DE69924172T2

DE69924172T2 - Kraftstoffzufuhrregelung bei Schaltvorgängen in einem servounterstützten, manuell geschalteten Getriebe

Info

Publication number: DE69924172T2
Application number: DE69924172T
Authority: DE
Inventors: Leonard David Wadas; Lynn Sharon Gualtieri
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: BR9901588A; DE69924172D1; JPH11334419A; EP0947372A3; US5989155A; EP0947372A2; EP0947372B1; CN1211596C; CN1230646A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Controller unterstütztes, manuell geschaltetes Fahrzeuggetriebesystem mit einem Motorcontroller zur Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors in Abhängigkeit von Befehlssignalen. Der Controller beliefert normalerweise den Motor mit Kraftstoff entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Fahrpedalstellung, umgeht jedoch den Fahrzeugführer, falls ermittelt ist, dass eine Hilfsunterstützung erforderlich ist, um einen Schaltvorgang zu Ende zu führen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung logische Regeln zur Steuerung eines Getriebesystems der beschriebenen Art, einschließlich zur Bestimmung, wenn die vom Fahrzeugführer vorgegebene Fahrpedaleinstellung zur Vollendung eines Schaltvorgangs, beispielsweise einer Splitter-Schaltung, in eine Zielgangstufe derart ungeeignet ist, dass der Motorcontroller den Fahrzeugführer umgehen und den Motor unabhängig von der Fahrpedalstellung in einer vorbestimmten Weise mit Kraftstoff beliefern sollte.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Manuell geschaltete mechanische Verbundgetriebe der Range-, Split- und/oder kombinierten Range-/Split-Bauart sind in Schwerlastfahrzeugen weit verbreitet und aus dem 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 und 5 642 643 ersichtlich. Gewöhnlich enthalten derartige Getriebe eine Hauptgruppe, die unmittelbar oder ferngesteuert mittels eines manuellen Gangschalthebels geschaltet wird, und eine oder mehrere Hilfsgruppen, die in Serie mit der Hauptgruppe verbunden sind. Die Hilfsgruppen werden am häufigsten mittels eines Hilfsaktuators, der gewöhnlich pneumatisch, hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch betätigt ist, in Abhängigkeit von einer durch den Fahrzeugführer vorgenommenen Betätigung eines oder mehrerer Hauptschalter geschaltet. Schaltsteuerungen für derartige Systeme sind aus den US-Patentschriften Nr. 4 455 883, 4 550 627, 4899 607, 4 920 815, 4 974 468, 5 000 060, 5 272 931, 5 281 902, 5 222 404 und 5 350 561 ersichtlich.
Voll- oder teilautomatisierte Getriebesysteme, in denen eine Mikroprozessor basierte elektronische Steuereinheit (ECU) Eingangssignale, die unterschiedliche Systembetriebsbedingungen kennzeichnen, empfängt und diese gemäß logischen Regeln verarbeitet, um Ausgangsbefehlssignale an einen oder mehrere Systemaktuatoren abzugeben, 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 und 5 679 096, 5 682 790 ersichtlich. US-Patentschrift 5 582 558 beschreibt ein System zur Hilfsunterstützung einer Schaltung eines manuell geschalteten Getriebes bei einer Anforderung durch den Fahrer.
Manuell geschaltete Fahrzeuggetriebesysteme nach dem Stand der Technik, einschließlich Computer unterstützter Systeme, sind verbesserungsbedürftig, (i) weil die besten pneumatischen, hydraulischen, elektrischen oder mechanischen Kupplungseingriffssysteme überwunden werden können, falls der Fahrer den Motor nicht in die richtige Synchrondrehzahl bringt, und/oder (ii) weil Fahrer es nicht mögen, wenn sie nicht die Steuerung über die Kraftstoffbelieferung des Motors haben. Bei einer Hochschaltung, falls ein Fahrer die Kraftstoffbelieferung zu früh (vor dem Klauenkupplungseingriff) wieder anwendet, geht die Schaltung fehl, weil die Kraftstoffbelieferung und die nachfolgende Motordrehzahlerhöhung die Motordrehzahl von der gewünschten Synchrondrehzahl weg treiben, oder, falls die Motorverzögerung zu schnell abläuft, die Kupplung nicht in Eingriff gelangen kann, weil das System den Synchronitätspunkt zu schnell durchläuft. Bei einem Herunterschaltvorgang, falls der Fahrer die Kraftstoffzufuhr bei der Herunterschaltung nicht ausreichend anwendet, um die Motordrehzahl auf die Synchrondrehzahl zu erhöhen, kommt die Kupplung nicht in Eingriff; oder falls der Fahrer zu viel Kraftstoff zuführt, beschleunigt der Motor über die gewünschte Synchrondrehzahl hinaus, so dass die Kupplung nicht in Eingriff gelangt. Ein übermäßiges Auftreten und eine lange Dauer von Kraftstoffbelieferungen, die nicht der Fahrpedalstellung entsprechen, sind für den Fahrzeugführer ebenfalls störend.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Computer unterstütztes mechanisches Verbundgetriebesystem, bei dem die Hauptgruppe durch einen von Hand gesteuerten Gangschalthebel geschaltet wird und der Motor mit Kraftstoff beliefert wird und/oder die Hilfs gruppen mittels Aktuatoren, zur Verbesserung der Schaltung wenigstens teilweise durch eine ECU gesteuert, geschaltet werden. Die ECU verwendet erfasste und/oder berechnete Eingangssignale, die Systembetriebsparameter kennzeichnen, wie beispielsweise eine Betätigung eines Split-Schalters und/oder eines Range-Schalters, die Position und/oder die Änderungsrate der Position des Gangschalthebels, die eingelegt Gangstufe, die Motordrehzahl, Ausgangswellendrehzahl, den Kupplungszustand und/oder die Fahrpedalstellung, um eine Schaltung durch Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors und/oder Betätigung der Range- und/oder Split-Schaltaktuatoren 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 eine Anzahl von Eingangssignalen verwenden bzw. verwendet um zu ermitteln, ob der Fahrer nicht in einer Weise reagiert, die es ermöglicht, die Klauenkupplung der Zielgangstufe einzurücken. Wenn dieser Zustand identifiziert wird, setzt der Algorithmus (vorzugsweise über den Kommunikationslink SAE J-1939) die Aktionen des Fahrers außer Wirkung und steuert den Motor in einer Weise, so dass der Schaltvorgang zu Ende geführt werden kann.
Der Algorithmus ist gestaltet worden, um lediglich dann einzugreifen, wenn ermittelt ist, dass die Aktionen des Fahrers auf eine Vollendung des Schaltvorgangs störend einwirken. In einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Logik lediglich angewendet, um Split-Schaltungen zu Ende zu führen, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet das System bei Hochschaltungen die Eingangsdrehzahl, Ausgangsdrehzahl und Fahrpedalanforderung, um zu bestimmen, ob es eine automatische Steuerung der Motorkraftstoffbelieferung herbeiführen sollte. Bei einer Herunterschaltung verwendet das System eine Kombination der Gasanforderung, Motorbeschleunigung, Ausgangswellendrehzahl und Motordrehzahl, um zu bestimmen, ob eine automatische Steuerung der Motorkraftstoffbelieferung herbeigeführt werden sollte.
Vorzugsweise überprüft die Steuerung bei Herunterschaltvorgängen die Beschleunigungsrate des Fahrzeugs (Änderungsrate der Ausgangswellendrehzahl) und die Nähe zu der maximalen Motordrehzahl (ES_MAX), um zu bestimmen, ob eine automatische Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors herbeigeführt werden sollte, und/oder bei Range-Herunterschaltungen, falls der Fahrer die Hauptgetriebegruppe weit außerhalb der Synchronität schaltet, wird sofort eine automatische Motorsteuerung herbeigeführt um sicherzustellen, dass die Range-Kupplung in Eingriff gelangt.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hilfsunterstützung durch die ECU zur verbesserten Schaltung eines mechanischen Verbundgetriebes zu schaffen, das eine mittels eines manuell betätigten Gangschalthebels geschaltete Hauptgruppe aufweist.
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 eine ECU unterstützten mechanischen Verbundgetriebesystems, das die Motorsteuerungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise verwendet.
2 zeigt ein Diagramm, das das Schaltschema und für das Getriebe nach 1 repräsentative nummerische Werte der Übersetzungen veranschaulicht.
3 veranschaulicht den Aufbau des mechanischen Verbundgetriebes nach 1, in einer schematisierten Darstellung.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Dreistellungs-Splitaktuators zur Verwendung bei dem Getriebesystem nach 1.
5A und 5B zeigen schematische Darstellungen einer Sensoreinrichtung für die Schaltwellenstellung zur Verwendung in dem System nach 1.
6 veranschaulicht auf schematische Weise die erfindungsgemäße Steuerung in Form eines Flussdiagramms.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Computer unterstütztes (d.h. auf einem Mikroprozessor basierendes, durch einen Controller unterstütztes) mechanisches Fahrzeugverbundgetriebesystem 10, das besonders gut dazu geeignet ist, die Steuerung der Kraftstoff belieferung gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, ist aus den 1-5B ersichtlich, auf die Bezug genommen wird.
Das System 10 ist von der Bauart, wie sie gewöhnlich in Schwerlastfahrzeugen, beispielsweise Zugmaschinen von Zugmaschine/Sattelauflieger-Fahrzeugen, eingesetzt wird, und enthält einen Motor, gewöhnlich einen Dieselmotor 12, eine Hauptreibungskupplung 14, die in einem Kupplungsgehäuse untergebracht ist, ein mehrgängiges Verbundgetriebe 16 sowie eine (nicht veranschaulichte) Antriebsachsanordnung. Das Getriebe 16 enthält eine Ausgangswelle 20, die über ein Kardangelenk 24 mit einer Fahrzeugantriebswelle 22 antriebsmäßig verbunden ist, um die Antriebsachsanordnung anzutreiben. Das Getriebe 16 ist in einem Getriebegehäuse untergebracht, auf das das Gangschaltungsgehäuse der Schalthebeleinrichtung 30 unmittelbar aufgesetzt ist. Das vorliegende System ist auch für entfernt angeordnete Schalthebel anwendbar, wie sie in Fahrzeugen mit oberhalb des Motors angeordneter Fahrerkabine (engl.: Cab-over-Engine Type) gebräuchlich sind.
2 veranschaulicht ein Schaltschema zur unterstützten handbetätigten Gangschaltung eines Verbundgetriebes in der kombinierten Range- und Split-Bauart, das mittels eines manuell betätigten Gangschalthebels geschaltet wird. Kurz gesagt, ist der Gangschalthebel 31 in der Richtung von einer Seite zur anderen Seite oder X-X-Richtung bewegbar, um eine bestimmte Gangstufe oder bestimmte Gangstufen, die einzulegen ist bzw. sind, zu wählen, während er in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung oder Y-Y-Richtung bewegbar ist, um die einzelnen Gänge wahlweise einzulegen oder herauszunehmen. Das Schaltschema kann eine automati sche Bereichsumschaltungsmöglichkeit für die Range-Gruppe sowie eine automatisch ausgewählte und/oder ablaufende Split-Schaltung enthalten, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Manuelle Getriebe, die Gangschaltmechanismen und Schaltschemas dieser Art verwenden, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und in größerer Einzelheit in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5 000 060 und 5 390 561 beschrieben.
Gewöhnlich enthält die Gangschalthebeleinrichtung 30 einen Schaltfinger oder dergleichen (nicht veranschaulicht), der nach unten in einen Gangschaltmechanismus 32, beispielsweise in eine Schaltstangengehäuseanordnung mit mehreren Schaltstangen oder in eine Einrichtung mit einer einzelnen Schaltwelle, ragt, wie dies aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 4 455 883, 4 550 627, 4 920 815 und 5 272 931 veranschaulicht ist.
Im Rahmen der automatischen Range-Umschaltmöglichkeit überschreitet der Gangschalthebel, wenn er sich in dem Übergangsbereich 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 Positionssensor erfasst wird, um eine automatische Durchführung eines Range-Schaltvorgangs zu veranlassen.
Die Schaltung des Getriebes 16 mit einer Hauptgruppe 16A, die mit einer Hilfsgruppe 16B in Reihe verbunden ist, wird durch das Fahrzeuggetriebesystem 10, wie es in den 1 – 5B veranschaulicht ist, teilautomatisch durchgeführt/unterstützt. Die Hauptgruppe 16A enthält eine Ein gangswelle 26, die mit der Antriebs- oder Kurbelwelle 28 des Fahrzeugsmotors 12 über eine Hauptkupplung 14 antriebsmäßig gekuppelt ist, während eine Ausgangswelle 20 der Hilfsgruppe 16B gewöhnlich mittels einer Antriebswelle 24 mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs betriebsmäßig verbunden ist. Die Hilfsgruppe 16B ist ein Splitter, vorzugsweise der kombinierten Range- und Split-Bauart, wie in den US-Patentschriften Nr. 4 754 665 und 5 390 561 beschrieben.
Die von der Hauptgetriebegruppe 16 zur Verfügung stehenden Gangstufen können manuell dadurch ausgewählt werden, dass der Gangschalthebel 31 entsprechend dem vorgeschriebenen Schaltschema von Hand positioniert wird, um die speziell gewünschte Gangstufe der Hauptgruppe 16A einzulegen.
Das System kann Sensoren 30 (zur Erfassung der Motordrehzahl (ES)), 32 (zur Erfassung der Eingangswellendrehzahl (IS)) und 34 (zur Erfassung der Ausgangswellendrehzahl (OS)) enthalten, die für die jeweiligen Größen kennzeichnende Signale liefern. Wenn die Kupplung 14 vollständig eingerückt ist (d.h. kein Kupplungsschlupf) und in dem Getriebe ein Gang mit einem bekannten Übersetzungsverhältnis eingelegt ist, gilt bekanntermaßen ES = IS = OS∙GR (vgl. US-Patentschrift 4 361 060). Demgemäß können bei eingerückter Kupplung 14 die Motordrehzahl und die Eingangswellendrehzahl als gleich groß betrachtet werden. Der Sensor 32 für die Eingangswellendrehzahl kann weggelassen werden und diese durch die Motordrehzahl (ES) ersetzt werden, wie sie durch einen Sensor oder über einen Datenlink (DL) erfasst wird.
Der Motor 12 ist elektronisch gesteuert/geregelt, wozu ein elektronischer Controller 36 enthalten ist, der über einen elektronischen Datenlink (DL) Daten austauscht, der gemäß einem Standardindustrieprotokoll, wie beispielsweise SAE J-1922, SAE J-1939, ISO 11898 oder dergleichen, arbeitet. Die Fahrpedal-/Drosselklappenstellung (Anforderung durch den Fahrer) ist ein gewünschter Parameter zur Wahl von Schaltpunkten in anderen Steuerlogiken. Es kann ein gesonderter Fahrpedal-/Drosselstellungssensor 38 vorgesehen sein, oder die Fahrpedal-/Drosselstellung (THL) kann durch Auslesen aus dem Datenlink erfasst werden. Das Gesamtdrehmoment des Motors (T_EG) und das Reibungsgrundmoment des Motors (T_BEF) sind ebenfalls auf dem Datenlink erhältlich.
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 Zustand der Kupplung kann auch durch einen Vergleich der Motordrehzahl mit der Eingangswellendrehzahl ermittelt werden, falls beide Signale zur Verfügung stehen. Ein Hilfsgruppenaktuator 44, der einen Range-Schaltaktuator und einen Split-Aktuator 46 aufweist, ist dazu vorgesehen, die Rangekupplung und die Splitgruppenkupplung gemäß Ausgangsbefehlssignalen von der ECU 48 zu betätigen. Der Gangschalthebel 31 weist einen Knauf 50 auf, der einen Split-Wahlschalter 52 enthält, mittels dessen eine Absicht des Fahrers, einen Split-Schaltvorgang einzuleiten, erfasst werden kann.
Das System 10 kann eine Anzeigeeinheit 54 für den Fahrer enthalten, die eine graphische Darstellung des sechs Stellungen aufweisenden Schaltschemas mit einzeln beleuchtbaren Anzeigeelementen 56, 58, 60, 62, 64, und 66 enthält, die jeweils eine der wählbaren Gangschaltstellungen repräsentieren. Vorzugsweise kann jeweils die Hälfte der An zeigeelemente des Schaltschemas (d.h. 58A und 58B) einzeln beleuchtbar sein, um zu ermöglichen, dass die Anzeige den Fahrer über die Stellung des Gangschalthebels und des Splitters für die eingelegte Gangstufe informiert.
Das System enthält eine Steuereinheit oder ECU 48, vorzugsweise eine Mikroprozessor basierte Steuereinheit, von der Art, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 595 986, 4 361 065 und 5 335 566 veranschaulicht ist und die dazu dient, Eingangssignale 68 entgegenzunehmen und diese gemäß vorgegebenen logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale 70 an Systemaktuatoren, beispielsweise den Splitgruppenaktuator 46, den Motorcontroller 36, den Range-Gruppenumschaltaktuator und/oder die Anzeigeeinheit 54, auszugeben. Es kann ein gesonderter Systemcontroller verwendet werden, oder es kann auch der Motorcontroller ECU 36 benutzt werden, der über einen elektronischen Datenlink kommuniziert.
Wie in der US-Patentschrift Nr. 5 651 292 und in der parallel anhängigen Patentanmeldung mit der U.S. Serial Nr. 08/597,304 (die auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung lautet) veranschaulicht, ist der Split-Aktuator 46 vorzugsweise eine Dreistellungen aufweisende Vorrichtung, die es gestattet, eine Neutralstellung der Splitgruppe zu wählen und aufrechtzuerhalten. Alternativ kann eine „Pseudo"-Split-Neutralstellung dadurch geschaffen werden, dass der Split-Aktuator entregt wird, wenn sich die Split-Kupplung in einer nicht eingerückten Zwischenstellung befindet.
Der Aufbau des Getriebes 16 in der kombinierten Range- und Split-Bauart mit zehn Vorwärtsgängen ist auf schemati sierte Weise in 3 veranschaulicht. Getriebe dieser allgemeinen Bauart sind in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5 000 060, 5 370 013 und 5 390 561 beschrieben.
Das Getriebe 16 enthält eine Hauptgruppe 16A und eine Hilfsgruppe 16B, die beide innerhalb eines Gehäuses untergebracht sind, das eine vordere Stirnwand 16C, die durch das Kupplungsgehäuse gebildet sein kann, und eine hintere Stirnwand 16D, jedoch (in dieser speziellen Ausführungsform) keine Zwischenwand aufweist.
Die Eingangswelle 26 trägt ein drehfest an dieser angebrachtes Eingangszahnrad 76 und bildet eine sich nach hinten öffnende Aufnahmetasche, in der ein einen verminderten Durchmesser aufweisender Fortsatz der Ausgangswelle 20 geführt ist. In der Aufnahmetasche oder der Sackbohrung kann eine reibungsarme Buchse oder dergleichen vorgesehen sein. Das hintere Ende der Eingangswelle 26 ist durch Lager 78 in der vorderen Stirnwand 16C gelagert, während das hintere Ende der Ausgangswelle 20 durch eine Lageranordnung 80 in der hinteren Stirnwand 16D gelagert ist.
Die Hauptwelle 82, die Hauptwellenkupplungen 84 und 86 sowie eine Hauptwellen-Splitkupplung 88 trägt, ist in Gestalt eines im Wesentlichen rohrförmigen Körpers ausgebildet, der eine außen keilverzahnte Außenoberfläche und eine sich in Axialrichtung erstreckende Durchgangsbohrung zur Durchführung der Ausgangswelle 20 aufweist. Zum Schalten der Kupplungen 84 bzw. 86 sind Schaltgabeln 90 und 92 vorgesehen (siehe 5A). Die Hauptwelle 82 ist unabhängig von der Eingangswelle 26 und der Ausgangswelle 20 relativ zu diesen drehbar und vorzugsweise frei, eine begrenzte Radialbewegung in Bezug auf diese auszuführen.
Die Hauptgruppe 16A enthält zwei im Wesentlichen identische Hauptgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 94, von denen jede eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 96 aufweist, die daran befestigte Vorgelegewellenzahnräder 98, 100, 102, 104 und 106 trägt. Die Zahnradpaare 98, 100, 102, 104 und 106 kämmen ständig mit dem Eingangszahnrad 76, mit Hauptwellenzahnrädern 108 und 110 bzw. mit einem (nicht veranschaulichten) lose laufenden Zwischenzahnrad, das mit einem Rückwärtsgang-Hauptwellenzahnrad 112 kämmend in Eingriff steht.
Die Hauptgruppen-Vorgelegewelle 96 ragt nach hinten in die Hilfsgruppe hinein, wo ihr hinteres Ende unmittelbar oder mittelbar in der hinteren Gehäusestirnwand 16D gelagert ist.
Die Hilfsgruppe 16B des Getriebes 16 enthält zwei im Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 114, zu denen jeweils eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 116 gehört, die mit ihr umlaufende Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 118, 120 und 122 trägt. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnradpaare 118, 120 und 122 stehen in Dauereingriff mit einem Split-Zahnrad 124, einem Split-/Rangezahnrad 126 bzw. einem Range-Zahnrad 128. Die Split-Kupplung 88 ist mit der Hauptwelle 82 drehfest verbunden, um wahlweise entweder das Zahnrad 124 oder das Zahnrad 126 an diese anzukuppeln, während eine synchronisierte Range-Kupplung 130 mit der Ausgangswelle 120 fest verbunden ist, um wahlweise entweder das Zahnrad 126 oder das Zahnrad 128 an diese anzukuppeln.
Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellen 116 haben eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt und weisen eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme hinterer Verlängerungen der Hauptgruppen-Vorgelegewellen 96 auf. Lager oder Buchsen sind dazu vorgesehen, die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 116 auf der Hauptgruppen-Vorgelegewelle 96 drehbar zu lagern.
Die Split-Klauenkupplung 88 ist durch eine zweiseitig wirkende, nicht synchronisierte Kupplungseinrichtung gebildet, die wahlweise zur Verbindung entweder des Zahnrads 126 oder des Zahnrads 124 mit der Hauptwelle 82 in die äußerst rechte bzw. die äußerst linke Stellung oder in eine Zwischenstellung positioniert werden kann, in der weder das Zahnrad 124 noch das Zahnrad 126 an die Hauptwelle angekuppelt ist. Die Splitgruppen-Klauenkupplung 88 wird in Axialrichtung mittels einer Schaltgabel 98 positioniert, die durch einen Dreistellungsaktuator, etwa einen Kolbenkaktuator, gesteuert ist, der auf einen fahrerbetätigten Auswahlschalter, beispielsweise einen auf dem Schaltknauf angeordneten Druckknopf oder dergleichen, wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, und auf von der ECU 48 herrührende Steuersignale anspricht (vgl. US-Patentschrift 5 661 998). Die zwei Stellungen aufweisende synchronisierte Range-Kupplungseinrichtung 130 ist eine Zweistellungskupplung, die wahlweise entweder in ihre äußerst rechte oder äußerst linke Stellung positioniert werden kann, um 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-Kolbeneinrichtung betätigt wird. Jeder Kolbenaktuator kann durch einen funktionsmäßig gleichwirkenden Aktuator, beispielsweise einen Kugelumlaufspindelmechanismus, einen Kugelrampenmechanismus oder dergleichen, ersetzt werden.
Durch entsprechende wahlweise axiale Positionierung entweder der Split-Kupplung 88 und/oder der Range-Kupplung 130 in deren vordere und/oder hintere Axialstellungen können vier voneinander verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Hauptwellendrehbewegung und der Ausgangswellendrehbewegung eingestellt werden. Dementsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 16B eine Hilfsgruppe in der kombinierten Range- und Split-Bauart mit drei Schaltebenen, die vier wählbare Gangstufen oder Antriebsübersetzungen zwischen deren Eingang (Hauptwelle 82) und deren Ausgang (Ausgangswelle 20) zur Verfügung stellt. Die Hauptgruppe 16A stellt einen Rückwärtsgang und drei potentiell wählbare Vorwärtsgänge bereit. Jedoch wird einer der auswählbaren Vorwärtsgänge der Hauptgruppen, nämlich die dem Hauptwellenzahnrad 110 zugeordnete untere Vorwärtsgangstufe, in dem hohen Bereich nicht benutzt. Demgemäß wird das Getriebe 110 richtigerweise als ein Getriebe des Typs „(2 + 1) × (2 × 2)" bezeichnet, das abhängig davon, ob es wünschenswert und praktikabel ist, den niedrigsten Gang zu splitten, neun oder zehn wählbare Vorwärtsgänge liefert.
Ein Split-Schaltvorgang des Getriebes 16 wird als Reaktion auf eine Auslösung mittels eines durch den Fahrzeugführer betätigten Split-Schaltknopfes 52 oder dergleichen, gewöhnlich eines auf dem Schalthebelknauf angeordneten Schaltknopfes durchgeführt, während die Betätigung der Umschalteinrichtung für die Range-Kupplung automatisch in Abhängigkeit von einer Bewegung des Gangschalthebels zwischen der mitteleren und der äußerst rechten Gasse des Schaltschemas anspricht, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Alternativ kann die Split-Umschaltung auch automati siert sein (vgl. US-Patentschrift 5 435 212). Range-Schaltvorrichtungen dieser allgemeinen Bauart sind herkömmlich 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 .
Wenngleich die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform eines Gruppen- oder Verbundgetriebes veranschaulicht ist, das keine Zwischenwand aufweist, ist die vorliegende Erfindung gleichfalls auf Getriebe der Bauweise anwendbar, wie sie in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 4 754 665, 5 193 410 und 5 368 145 veranschaulicht sind.
In sonstigen handgeschalteten Getrieben werden die Split-Kupplungen mittels Zweistellungsaktuatoren betätigt und sind deshalb mit einem relativ geringen Zahnflankenspiel versehen (d.h. einem Spiel von ungefähr 0,008 – 0,012 Zoll bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 3,6 Zoll), um eine übermäßig raue Splitschaltung zu vermeiden. Typischerweise würden bei dem oben angegebenen Spiel und den üblichen Eingriffskräften die Kupplungszähne bei einem Synchronitätsfehler der Eingangswelle von mehr als ungefähr 60 U/min ratschen oder „krachen" („Zahn-auf-Zahn-stoßen"), und ein Einrücken der Kupplung käme nicht zustande.
Wie an sich bekannt ist (vgl. US-Patentschrift 5 052 535), ist die zulässige relative Drehgeschwindigkeit, bei der die formschlüssigen Kupplungen noch ordnungsgemäß einrücken, d.h. ein ausreichendes Eindringen der Kupplungszähne stattfindet, eine direkt proportionale Funktion des gesamten wirksamen Spiels in dem Kupplungssystem. Die maximal zulässigen asynchronen Bedingungen, bei denen ein Ein rücken der Kupplung erlaubt ist, werden im Hinblick auf den rauesten Kupplungseinrückvorgang gewählt, der noch akzeptabel ist.
Bei Geschwindigkeitswechselgetrieben, die nicht synchronisierte formschlüssige Kupplungseinrichtungen verwenden, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge, ist bei einem vorgegebenen Gesamtspiel (d.h. einem vorgegebenen maximal zulässig harten Kupplungseinrückvorgang) der Bereich der asynchronen Bedingungen, bei denen die Kupplungselemente noch miteinander in Eingriff kommen, oft schmäler als dies unter gewissen Bedingungen erwünscht ist, was das Schalten schwieriger gestaltet.
Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und wie in der vorerwähnten US-Patentschrift 5 651 292 näher beschrieben, weisen die miteinander in Eingriff kommenden Kupplungsverzahnungen, die an der Split-Kupplung 88 und an dem Split-Zahnrad 124 sowie dem Split-/Range-Zahnrad 126 ausgebildet sind, ein verhältnismäßig großes Spiel, (d.h. etwa 0,020 – 0,060 Zoll bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 3,6 Zoll), wodurch sichergestellt ist, dass annähernd jede mit voller Kraft versuchte Splitschaltung auch vollendet wird.
Die Kupplung 88 wird mittels einer Schaltgabel 98 bewegt, die an der Kolbenstange 140 der Kolbenaktuatoreinrichtung 142 befestigt ist, (siehe 4). Die Aktuatoreinrichtung 142 kann ein üblicher Dreistellungsaktuator (vgl. US-Patentschrift Nr. 5 054 591) oder ein Aktuator der Bauart sein, die in der US-Patentschrift Nr. 5 682 790 oder 5 661 998 veranschaulicht ist, bei dem eine Pulsweitenmodulationsbeaufschlagung einer wahlweise mit Druck beauf schlagbaren bzw. druckentlastbaren Kammer 144 dazu verwendet werden kann, um die drei Split-Stellungen (L, N, H) der Schaltgabel einzustellen.
Der Split-Kupplungsaktuator 142 ist vorzugsweise in der Lage, mittels eines Speisedrucks, beispielsweise durch Pulsweitenmodulation, eine veränderliche Kraft auszuüben. Eine Kraft, die kleiner ist als die volle Kraft, kann verwendet werden, wenn die Kupplung ausgerückt wird und/oder wenn synchrone Bedingungen nicht verifiziert werden können.
Der Controller 48 ist mit logischen Regeln ausgestattet, gemäß denen für den Fall, dass die Hauptgruppe eingerückt ist, ein Schaltvorgang aus der Split-Leerlaufstellung in eine ausgewählte Split-Zielgangstufe hinein derart eingeleitet wird, dass unter normalen Bedingungen, einschließlich einer ordnungsgemäßen Steuerung der Kraftstoffbelieferung durch den Fahrer, der Synchronfehler (der gleich der Eingangswellendrehzahl abzüglich des Produktes aus der Ausgangswellendrehzahl und dem Übersetzungsverhältnis der Zielgangstufe des Getriebe ist) erwartungsgemäß gleich einem oder kleiner als ein Wert ist, der ausgewählt ist, um ein sanftes Schalten mit hoher Qualität zu ergeben ((IS-OS∙GR))= FEHLER ≤ REF). Die zeitliche Abstimmung geschieht im Hinblick auf erfasste/erwartete Wellendrehzahlen, Wellenbeschleunigung/-verzögerung und Aktuatoransprechzeiten.
In bestimmten Situationen erkennen die logischen Regeln Betriebsbedingungen, bei denen das bevorzugte oder standardmäßige Synchronfenster (d.h. IS = (OS∙GR) ± 60 U/min) erweitert werden muss, um einen Split-Schaltvorgang zu vollenden, selbst wenn dabei die Schaltqualität leidet.
Dieses Situationen, wie sie gewöhnlich mit Hochschaltvorgängen verbunden sind, umfassen Fälle, wenn ein Schaltvorgang bei niedriger Motordrehzahl gestartet wird, bei der die erwartete Motordrehzahl bei Vollendung des Schaltvorgangs unerwünscht niedrig sein wird, wenn die Verzögerung der Ausgangswelle relativ hoch ist (dOS/dt < REF), wenn die Verzögerung des Motors relativ gering ist (dES/dt > REF) und/oder wenn sich der Absolutbetrag des Synchronfehlers nicht mit einer akzeptablen Geschwindigkeit an den Normalwert annähert.
Die Stellung des Gangschalthebels 31 oder der dadurch gesteuerten Schalteinrichtung 32 kann mittels einer Stellungssensoreinrichtung erfasst werden. Im Stand der Technik sind unterschiedliche Postionen erfassende Einrichtungen bekannt, von denen ein bevorzugte Bauart in der US-Patentanmeldung mit der U.S. Serial Nr. 08/695,052 veranschaulicht ist, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung lautet.
Es wird nun auf die 5A und 5B Bezug genommen, in denen die Schalteinrichtung 32 in Form einer eine einzelne Schaltwelle enthaltenden Schaltwelleneinrichtung 160 veranschaulicht ist, die eine Welle 162 aufweist, die in Abhängigkeit von X-X-Bewegungen des Gangschalthebels 31 verdrehbar und in Abhängigkeit von Y-Y-Bewegungen des Gangschalthebels 31 axial verschiebbar ist. Einrichtungen dieser Art sind im Detail in der vorerwähnten US-Patentschrift 4 920 815 beschrieben.
Die Schaltwelle 162 trägt die wahlweise axial mit dieser bewegbaren Hauptgruppenschaltgabeln 90 und 92 sowie ein Schaltblockelement 164 zur Aufnahme eines Schaltfingers oder dergleichen. Zwei Spulen 166 und 168 geben zwei Signale (zusammengefasst GR) ab, die für die axiale Stellung und die Dreh- oder Winkelstellung der Welle 162 und somit für die Stellung des Gangschalthebels 31 bezüglich des in 2 dargestellten Schaltschemas kennzeichnend sind. Vorzugsweise kann auch die Änderungsrate der Stellung (dGR/dt) ermittelt und zur Verbesserung von Schaltvorgängen des Systems 10 verwendet werden.
Falls, um ein Beispiel zu geben und Bezug nehmend auf 2, die Stellung des Gangschalthebels erfasst werden kann, entfällt die Notwendigkeit, an dem Punkt AR einen ortsfesten Schalter oder dergleichen vorzusehen, um die erforderliche Einleitung einer Umschaltung zwischen dem niedrigen Bereich und dem hohen Bereich zu erkennen. Da physikalische Schalter nicht mehr erforderlich sind, kann ferner die Position in dem Schaltschema, bei der eine Bereichsumschaltung angefordert wird, verändert werden, beispielsweise zu den Punkten 180, 182 oder 184 verschoben 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 Bereich unwahrscheinlich, und der Punkt zum Einleiten eines automatischen Range-Schaltvorgangs kann in die Position 184 (von dem erwarteten Gangschalthebelweg weg) bewegt werden, um eine unbeabsichtigte Aktivierung einer Range-Umschaltung zu verhindern. In dem sechsten (6.) Gang und bei einer hohen Motordrehzahl ist eine Umschaltung in den hohen Bereich wahrscheinlich, und durch Verschieben des Punktes zum Einleiten einer automatischen Bereichsumschaltung zu der Position 180 wird ein schnelleres Einleiten eines Range-Schaltvorgangs ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es dem Fahrzeugführer/der Fahrzeugführerin erlaubt, die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor zu steuern, es sei denn, dass die augenblicklichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, dass seine/ihre Betätigung des Fahrpedals ein Einrücken der Split-Klauenkupplungen, die der momentan einzulegenden Zielgangstufe zugeordnet sind, nicht gestattet. Falls die Betriebsbedingungen, einschließlich der Einstellung des Fahrpedals durch den Fahrzeugführer, anzeigen, dass der Fahrzeugführer einen Split-Schaltvorgang, einschließlich eines relativ rauen Schaltvorgangs, in eine Zielgangstufe abschließen wird, wird der Motor entsprechend der von dem Fahrzeugführer vorgegebenen Fahrpedalstellung mit Kraftstoff beliefert. Falls dies nicht der Fall ist, kann während einiger oder aller Schaltvorgänge eine automatische Kraftstoffversorgung des Motors stattfinden. Falls die Splitgruppe zeitlich vor der Hauptgruppe geschaltet wird, wie dies bevorzugt ist, behält der Fahrzeugführer die vollständige Kontrolle über die Kraftstoffbelieferung des Motors, um den Schaltvorgang durch Einrücken der Hauptgruppe zu vollenden.
Der Einrückzustand der Hauptgetriebegruppe 16A (d.h., ob ein Gang eingelegt ist oder Leerlauf vorliegt) stellt für das System 10 einen wichtigen Steuerparameter dar. Wenn beispielsweise eine Leerlaufstellung der Hauptgruppe erfasst wird, kann die Splitgruppe veranlasst werden, mit voller Kraft einzurücken, unabhängig davon, ob synchrone Bedingungen vorliegen oder fehlen. Auch veranlasst das System, wenn die Hauptgruppe eingerückt ist, während der Splitter im Leerlauf steht, kein Einrücken des Splitters, bis im Wesentlichen Synchronität erkannt ist, woraufhin das System dann erforderlichenfalls eine automatische Kraftstoffsteuerung einleiten kann. Es ist natürlich 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 erster schmaler Bereich oder ein schmales Band 202 und ein zweiter breiterer Bereich oder ein breiteres Band 204 vertikaler Verstellungen von dem Verbindungsabschnitt 200 aus dazu benutzt festzustellen, ob sich die Hauptgruppe im Leerlauf oder nicht im Leerlauf befindet. Wenn nicht bestätigt wird, dass die Hauptgruppe im Hauptgruppenleerlauf steht, ist das Leerlaufbetätigungsband das schmälere Band 202. Dadurch wird sichergestellt, dass die Hauptgruppe 16A tatsächlich im Leerlauf steht, bevor ein Hauptgruppenleerlaufzustand erklärt wird. Wenn bestätigt ist, dass sich die Hauptgetriebegruppe 16A im Leerlauf befindet, ist das Leerlaufbestätigungsband das breitere Band 204. Dies stellt sicher, dass ein einfaches Überschwingen über die Leerlaufstellung hinaus oder ein Ratschen der Hauptgruppenklauenkupplungen nicht fälschlicherweise als ein eingerückter Zustand der Hauptgruppe interpretiert wird.
Ein Erkennen, dass der Gangschalthebel an der Stelle 206 steht, wird immer als Hauptgruppenleerlauf interpretiert, während ein Erkennen, dass sich der Gangschalthebel an der Stelle 208 befindet, immer so interpretiert wird, dass die Hauptgruppe eingerückt ist. Wenn aber festgestellt wird, dass sich der Gangschalthebel an der Stelle 210 befindet, bewirkt dies keine Änderung einer vorhergehenden Bestimmung eines Leerlaufzustandes oder eines eingerückten Zustandes.
Andere Fahrzeugbetriebsbedingungen als der augenblicklich eingerückte oder der Leerlaufzustand der Hauptgruppe 16A oder zusätzliche Fahrzeugbetriebsbedingungen können dazu verwendet werden, die Breite der Leerlaufbestimmungsbänder zu verändern.
In dem veranschaulichten Getriebesystem 10 kann der Systemcontroller 48 ausgehend von dem Schaltwellenpositionssensor 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, dass keine Range-Umschaltung erfolgt) und welche Motordrehzahl erforderlich ist, um das Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) bei der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (wie sie durch die Ausgangswellendrehzahl OS gekennzeichnet ist) zu vollenden. Wenn es scheint, dass die durch den Fahrzeugführer vorgegebene Kraftstoffzufuhranforderung (die Fahrpedal-/Drosselstellung THL) eine 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 wird, 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 (vgl. US-Patentschrift 4 493 228) dazu verwendet, die Steuerung der Kraftstoffbelieferung an den Fahrer/Fahrzeugführer zurückzugeben.
Wie oben erwähnt, können selbst die besten pneumatischen, elektrischen, hydraulischen und/oder mechanischen Klauenkupplungsschaltsysteme scheitern, falls der Fahrer den Motor nicht auf die richtige Synchrondrehzahl bringt. Falls ein Fahrer bei einer Hochschaltung die Kraftstoffzufuhr zu früh (vor dem Kupplungseingriff) wieder anwendet, schlägt der Schaltvorgang fehl, weil die Zufuhr des Kraftstoffs und die nachfolgende Erhöhung der Motordrehzahl den Motor weiter weg von der gewünschten Synchrondrehzahl treibt, oder falls die Motorverzögerung zu schnell ist, kann die Kupplung nicht in Eingriff kommen, weil das System den Synchronpunkt zu schnell passiert. Falls der Fahrer bei der Herunterschaltung nicht ausreichend Gas gibt, um den Motor auf die Synchrondrehzahl zu beschleunigen, kommt die Kupplung nicht in Eingriff, oder falls der Fahrer zu viel Gas gibt, beschleunigt der Motor über die gewünschte Synchrondrehzahl hinaus, und die Kupplung kommt nicht in Eingriff.
Der Steueralgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Anzahl von Eingangssignalen, um zu ermitteln, wenn der Fahrer nicht in einer Weise reagiert, die der einrückenden Klauenkupplung, die der Zielgangstufe zugeordnet ist, ermöglicht, in Eingriff zu kommen. Wenn diese Bedingung identifiziert ist, setzt die Steuerung (vorzugsweise über den Kommunikationslink SAE J-1939) die Aktionen des Fahrers außer Kraft und steuert automatisch die Kraftstoffbelieferung des Motors in einer Weise, so dass der Schaltvorgang zu Ende geführt werden kann.
Die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist gestaltet worden, um lediglich dann einzugreifen, wenn festgestellt wird, dass die Fahrpedalsteuerungsaktionen des Fahrers sich auf eine Vollendung des gerade stattfindenden Schaltvorgangs störend auswirken.
Beispielsweise verwendet das System bei Hochschaltungen die Eingangswellendrehzahl, Ausgangswellendrehzahl und Fahrpedalanforderung, um festzustellen, ob es eine automatische Motorkraftstoffzufuhrsteuerung herbeiführen sollte. Bei einer Herunterschaltung verwendet das System eine Kombination der Fahrpedalanforderung, Motorbeschleunigung (dES/dt), Ausgangswellendrehzahl und Motordrehzahl um festzustellen, ob eine automatische Motorkraftstoffzufuhrsteuerung eingeleitet werden sollte. Vorzugsweise überprüft die Steuerlogik bei Herunterschaltungen die Beschleunigungsrate des Fahrzeugs (dOS/dt) und die Nähe zu der maximalen Motordrehzahl, um festzustellen, ob eine automatische Motorkraftstoffzufuhrsteuerung herbeigeführt werden sollte. Bei Range-Herunterschaltungen findet eine automatische Motorkraftstoffzufuhrsteuerung statt, falls der Fahrer die Hauptgruppe 16A weit außerhalb der Synchronität einrückt. Falls dies auftritt, wird sofort eine automatische Motorsteuerung herbeigeführt, um sicherzustellen, dass die Range-Kupplung in Eingriff kommt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltlogik derart zeitlich abgestimmt, dass der Splitter während eines Verbundschaltvorgangs normalerweise vor der Hauptgruppe in Eingriff kommt. Falls die Hauptgruppe ausgerückt ist, wird der Splitter veranlasst, ohne Rücksicht auf syn chrone Bedingungen einzurücken. Die ECU übernimmt die Kraftstoffzufuhrsteuerung von dem Fahrzeugführer lediglich, um eine Split-Schaltung zu vollenden, wenn die Hauptgruppe eingerückt ist (bei sämtlichen Schaltvorgängen, bei denen lediglich der Splitter geschaltet wird, und lediglich bei denjenigen Verbundschaltvorgängen, bei denen der Fahrer es schafft, dem Splitter zuvorzukommen), und in diesem Fall nur dann, wenn der Fahrzeugführer seine Aufgabe der Kraftstoffzufuhrsteuerung sehr schlecht erfüllt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es bei einem Verbundschaltvorgang, falls der Splitter dem Fahrzeugführer zuvorkommt, dem Fahrzeugführer vollständig selbst überlassen, die Kraftstoffzufuhr zu steuern, um den Schaltvorgang durch Einrückung der Hauptgruppe zu Ende zu führen.
Demgemäß ist ersichtlich, dass eine neue und verbesserte Kraftstoffzufuhrsteuerung geschaffen ist, die eine hilfsunterstützte Schaltung in Form einer automatischen Kraftstoffzufuhrsteuerung lediglich dann bereitstellt, wenn dies erforderlich ist, um zu ermöglichen, dass ein Schaltvorgang in eine Zielgangstufe zu Ende geführt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit einem gewissen Grand an Einzelheiten beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich Beispielszwecken dient und das zahlreiche Änderungen in Bezug auf die Form und im Detail möglich sind, ohne dass von dem Schutzumfang der Erfindung, wie nachfolgend beansprucht, abgewichen wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines durch eine Fahrzeugsteuereinheit unterstützten, manuell geschalteten Getriebesystems (10) während eines Versuchs eines Fahrzeugführers, eine Zielgangstufe (GR_T) einzurücken, wobei das Getriebesystem aufweist: eine vom Fahrzeugführer einstellbare Gasanforderungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Signals, das die vom Fahrzeugführer angeforderte Kraftstoffbelieferung des Motors (THL) kennzeichnet, einen durch Kraftstoffbelieferung gesteuerten/geregelten Motor (12), einen Motorcontroller (36) zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von Befehlssignalen, wobei der Motorcontroller (36) wenigstens einen Betriebsmodus, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors entsprechend der Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung durch den Fahrzeugführer vorgenommen wird, und wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors derart bewerkstelligt wird, um einen angeforderten Wert der Motordrehzahl (ES) zu erreichen, ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe (16), das eine durch den Motor (12) angetriebene Eingangswelle (26), eine Ausgangswelle (20) sowie mehrere wahlweise eingerückte und ausgerückte Gangstufen zur Schaffung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswellendrehzahl und der Ausgangswellendrehzahl (IS/OS) aufweist, wobei die Gangstufen durch Einrückung wenigstens eines ausgewählten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungsglieder eingelegt werden, wobei die Steuereinheit (48) Eingangssignale, die Fahrzeugbetriebsbedingungen, einschließlich wenigstens einer der Bedingungen (i) Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL), (ii) Motordrehzahl (ES), (iii) Eingangswellendrehzahl (IS) und/oder (iv) Ausgangswellendrehzahl (OS), entgegennimmt und diese entsprechend logischen Regeln verarbeitet, um Befehlssignale an wenigstens den Motorcontroller (36) auszugeben, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmung, ob der Fahrzeugführer versucht, eine bestimmte Zielgangstufe (GR_T) einzurücken; Feststellung, ob die momentane Motordrehzahl und die momentane 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, Anweisung des Motorcontrollers (36), den Motor (12) entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung mit Kraftstoff zu beliefern, wodurch dem Fahrzeugführer ermöglicht wird, die Kraftstoffbelieferung des Motors zu steuern; und lediglich für den Fall, dass die Motordrehzahl und die Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung das Einrücken der Zielgangstufe verhindern, Anweisung des Motorcontrollers (36), die Kraftstoffbelieferung des Motors (12) entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung zu beenden und statt dessen den Motor (12) derart mit Kraftstoff zu beliefern, um einen angeforderten Motordrehzahlwert zu erreichen, der bestimmt ist, um das Einrücken der Zielgangstufe zu ermöglichen, wodurch Aktionen des Fahrzeugführers umgangen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (48) auf einem Mikroprozessor basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (48) über einen elektronischen Datenlink (DL) kommuniziert, der einem von der Industrie anerkannten Protokoll entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der angeforderte Motordrehzahlwert in Abhängigkeit von den nummerischen Werten der Zielgangstufe (GR_T) und der Ausgangswellendrehzahl (OS) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Feststellung, ob die momentane Motordrehzahl (ES) und die momentane Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) das Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) verhindern, in Abhängigkeit von drei oder mehreren der Größen Motordrehzahl (ES), Änderungsrate der Motordrehzahl, Ausgangswellendrehzahl (OS), Änderungsrate der Ausgangswellendrehzahl und/oder Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (16) durch ein Verbundgetriebe gebildet ist, das eine Hauptgetriebegruppe (16A) aufweist, die mit einer Hilfsgetriebegruppe (16B) in Serie verbunden ist, wobei die Hauptgetriebegruppe mittels eines vom Fahrzeugführer betätigten Gangschalthebels (31) geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (16) eine Hauptgetriebegruppe (16A) und eine Split-Gruppe aufweist, wobei der Motorcontroller (36) lediglich dann angewiesen wird, den Motor (12) derart mit Kraftstoff zu beliefern, um einen angeforderten Motordrehzahlwert zu erreichen, der bestimmt ist, um ein Einrücken der Zielgang stufe (GR_T) zu ermöglichen, wenn die Hauptgruppe (16A) eingerückt und die Split-Gruppe nicht eingerückt ist.
Durch eine Fahrzeugsteuereinheit unterstütztes, manuell geschaltetes Getriebesystem (10), das aufweist: eine vom Fahrzeugführer einstellbare Gasanforderungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Signals, das die Anforderung des Fahrzeugführers zur Kraftstoffbelieferung des Motors (THL) kennzeichnet, einen durch Kraftstoffbelieferung gesteuerten/geregelten Motor (12), einen Motorcontroller (36) zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von Befehlssignalen, wobei der Motorcontroller (36) wenigstens einen Betriebsmodus, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung vorgenommen wird, und wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung des Motors derart bewerkstelligt wird, um einen angeforderten Wert der Motordrehzahl (ES) zu erreichen, ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe, das eine durch den Motor (12) angetriebene Eingangswelle (26), eine Ausgangswelle (20) und mehrere wahlweise eingerückte und ausgerückte Gangstufen zur Schaffung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswellendrehzahl und der Ausgangswellendrehzahl (IS/OS) aufweist, wobei die Gangstufen durch Einrücken wenigstens eines ausgewählten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungsglieder eingelegt werden, wobei die Steuereinheit Eingangssignale, die Fahrzeugbetriebsbedingungen kennzeichnen, einschließlich wenigstens einer der Bedingungen (i) Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL), (ii) Motordrehzahl (ES), (iii) Eingangswellendrehzahl (IS) und (iv) Ausgangswellendrehzahl (OS), entgegennimmt und diese entsprechend logischen Regeln verarbeitet, um Be fehlssignale an wenigstens den Motorcontroller (36) auszugeben, wobei das System aufweist: Mittel zur Bestimmung, ob der Fahrzeugführer versucht, eine bestimmte Zielgangstufe (GR_T) einzurücken; Mittel zur Feststellung, ob die momentane Motordrehzahl (ES) und momentane Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) ein Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) verhindern; Mittel, die für den Fall, dass die momentane Motordrehzahl (ES) und die momentane Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) das Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) nicht verhindern, wirksam werden, um den Motorcontroller (36) anzuweisen, den Motor (12) entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung mit Kraftstoff zu beliefern, wodurch dem Fahrzeugführer ermöglicht wird, die Kraftstoffbelieferung des Motors zu steuern; und Mittel, die lediglich für den Fall, dass die momentane Motordrehzahl (ES) und Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) ein Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) verhindern, wirksam werden, um den Motorcontroller (36) anzuweisen, die Kraftstoffbelieferung des Motors (12) entsprechend der vom Fahrzeugführer vorgegebenen Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung zu beenden und statt dessen den Motor (12) derart mit Kraftstoff zu beliefern, um einen angeforderten Motordrehzahlwert zu erreichen, der derart bestimmt ist, um das Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) zu ermöglichen, wodurch Aktionen des Fahrzeugführers umgangen werden.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (48) eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit ist.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (48) über einen elektronischen Datenlink (DL) kommuniziert, der einem von der Industrie anerkannten Protokoll entspricht.
System nach Anspruch 8, wobei der angeforderte Motordrehzahlwert in Abhängigkeit von den nummerischen Werten der Zielgangstufe (GR_T) und der Ausgangswellendrehzahl (OS) ermittelt wird.
System nach Anspruch 8, wobei die Feststellung, ob die momentane Motordrehzahl (ES) und Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) das Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) verhindern in Abhängigkeit von drei oder mehreren der Größen Motordrehzahl (ES), Änderungsrate der Motordrehzahl, Ausgangswellendrehzahl (OS), Änderungsrate der Ausgangswellendrehzahl und/oder Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung (THL) getroffen wird.
System nach Anspruch 8, wobei das Getriebe 16 durch ein Verbundgetriebe gebildet ist, das eine Hauptgetriebegruppe (16A) aufweist, die mit einer Hilfsgetriebegruppe (16B) in Serie verbunden ist, wobei die Hauptgetriebegruppe mittels eines vom Fahrzeugführer betätigten Gangschalthebels (31) geschaltet wird.
System nach Anspruch 8, wobei das Getriebe (16) eine Hauptgetriebegruppe (16A) und eine Split-Gruppe aufweist, wobei der Motorcontroller (36) lediglich dann ange wiesen wird, den Motor (12) derart mit Kraftstoff zu beliefern, um einen angeforderten Motordrehzahlwert zu erreichen, der derart bestimmt ist, um ein Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) zu ermöglichen, wenn die Hauptgruppe (16A) eingerückt und die Split-Gruppe nicht eingerückt ist.
Computerprogrammprodukt zur Steuerung eines durch eine Fahrzeugsteuereinheit unterstützten, manuell geschalteten Getriebesystems (10), das eine Implementierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bildet.