der Richtung von einer Seite zur anderen oder in der X-X-Richtung beweglich, um eine einzulegende bestimmte Gangstufe oder einzulegende bestimmte Gangstufen anzuwählen, während er in der Vorwärts-Rückwärts- oder Y-Y-Richtung beweglich ist, um die einzelnen Gänge wahlweise einzurücken oder auszurücken. Das Schaltschema kann eine automatische Range-Umschaltmöglichkeit und ein automatisch gewählte und/oder ablaufende Split-Schaltung enthalten, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Handgeschaltete Getriebe, die Gangschaltmechanismen und Gangschaltschemata dieser Art verwenden, sind an sich bekannt und können detaillierter aus den vorerwähnten US-Patentschriften 5 000 060 und 5 390 561 entnommen werden.
Gewöhnlich weist die Gangschalthebeleinrichtung 30 einen (nicht veranschaulichten) Schaltfinger oder dergleichen auf, der nach unten in einen Gangschaltmechanismus 32, etwa eine Mehrschienen-Schaltstangengehäuseeinrichtung oder eine Einschaltwelleneinrichtung, eingreift, wie dies an sich bekannt und in den vorgenannten US-Patentschriften Nr. 4 455 883, 4 550 627, 4 920 815 und 5 272 931 veranschaulicht ist.
Im Rahmen der automatischen Range-Umschaltung überschreitet der Gangschalthebel, wenn er sich in dem Über gangsbereich oder -band zwischen der mitteleren Gasse (3/4-5/6) und der rechten Gasse (7/8-9/10) des Schaltschemas bewegt, einen Punkt AR, was einen mechanischen oder elektrischen Range-Schalter betätigt oder durch einen Stellungsfühler erfasst wird, um eine automatische Durchführung eines Range-Schaltvorgangs zu bewirken.
Die Gangschaltung bei dem Getriebe 16, das eine in Reihe zu einer Hilfsgruppe 16B geschaltete, nicht synchronisierte Hauptgruppe 16A mit vergrößertem Zahnflankenspiel aufweist, wird durch das in den 1-3 dargestellte Kraftfahrzeuggetriebesystem 10 halbautomatisch durchgeführt/unterstützt. Die Hauptgruppe 16A weist eine Eingangswelle 26 auf, die betriebsmäßig mit der Antriebs- oder Kurbelwelle 28 des Fahrzeugmotors 12 über eine Hauptkupplung 14 gekuppelt ist, während eine Ausgangswelle 20 der Hilfsgetriebegruppe 16B üblicherweise mittels einer Antriebswelle 24 mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs betriebsmäßig gekuppelt ist. Die Hilfsgruppe 16B ist ein Splitter, vorzugsweise der kombinierten Range- und Split-Bauart, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 754 665 und 5 390 561 beschrieben ist.
Die bei der Hauptgetriebegruppe 16 zur Verfügung stehenden Gangstufen können von Hand dadurch ausgewählt werden, dass der Gangschalthebel 31 mit der Hand entsprechend dem vorgeschriebenen Schaltschema derart positioniert wird, um die jeweils gewünschte Gangstufe der Hauptgruppe 16A einzulegen.
Das System kann Sensoren 30 (zur Erfassung der Motordrehzahl (ES)), 32 (zum Erfassen der Eingangswellendrehzahl (IS)) und 34 (zum Erfassen der Ausgangswellendrehzahl (OS)) und zur Abgabe dafür kennzeichnender Signale aufweisen. Wie an sich bekannt, gilt bei eingelegter Kupplung 14 (d.h. kein Schlupf) und bei in einer Gangstufe mit bekannter Übersetzung stehendem Getriebe: ES = IS = OS·GR (vgl. US-Patentschrift 4 361 060). Demgemäß können bei eingelegter Kupplung 14 die Motordrehzahl und die Eingangswellendrehzahl als zueinander gleich betrachtet werden. Der Eingangswellendrehzahlsensor 32 kann weggelassen werden, und die Motordrehzahl (ES), wie sie von einem Sensor oder über einen Datenlink (DL) erfasst wird, kann dafür eingesetzt werden.
Der Motor 12 ist elektronisch gesteuert, wozu ein elektronischer Controller 36 vorhanden ist, der über einen elektronischen Datenlink (DL) kommuniziert, der unter einem Industriestandardprotokoll, wie SAE J-1922, SAE J-1939, ISO 11898 oder dergleichen, arbeitet. Die Fahrpedal-/Drosselstellung (Anforderung durch den Fahrer) ist ein zweckmäßiger Parameter zur Wahl der Schaltpunkte und bei anderen Steuerlogiken. Es kann ein eigener Fahrpedal-/Drosselstellungssensor 38 vorgesehen sein, oder die Fahrpedal-/Drosselklappenstellung (THL) kann aus dem Datenlink entnommen werden. Über den Datenlink stehen auch das Bruttomotordrehmoment (T_EG) und das allgemeine Motorreibungsdrehmoment (T_BEF) zur Verfügung.
Ein fahrerbetätigtes Kupplungspedal 40 steuert die Hauptkupplung 14, während ein Sensor 42 ein Signal (CL) liefert, das den eingerückten oder ausgerückten Zustand der Kupplung anzeigt. Der jeweilige Zustand der Kupplung kann auch dadurch bestimmt werden, dass die Motordrehzahl mit der Eingangswellendrehzahl verglichen wird, falls beide Signale zur Verfügung stehen. Ein Hilfsgruppenaktuator 44, der einen Range-Schaltaktuator und einen Split-Aktuator 46 aufweist, ist dazu vorgesehen, die Range-Kupplung und die Kupplung der Split-Gruppe gemäß Ausgangsbefehlssignalen von der ECU 48 zu betätigen. Der Gangschalthebel 31 weist einen Knauf 50 auf, der einen Split-Wahlschalter 52 enthält, durch den die Absicht des Fahrers, einen Split- und/oder Verbundschaltvorgang einzuleiten, erfasst werden kann.
Das System 10 kann eine Anzeigeeinheit 54 für den Fahrer enthalten, die eine graphische Darstellung des sechs Positionen aufweisenden Schaltschemas mit einzeln beleuchtbaren Anzeigeelementen 56, 58, 60, 62, 64 und 66 aufweist, die jeweils eine der wahlweise wählbaren Gangeinlegestellungen anzeigen. Vorzugsweise kann jeweils die Hälfte der Anzeigeelemente des Schaltschemas (d.h. 58A und 58B) einzeln beleuchtbar sein, um zu ermöglichen, dass die Anzeigeeinheit den Fahrer über die Ganghebel- und die Split-Stellung bei der jeweils eingelegten Gangstufe informiert.
Das System enthält eine Steuereinheit oder ECU 48, vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit von der Art, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 595 986, 4 361 065 und 5 335 566 veranschaulicht ist, um Eingangssignale 68 entgegenzunehmen und diese gemäß vorbestimmten logischen Regeln derart zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale 70 an Systemaktuatoren, wie beispielsweise den Split-Gruppen-Aktuator 46, den Motorcontroller 36, den Range-Schaltaktuator und/oder die Anzeigeeinheit 54 abzugeben. Es kann ein gesonderter Systemcontroller verwendet werden, oder aber es kann auch die über einen elektronischen Datenlink kommunizierende Motorsteuereinheit ECU 36 benutzt werden.
Wie in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5 651 292 und 5 661 998 dargelegt, ist der Split-Aktuator 46 vorzugsweise eine Dreistellungs-Vorrichtung, die eine wählbare und aufrechterhaltbare Split-Gruppen-Leerlaufstellung ermöglicht. Alternativ kann eine „Pseudo"-Leerlaufstellung des Splitters dadurch erreicht werden, dass der Split-Aktuator entregt wird, wenn die Split-Kupplung in einer nicht eingerückten Zwischenstellung steht.
Der Aufbau des synchronisierten Getriebes 16 in der kombinierten Range- und Split-Bauart mit 10 Vorwärtsgängen ist schematisch in 3 dargestellt. Getriebe dieser generellen Art sind in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5 000 060, 5 370 013 und 5 390 561 offenbart.
Das Getriebe 16 enthält eine synchronisierte Hauptgruppe 16A und eine Hilfsgruppe 16B, die beide in einem Gehäuse untergebracht sind, das eine vordere Stirnwand 16C, die durch das Kupplungsgehäuse gebildet sein kann, und eine hintere Stirnwand 16D aufweist, jedoch (bei dieser speziellen Ausführungsform) keine Zwischenwand enthält.
Die Eingangswelle 26 trägt ein drehfest an dieser angeordnetes Eingangszahnrad 76. Die Hauptwelle 82 trägt synchronisierte Hauptwellenkupplungen 84 und 86 sowie die Hauptwellen-Split-Kupplung 88. Es sind (nicht veranschaulichte) Schaltgabeln zum Schalten der Kupplungen 84 und 86 vorgesehen und werden durch einen Gangschalthebel 31 gesteuert, der auf die Schalteinrichtung 32 einwirkt. Die Hauptwelle 82 ist bezüglich der Eingangswelle 26 und der Ausgangswelle 20 unabhängig verdrehbar und vorzugsweise frei, eine begrenzte Radialbewegung relativ zu diesen auszuführen.
Wie allgemein bekannt ist, sind die Kupplungen 84 und 86 zweiseitig wirkende Vorrichtungen, die aus deren mittleren Stellungen heraus vor und zurück bewegbar sind, um eine gewählte Gangstufe der Hauptgruppe einzurücken. Beispielsweise ist eine erste Klauenkupplung 84A durch eine erste Gruppe Klauenzähne 84B gebildet, die von dem linken Ende des Kupplungsglieds 84 getragen sind und die mit einer zweiten Gruppe Klauenzähne 84C in Eingriff bringbar sind, die von dem Eingangszahnrad 78 getragen sind.
Die Hauptgruppe 16A enthält zwei im Wesentlichen gleiche Hauptgruppenvorgelegewelleneinrichtungen 94, von denen jede eine Hauptgruppenvorgelegewelle 96 aufweist, die drehfest aufgesetzte Vorgelegewellenzahnräder 98, 100, 102, 104 und 106 trägt. Die Zahnradpaare 98, 102, 104 und 106 stehen in Dauereingriff mit dem Eingangszahnrad 76, den Hauptwellenzahnrädern 108 und 110 bzw. einem (nicht dargestellten) leerlaufenden Zwischenrand, das mit einem Rückwärtsgang-Hauptwellenzahnrad 112 kämmend in Eingriff steht. Das Vorgelegewellenzahnrad 100 ist zum Antrieb einer PTO (Abtrieb, Zapfwelle) oder dergleichen bestimmt.
Die Hilfsgruppe 16B des Getriebes 16 enthält eine Split-Gruppe 16E und eine Range-Gruppe 16F. Die Hilfsgruppe 16B enthält zwei im Wesentlichen gleiche Hilfsvorgelegewelleneinrichtungen 114, von denen jede eine Hilfsvorgelegewelle 116 aufweist, die mit ihr umlaufende Hilfsvorgelegewellenzahnräder 118, 120 und 122 trägt. Die Hilfsvorgelegewellenzahnradpaare 118, 120 und 122 stehen in Dauereingriff jeweils mit dem Split-Zahnrad 124, dem Split-/Range-Zahnrad 126 bzw. dem Range-Zahnrad 128. Die Split-Kupplung 88 ist drehfest mit der Hauptwelle 82 verbunden, um wahlweise entweder das Zahnrad 124 oder das Zahnrad 126 mit dieser zu kuppeln, während eine synchronisierte Range-Kupplung 130 drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist, um wahlweise entweder das Zahnrad 126 oder das Zahnrad 128 an diese anzukuppeln.
Die Split-Klauenkupplung 88 ist eine zweiseitig wirkende, nicht synchronisierte Kupplungseinrichtung, die wahlweise in die äußerst rechts oder die äußerst links liegende Stellung, um das Zahnrad 126 bzw. das Zahnrad 124 an die Hauptwelle 82 anzukuppeln, oder in eine Zwischenstellung positioniert werden kann, in der weder das Zahnrad 124 noch das Zahnrad 126 mit der Hauptwelle gekuppelt ist. Die Split-Klauenkupplung 88 wird mittels einer Schaltgabel 98 axial positioniert, die durch einen Dreistellungsaktuator, etwa einen Kolbenaktuator, gesteuert ist, der auf einen Fahrer betätigten Wahlschalter, wie einen Druckknopf oder dergleichen, auf dem Schalthebelknauf, wie dies beim Stand der Technik bekannt ist, und auf Steuersignale von der ECU 48 (vgl. US-Patentschrift Nr. 5 661 998) anspricht. Die zwei Stellungen aufweisende, synchronisierte Range-Kupplungseinrichtung 130 ist eine Zweistellungskupplung, die wahlweise entweder in ihre ganz rechts liegende oder ganz links liegende Stellung positioniert werden kann, um wahlweise entweder das Zahnrad 128 oder das Zahnrad 126 an die Ausgangswelle 20 anzukuppeln. Die Kupplungseinrichtung 130 wird mittels einer (nicht dargestellten) Schaltgabel positioniert, die mittels einer Zweistellungs-Kolbenvorrichtung betätigt wird. Jeder Kolbenaktuator kann durch einen funktionsmäßig gleichwirkenden Aktuator, etwa einen Kugelspindelmechanismus, einen Kugel-Keilgetriebemechanismus oder dergleichen, ersetzt werden.
Durch entsprechende wahlweise axiale Positionierung sowohl der Split-Kupplung 88 als auch der Range-Kupplung 130 in deren jeweilige vordere oder hintere Axialstellung können vier voneinander verschiedene Übersetzungsverhältnisse der Hauptwellendrehbewegung zur Ausgangswellendrehbewegung eingestellt werden. Demgemäß ist die Hilfsgetriebegruppe 16B eine drei Schaltebenen aufweisende Hilfsgruppe der kombinierten Range- und Split-Bauart, die vier wahlweise wählbare Gangstufen oder Antriebsübersetzungen zwischen ihrem Eingang (Hauptwelle 82) und ihrem Ausgang (Ausgangswelle 20) liefert. Die Hauptgruppe 16A hat einen Rückwärtsgang und drei wahlweise wählbare Vorwärtsgänge. Einer der wählbaren Hauptgruppenvorwärtsgänge, nämlich die dem Hauptwellenzahnrad 110 zugeordnete untere Gangstufe, wird jedoch in dem hohen Range-Bereich nicht benutzt. Demgemäß wird das Getriebe 16 richtigerweise als ein „(2 + 1) × (2 × 2)"-Getriebe bezeichnet, das abhängig davon, ob ein Splitten der unteren Gangstufe erwünscht und praktikabel ist, neun oder zehn wählbare Vorwärtsgänge aufweist.
Die Split-Schaltung des Getriebes 16 wird abhängig von der Auslösung durch einen Fahrer betätigten Split-Druckknopf 52 oder dergleichen, üblicherweise einen an dem Gangschalthebelknauf angeordneten Druckknopf, durchgeführt, während die Betätigung der Range-Kupplungsgangschalteinrichtung automatisch in Abhängigkeit von einer Bewegung des Gangschalthebels zwischen der mittleren und den am weitesten rechts liegenden Gassen des Schaltschemas erfolgt, wie in 2 veranschaulicht. Alternativ kann die Split-Umschaltung auch automatisiert sein (vgl. US-Patentschrift 5 435 212). Range-Schaltvorrichtungen dieser allgemeinen Art sind im Stand der Technik bekannt und können aus den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 3 429 202, 4 455 883, 4 561 325 und 4 663 725 entnommen werden.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Schaltknauf einen Sensor oder einen Schaltabsichtsdruckknopf, mit dem der Fahrer anzeigt, dass er beabsichtigt, einen Schaltablauf mit dem Gangschalthebel auszulösen. Beim Empfang des Schaltabsichtssignals gibt der Controller Befehle an den Motorcontroller, um die Drehmoment induzierte Schaltblockade durch Steuerung der Kraftstoffbelieferung aufzuheben, und möglicherweise an den Hilfsgruppenaktuator ab, um die erforderliche Split-Umschaltung vorzuwählen. Dies ermöglicht ein einfaches Schalten aus der eingelegten Gangstufe in den Leerlauf, ohne dass eine Betätigung des Fahrpedals oder ein Trennen der Kupplung durch den Fahrer erforderlich ist. Ein Motorbetrieb zur Aufhebung der Drehmoment induzierten Schaltblockade, ohne die Kupplung ausrücken zu müssen, ist in den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 4 850 236 und 5 105 357 näher beschrieben.
Wenngleich die vorliegende Erfindung bei einer Ausführungsform eines Verbundgetriebes veranschaulicht ist, das keine Zwischenwand aufweist, so kann die Erfindung doch auch auf Getriebe der Bauweise angewandt werden, wie sie in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 4 754 665, 5 193 410 und 5 368 145 veranschaulicht sind.
Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wie detaillierter in der vorerwähnten US-Patentschrift 5 651 292 beschrieben, weisen die in Eingriff bringbaren Kupplungszähne, die an der Split-Kupplung 88 und an dem Split-Zahnrad 124 sowie an dem Split-/Range-Zahnrad 126 vorgesehen sind, ein relativ großes Zahnflankenspiel auf (d.h. ein Spiel von ungefähr 0,051–0,152 cm (0,020–0,060 Zoll) bei einer Kupplung mit einem Teil kreisdurchmesser von 9,1 cm (3,6 Zoll)), das sicherstellt, dass nahezu jede unter voller Kraft versuchte Split-Umschaltung zu Ende geführt wird.
Die Kupplung 88 wird durch eine Schaltgabel 98 bewegt, die an einer Kolbenstange der Kolbenaktuatoreinrichtung 44 befestigt ist. Die Aktuatoreinrichtung 44 kann ein üblicher Dreistellungsaktuator (vgl. US-Patentschrift Nr. 5 054 591) oder ein Aktuator der in der US-Patentschrift Nr. 5 682 790 oder 5 661 998 veranschaulichten Bauweise sein, bei dem eine Pulsweitenmodulation einer wahlweise mit Druck beaufschlagten und entlüfteten Kammer 144 dazu verwendet werden kann, die drei Split-Stellungen (L, N, H) der Schaltgabel einzustellen.
Vorzugsweise ist der Split-Kupplungsaktuator 44 in der Lage, eine veränderliche Kraft, beispielsweise durch Pulsweitenmodulation des Versorgungsdrucks, auszuüben. Eine Kraft, die kleiner ist als die volle Kraft, kann beim Ausrückvorgang und/oder dann verwendet werden, wenn synchrone Bedingungen nicht verifiziert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Controller 48 mit logischen Regeln ausgestattet, unter denen, falls die Hauptgruppe eingerückt ist, eine Schaltung von der Split-Leerlaufstellung in eine gewählte Split-Zielgangstufe derart eingeleitet wird, dass unter normalen Bedingungen, einschließlich einer richtigen Kraftstoffsteuerung durch den Fahrer, der Synchronfehler (der gleich der Eingangswellendrehzahl minus dem Produkt der Ausgangswellendrehzahl und der Zielübersetzung des Getriebes ist) erwartungsgemäß gleich oder kleiner als ein Wert ist, der so gewählt ist, dass er sanfte, qualitativ hochwertige Schalt vorgänge ergibt ((IS – (OS·GR)) = ERROR ≤ REF). Die zeitliche Abstimmung geschieht im Hinblick auf die erfassten/erwarteten Wellendrehzahlen, die Wellenbeschleunigung/-verzögerung und die Aktuatorreaktionszeiten.
In bestimmten Situationen erkennen die logischen Regeln Bedingungen, unter denen das bevorzugte Synchronfenster (d.h. IS = (OS·GR) ± 60 U/min), selbst zu Lasten der Schaltqualität, erweitert werden muss, um eine Split-Schaltung zu erreichen. Zu diesen üblicherweise bei Hochschaltvorgängen auftretenden Situation gehört, dass ein Schalten bei niedrigen Motordrehzahlen versucht wird, wobei die nach Abschluss der Umschaltung erwartete Motordrehzahl unerwünscht niedrig ist, dass die Verzögerung der Ausgangswelle verhältnismäßig hoch ist (dOS/dt < REF), dass die Verzögerung des Motors verhältnismäßig niedrig ist (dES/dt > REF) und/oder dass der Absolutwert des Synchronfehlers sich dem Normalwert nicht mit einer akzeptablen Geschwindigkeit annähert.
Die jeweilige Stellung des Gangschalthebels 31 oder des von diesem gesteuertem Schaltmechanismus 32 kann durch eine Stellungssensorvorrichtung erfasst werden. Im Stand der Technik sind verschiedene Stellungsfühleinrichtungen bekannt, wobei eine bevorzugte Bauweise in der US-Patentschrift 5 743 143 veranschaulicht ist, die auf die Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung lautet.
Der Sensor liefert ein Signal GR, das die Stellung des Gangschalthebels 31 in Bezug auf das in 2 veranschaulichte Schaltschema kennzeichnet. Vorzugsweise kann auch die Geschwindigkeit des Stellungswechsels (dGR/dt) bestimmt und dazu verwendet werden, das Schalten des Systems 10 zu verbessern.
Wenn z.B., bezugnehmend auf 2, die Gangschalthebelstellung erfasst werden kann, entfällt die Notwendigkeit für einen ortsfesten Schalter oder dergleichen an der Stelle AR, um eine angeforderte Einleitung einer Umschaltung zwischen dem niedrigen Range und dem hohen Range zu erkennen. Da außerdem physikalische Schalter nicht mehr erforderlich sind, kann die Position in dem Schaltschema, bei der eine Range-Umschaltung angefordert wird, variiert, etwa zu den Stellen 180, 182 oder 184 hin verändert werden, um das Systemverhalten unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verbessern.
Wenn der erste (1.) bis vierte (4.) Gang eingelegt ist, ist eine Umschaltung in den hohen Range sehr unwahrscheinlich, und der Punkt, an dem eine automatische Range-Umschaltung eingeleitet wird, kann in die Position 184 (von dem erwarteten Gangschalthebelweg weg) bewegt werden, um eine unbeabsichtigte Betätigung der Range-Umschaltung zu verhüten. Wenn der sechste (6.) Gang bei hoher Motordrehzahl eingelegt ist, ist eine Umschaltung in den hohen Range wahrscheinlich, und eine Verschiebung des Punktes zur Einleitung der automatischen Range-Umschaltung in die Position 180 erlaubt dann eine schnellere Einleitung der Range-Umschaltung.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Fahrer die Kraftstoffversorgung des Motors steuern, es sei denn, dass die augenblicklichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, dass seine/ihre Betätigung des Fahrpedals ein Einrücken der Klauenkupplungen, die der augenblicklich einzulegenden Zielgangstufe zugeordnet sind, nicht gestattet. Wenn die Betriebsbedingungen, einschließlich der vom Fahrer vorgegebenen Einstellung des Fahrpedals, anzeigen, dass der Fahrer eine Split-Umschaltung in eine Zielgangstufe abschließen will, wozu auch eine relativ raue Schaltung gehört, wird der Motor entsprechend der vom Fahrer vorgegebenen Fahrpedaleinstellung mit Kraftstoff versorgt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann eine automatische Kraftstoffversorgung des Motors stattfinden.
Der Einrückzustand (d.h. Gang eingerückt oder Leerlauf) der Hauptgetriebegruppe 16A ist ein wichtiger Steuerparameter für das System 10. Wenn beispielsweise gemäß der erfindungsgemäßen Schaltlogik die Hauptgruppenleerlaufstellung erfasst wird, wird die Split-Kupplung 86 angewiesen, in ihre neutrale Stellung überzugehen. Auch veranlasst das System, wenn die Hauptgruppe eingerückt ist, während der Splitter in der Leerlaufstellung steht, kein Einrücken des Splitters, bis im Wesentlichen Synchronismus erkannt ist, woraufhin es dann erforderlichenfalls eine automatische Kraftstoffsteuerung einleiten kann. Es ist naturgemäß wichtig, ein falsches Erkennen des Leerlaufzustandes und/oder des eingerückten Zustandes der Hauptgruppe zu verhindern oder auf ein Minimum zu reduzieren.
Bezug nehmend auf 2 werden ein erstes schmales Band 202 und ein zweites breiteres Band 204 vertikaler Verstellungen von dem Verbindungsabschnitt 200 aus dazu benutzt, um festzustellen, ob die Hauptgruppe im Leerlauf steht oder nicht. Falls nicht bestätigt ist, dass sich die Hauptgruppe im Hauptgruppenleerlauf befindet, ist das Leerlaufbestätigungsband das schmälere Band 202. Dadurch wird sichergestellt, dass die Hauptgruppe 16A tatsächlich im Leerlauf steht, bevor ein Hauptgruppenleerlaufzustand er klärt wird. Wenn bestätigt ist, dass die Hauptgetriebegruppe 16A im Leerlauf steht, ist das Leerlaufbestätigungsband das breitere Band 204. Dies stellt sicher, dass ein einfaches Überschwingen über die Leerlaufstellung oder ein Ratschen der Hauptgruppenklauenkupplungen nicht fälschlicherweise als ein eingerückter Zustand der Hauptgruppe interpretiert wird.
Die Feststellung, dass der Gangschalthebel an der Stelle 206 steht, wird immer als Hauptgruppenleerlauf interpretiert, während die Feststellung, dass der Gangschalthebel sich an der Stelle 208 befindet, immer derart interpretiert wird, dass die Hauptgruppe eingerückt ist. Wenn aber erfasst wird, dass der Gangschalthebel an der Stelle 210 steht, bewirkt dies keine Änderung einer vorhergehenden Bestimmung eines Leerlaufzustandes oder eines eingerückten Zustandes.
Es können andere Fahrzeugbetriebsbedingungen als der augenblickliche eingerückte oder der Leerlaufzustand der Hauptgruppe 16A statt dessen oder zusätzlich dazu verwendet werden, um die Breite der Leerlaufbestimmungsbänder zu verändern.
Bei dem veranschaulichten Getriebesystem 10 kann der Systemcontroller 48 ausgehend von dem Schaltwellenstellungssensor 160 und der Stellung des Split-Schalters 52 die individuelle Zielgangstufe (GR_T) ermitteln. Der Controller bestimmt anschließend, ob die Hauptgruppe oder der Splitter eingerückt ist (unter der Annahme keiner Range-Umschaltung) und welche Motordrehzahl zur Vollendung des Einrückvorgangs der Zielgangstufe (GR_T) durch Einrückung des Splitters bei der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (wie sie durch die Ausgangswellendrehzahl OS gekennzeichnet ist) erforderlich ist. Wenn es scheint, dass die Kraftstoffversorgungsanforderung des Fahrzeugführers (die Fahrpedalstellung THL) die Einrückung der Zielgangstufe nicht verhindert, fährt der Motorcontroller fort, den Motor entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Fahrpedaleinstellung mit Kraftstoff zu beliefern. Falls jedoch bei der augenblicklichen Motordrehzahl, der Änderungsrate der Motordrehzahl und/oder der Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit eine entsprechend der Fahreranforderung (THL) fortgesetzte Kraftstoffbelieferung des Motors eine Vollendung der Klauenkupplungseinrückung zum Einlegen der Zielgangstufe verhindert, befiehlt der Controller, dass der Motor in einer Weise mit Kraftstoff versorgt werden soll, um es zu ermöglichen, den Schaltvorgang zu Ende zu führen, während die Einstellung der Fahrpedalstellung durch den Fahrer ignoriert wird. Bei Vollendung des Schaltvorgangs wird eine Drosseleinstellungswiedergewinnungsmethode (siehe US-Patentschrift 4 493 228) dazu verwendet, um die Steuerung der Kraftstoffversorgung an den Fahrer/Fahrzeugführer zurückzugeben.
Gemäß der erfindungsgemäßen Schaltsteuerung veranlasst der Controller 48 jedesmal, wenn eine Schaltung bei der Hauptgetriebegruppe 16A durch Schalten der Hauptgruppe in den Leerlauf vorgenommen wird, dass die Split-Gruppe 16E in die Split-Leerlaufstellung geschaltet wird. Aufgrund des vorteilhaften Aufbaus des Getriebes 16, einschließlich der Verwendung einer Split-Gruppe 16E, die hinter (an dem ausgangsseitigen Ende) der Hauptgruppe und vor der Range-Gruppe 16F angeordnet ist, wird die Hauptwelle 82 von sämtlichem Räderwerk und allen Vorgelegewellen abgekoppelt und trägt lediglich ihre eigene Trägheitsmasse sowie diejenige der Kupplungen 84, 86 und 88. Wenn lediglich diese sehr geringe Trägheitsmasse durch das ausgewählte Hauptgruppenzahnrad (76, 108, 110 oder 112) anzukuppeln ist, muss lediglich ein verhältnismäßig geringes Drehmoment durch die Hauptgruppenkupplungen 84 und 86 aufgenommen werden, selbst bei einem asynchronen In-Eingriff-Bringen. Dadurch kann die Hauptgruppe mit lediglich einer sehr geringen Kraftstärke, die von dem Fahrzeugführer auf den Gangschalthebel 31 aufgewandt wird, eingerückt werden, die Notwendigkeit für Schaltunterstützungsmechanismen entfällt, und es ist eine Einrückung weit außerhalb der Synchronität möglich.
Wenn sowohl die Hauptgruppe 16A als auch die Split-Gruppe 16E im Leerlauf stehen, ist die Hauptwelle von der Eingangswelle 26 und zugehörigem Räderwerk (Zahnräder 76, 98, 102, 104, 106, 108, 110 und 112) abgekuppelt und auch von der Augsangswelle 20 sowie dieser zugeordnetem Räderwerk (Zahnräder 118, 120, 122, 124, 126 und 128) getrennt.
Falls der Splitter die Hauptwelle 82 nicht von der Fahrzeuglast trennen würde, müssten die Synchronisiereinrichtungen die Trägheitsmasse der Vorgelegewellen, des Räderwerks, der Eingangswelle sowie bestimmter Hauptkupplungskomponenten überwinden. Dieses Trägheitsmoment beträgt ungefähr 0,21 Fußpfund/Sekunde², während bei der vorliegenden Erfindung das Trägheitsmoment der Hauptwelle, der Hauptwellendichtungen und der durch die Hauptwelle getragenen Teile der Synchronisiereinrichtungen lediglich ungefähr 0,007 Fußpfund/Sekunde² ausmacht.
Im Stand der Technik, speziell bei manuell geschalteten Getrieben, sind die Klauenkupplungen durch Zweistellungsaktuatoren betätigt und mit einem verhältnismäßig geringen Zahnflankenspiel (d.h. einem Spiel von ungefähr 0,020–0,030 cm (0,008–0,012 Zoll) bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 9,1 cm (3,6 Zoll)) versehen, um eine übermäßig raue Schaltung zu verhindern. Mit dem oben angegebenen Zahnflankenspiel und bei den gewöhnlichen Eingriffskräften, würden die Kupplungszähne normalerweise bei einem mehr als 60 U/min großen Eingangswellensynchronfehler ratschen oder „rattern", und ein Kupplungseingriff würde nicht erfolgen.
Wie an sich bekannt ist (vgl. US-Patentschrift 5 052 535), ist die zulässige relative Drehzahl, bei der die formschlüssigen Kupplungen ordnungsgemäß in Eingriff kommen (es also zu einem ausreichenden Eindringen der Kupplungszähne kommt) direktproportional abhängig von dem gesamten wirksamen Spiel in dem Kupplungssystem. Die maximal zulässigen asynchronen Bedingungen, bei denen ein Kupplungseingriff zugelassen ist, werden im Hinblick auf den rauesten Kupplungseingriff gewählt, der noch akzeptabel ist.
In Geschwindigkeitswechselgetrieben, die nicht synchronisierte formschlüssige Kupplungsbauarten einsetzen, speziell für Schwerlastfahrzeuge, ist bei einem gegebenen gesamten Zahnflankenspiel (d.h. einer gegebenen maximal zulässig rauen Kupplungseinrückung) der Bereich asynchroner Bedingungen, bei denen die Kupplungsglieder miteinander in Eingriff kommen, häufig schmäler als unter bestimmten Bedingungen erwünscht, was das Schalten schwieriger gestaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie in der vorerwähnten US-Patentschrift 5 651 292 ausführlicher beschrieben, weisen die in Eingriff bringbaren Kupplungszähne, die an den Kupplungen 84 und 86 sowie den Zahnrädern 76, 108, 110 und 112 vorgesehen sind, ein relativ großes Zahnflankenspiel auf (d.h. ein Spiel von ungefähr 0,051–0,152 cm (0,020–0,060 Zoll) bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 9,1 cm (3,6 Zoll)), das sicherstellt, dass nahezu jede versuchte Schaltung zu Ende geführt wird.
Dies führt nicht zu übermäßig rauen Gangschaltungen, da, nachdem sich die Hauptgetriebegruppe und die Split-Gruppe im Leerlauf befinden, die Hauptwelle 82 weder mit der Eingangswelle 26 und zugehörigem Räderwerk (den Zahnrädern 76, 98, 102, 104, 106, 108, 110 und 112) noch mit der Augsangswelle 20 und dieser zugeordnetem Räderwerk (den Zahnrädern 118, 120, 122, 124, 126 und 128) verbunden ist.
Bei einer Erfassung, dass die Hauptgruppe in einer ausgewählte Gangstufe eingerückt ist, veranlasst der Controller 48, dass die Split-Gruppe 16E in die geeignete Split-Gangstufe eingerückt wird. Die geeignete Gangstufe kann aus den Wellendrehzahlen, der erfassten Gangschalthebelstellung und/oder aus den Signalen des Schalters 52 ermittelt werden, der Auf-/Ab- und/oder Splitter-hoch-/Splitter-niedrig-Schaltsignale liefern kann.
Demgemäß ist ersichtlich, dass eine neue und verbesserte Schaltsteuerung für ein hilfsunterstütztes, nicht synchronisiertes mechanisches Verbundgetriebe der Split-Bauart geschaffen ist, das eine Hauptgruppe mit vergrößertem Zahnflankenspiel aufweist, wodurch das Erfordernis, Hauptgruppenschaltungen des Getriebes zu synchronisieren, reduziert ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit einem gewissen Grad an Einzelheiten beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich Beispielszwecken dient und dass zahlreiche Veränderungen in Bezug auf die Form und im Detail möglich sind, ohne dass von dem Schutzumfang der Erfindung, wie nachfolgend beansprucht, abgewichen wird.

Claims

Fahrzeugverbundgetriebesystem (10), zu dem gehören: ein mechanisches Verbundgetriebe (16) der Split-Bauart mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, wobei das Getriebe eine nicht synchronisierte Hauptgetriebegruppe (16A), die mittels eines Gangschalthebels (31) geschaltet wird und mit einer Hilfsgruppe der Split-Bauart in Serie liegt, wobei die Hauptgetriebegruppe mehrere auswählbare Gangstufen aufweist, die durch nicht synchronisierte, nicht gesperrte Klauenkupplungen einrückbar sind, die eine erste und eine zweite Gruppe in Eingriff bringbarer Kupplungszähne aufweisen, wobei die erste und die zweite Gruppe in Eingriff bringbarer Kupplungszähne einen Teilkreisdurchmesser von wenigstens 6,35 cm (2,5 Zoll) und ein Zahnflankenspiel aufweisen, das 0,051 cm (0,020 Zoll) übersteigt, wobei die Hilfsgetriebegruppe (16E) zwischen der Hauptgetriebegruppe (16A) und der Ausgangswelle (20) eingefügt ist; ein Sensor (32) zur Bereitstellung eines Signals (GR), dass für die Stellung des Gangschalthebels (31) innerhalb eines Schaltschemas kennzeichnend ist; ein Split-Aktuator (46), der dazu dient, wahlweise zu veranlassen, dass die Split-Gruppe in eine aus einer ersten (niedrigen) Split-Gangstufe, einer zweiten (hohen) Split-Gangstufe oder einer Leerlaufstellung der Split-Gruppe (N) ausgewählte Stufe bzw. Stellung geschaltet wird; und ein Controller (48, 36), der dazu dient, Eingangssig nale (68) entgegenzunehmen und diese gemäß logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale (70) an Systemaktuatoren, einschließlich des Split-Gruppenaktuators (44) auszugeben, wobei die logischen Regeln Regeln enthalten, die zur Erfassung einer Schaltung in eine Gangstufe der Hauptgetriebegruppe und in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe unter Verwendung des Sensors (32) eingerichtet sind und im Betrieb dazu dienen, bei einer Erfassung einer Schaltung in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe zu veranlassen, dass die Split-Gruppe in die Leerlaufstellung der Split-Gruppe geschalten wird.
System nach Anspruch 1, wobei die logischen Regeln ferner logische Regeln zur Bestimmung einer geeigneterweise einzurückenden Gangstufe der Split-Gruppe sowie Regeln enthalten, die dazu dienen, eine Einrückung der geeigneterweise einzurückenden Gangstufe der Split-Gruppe zu veranlassen, sobald erfasst ist, dass eine Gangstufe der Hauptgetriebegruppe eingerückt ist.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Range-Gruppe (16F) aufweist, wobei die Split-Gruppe (16E) zwischen der Hauptgetriebegruppe (16A) und der Range-Gruppe (16F) eingefügt ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Hilfsgetriebegruppe (16B) aufweist: ein Split-Zahnrad (124), ein Split-/Range-Zahnrad (126) und ein Range-Zahnrad (128), die alle im Wesentlichen koaxial zu einer Eingangswelle (82) der Hilfsgruppe sowie drehbar in Bezug auf diese angeordnet und durch die Hauptgetriebegruppe (16A) und die Ausgangswelle (20) angetrieben sind; eine Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnung mit einer Hilfsgruppen-Vorgelegewelle (116), die in einem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist, einem ersten Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnrad (118), das drehfest an der Hilfsgruppen-Vorgelegewelle befestigt ist und mit dem Split-Zahnrad kämmend in Dauereingriff steht, einem zweiten Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnrad (120), das drehfest an der Hilfsgruppen-Vorgelegewelle befestigt ist und mit dem Split-/Range-Zahnrad kämmend in Dauereingriff steht, und einem dritten Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnrad (122), das drehfest an der Hilfsgruppen-Vorgelegewelle befestigt ist und mit dem Range-Zahnrad kämmend in Dauereingriff steht; eine Split-Kupplungseinrichtung (88) mit drei Stellungen, die an der Eingangswelle der Hilfsgruppe drehfest befestigt ist und eine erste Stellung zur Ankupplung des Split-Zahnrads an die Eingangswelle der Hilfsgruppe, eine zweite Stellung zur Ankupplung des Split-/Range-Zahnrads an die Eingangswelle der Hilfsgruppe sowie eine dritte Stellung aufweist, in der sowohl das Split-Zahnrad als auch das Split-/Range-Zahnrad von der Eingangswelle der Hilfsgruppe abgekuppelt sind; eine Range-Kupplungseinrichtung (130) mit zwei Stellungen, die drehfest an der Ausgangswelle befestigt ist und eine erste Stellung zur Ankupplung des Split-/Range-Zahnrads an die Ausgangswelle sowie eine zweite Stellung zur Ankupplung des Range-Zahnrads an die Ausgangswelle aufweist; die Aktuatormittel, die dazu dienen, die Split-Kupplungseinrichtung in eine aus deren drei Stellungen ausgewählte Stellung und die Range-Kupplungseinrichtung in eine aus deren zwei Stellungen ausgewählte Stellung unabhängig voneinander zu positionieren; und der Systemcontroller (36, 48), der dazu dient, Eingangssignale entgegenzunehmen und Ausgangsbefehlssignale an Systemaktuatoren, einschließlich der Steuerungsmittel, auszugeben.
Verfahren zur Steuerung eines Schaltvorgangs in einem Fahrzeugverbundgetriebesystem (10), zu dem gehören: ein mechanisches Verbundgetriebe (16) der Split-Bauart mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, wobei das Getriebe eine nicht synchronisierte Hauptgetriebegruppe (16B) aufweist, die mittels eines Gangschalhebels (31) geschaltet ist und in Serie mit einer Hilfsgruppe der Split-Bauart liegt, wobei die Hauptgetriebegruppe mehrere auswählbare Gangstufen aufweist, die durch nicht synchronisierte, nicht gesperrte Klauenkupplungen einrückbar sind, die eine erste und eine zweite Gruppe in Eingriff bringbarer Kupplungszähne aufweisen, wobei die erste und die zweite Gruppe in Eingriff bringbarer Kupplungszähne einen Teilkreisdurchmesser von wenigstens 6,35 cm ( 2,5 Zoll) und ein Zahnflankenspiel aufweisen, das 0,051 cm (0,020 Zoll) übersteigt, wobei die Hilfsgetriebegruppe (16E) zwischen der Hauptgetriebegruppe (16A) und der Ausgangswelle (20) eingefügt ist, ein Split-Aktuator (46), der dazu dient, wahlweise zu veranlassen, dass die Split-Gruppe in eine aus einer ersten (niedrigen) Split-Gangstufe, einer zweiten (hohen) Split-Gangstufe oder einer Leerlaufstellung der Split-Gruppe (N) ausgewählte Stufe bzw. Stellung geschaltet wird, ein Sensor (32) zur Bereitstellung eines Signals (GR), das für die Stellung des Gangschalthebels (31) in einem Schaltschema kennzeichnend ist, sowie ein Controller (48, 36), der dazu dient, Eingangssignale (68) entgegenzunehmen und diese gemäß logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale (70) an Systemaktuatoren, einschließlich des Split-Gruppenaktuators (44) auszugeben, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass: unter Verwendung des Sensors (32) eine Schaltung in eine Gangstufe der Hauptgetriebegruppe und in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe erfasst wird; und bei einer Erfassung einer Schaltung in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe veranlasst wird, dass die Split-Gruppe in die Leerlaufstellung der Split-Gruppe geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, zu dem ferner gehört, dass eine geeignete, einzurückende Gangstufe der Split-Gruppe ermittelt und bei einer Erfassung der Einrückung einer Gangstufe der Hauptgetriebegruppe das Einrücken der geeigneten, einzurückenden Gangstufe der Split-Gruppe veranlasst wird.
System nach Anspruch 1, zu dem ferner gehören: eine vom Fahrzeugführer einstellbare Gasanforderungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Signals, das die vom Fahrzeugführer vorgegebene Kraftstoffbelieferungsanforderung (THL) für den Motor kennzeichnet, ein durch Kraftstoffbelieferung gesteuerter Motor, ein Motorcontroller zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von Befehlssignalen, wobei der Motorcontroller wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors entsprechend der vom Fahrzeugführer gesetzten Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung vorgenommen wird, und wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors derart vorgenommen wird, um einen angeforderten Wert der Motordrehzahl (ES) zu erreichen; wobei die logischen Regeln ferner Regeln enthalten, um: zu ermitteln, ob der Fahrzeugführer den Versuch unternimmt, eine spezielle Zielgangstufe (GR_T) einzurücken, und ob die Hauptgetriebegruppe eingerückt ist und die Split-Gruppe nicht eingerückt ist; zu ermitteln, ob die momentane Motordrehzahl und Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung das Einrücken der Zielgangstufe verhindern; für den Fall, dass die momentane Motordrehzahl und Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung das Einrücken der Zielgangstufe nicht verhindern, den Motorcontroller anzuweisen, den Motor entsprechend der vom Fahrzeugführer gesetzten Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung mit Kraftstoff zu beliefern; und für den Fall, dass die momentane Motordrehzahl und Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung das Einrücken der Zielgangstufe verhindern, den Motorcontroller anzuweisen, die Kraftstoffbelieferung des Motors entsprechend der vom Fahrzeugführer gesetzten Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung einzustellen und statt dessen den Motor derart mit Kraftstoff zu versorgen, um einen angeforderten Motordrehzahlwert zu erreichen, der derart bestimmt ist, um das Einrücken der Zielgangstufe zu ermöglichen.
System nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit auf einem Mikroprozessor basiert.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit über einen elektronischen Datenlink (DL) kommuniziert, der einem von der Industrie anerkannten Protokoll (SAE J-1922/1939) entspricht.