WO1987000806A1 - Control system for automatic gear-changing on multiple-speed gearboxes - Google Patents

Control system for automatic gear-changing on multiple-speed gearboxes Download PDF

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WO1987000806A1
WO1987000806A1 PCT/EP1986/000456 EP8600456W WO8700806A1 WO 1987000806 A1 WO1987000806 A1 WO 1987000806A1 EP 8600456 W EP8600456 W EP 8600456W WO 8700806 A1 WO8700806 A1 WO 8700806A1
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WO
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gear
actuation
control device
changing
automatic
Prior art date
Application number
PCT/EP1986/000456
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English (en)
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Inventor
Gerold Bieber
Fritz Walter
Klaus Schweiger
Norbert Lemp
Klaus Wöhr
Horst Wuttke
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Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F16H61/68—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings
    • F16H61/682—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings with interruption of drive

Definitions

  • the invention relates to a control device for switching step change transmissions according to the preamble of claim 1.
  • Such a control device is known from the not previously published PCT / EP 85 00 124 for primarily multi-speed automatic transmissions. It is possible to determine the shift point as a function of the vehicle speed and load conditions - position of the accelerator pedal - and then to shift automatically in the range of the available gears. However, as further developed in the aforementioned document, it can also contribute to the determination of the switching point by the acceleration determined from the gearbox output speed.
  • Such control devices also enable a multi-speed transmission to be operated automatically, although the automated circuits do not yet optimally take into account all possible driving conditions. In special driving conditions, therefore, the driver's intervention in the automatic system by pressing z. B. the M button possible. Further manual downshifts and upshifts are carried out using the minus and plus buttons, so that the driver can master all, even the most complicated, driving conditions.
  • a free-wheeling effect and thus an economical driving style can be achieved if neither the gas nor the brake pedal is actuated and the clutch opens during a defined time.
  • a sensor for the steering deflection is arranged on the steering column or at another suitable location and connected to the electronic unit, signals dependent on the deflection can be used for sensible downshifts in the automatic driving range as a driver would otherwise in front of a corresponding one would switch back into cornering. In this way, a more suitable gear is also engaged for a new acceleration after the curve.
  • Fig. 2 insert in a flow chart with dynamics in a pedal operation
  • Fig. 3 insert in a flow chart taking into account the duration of operation.
  • the change-gear transmission 1 shown in Fig. 1 is a l ⁇ foundedes Synchrongetriebe- and consists of a 4 course basic gearbox 12 of a splitter section 13 and a divisional 'group 14. Furthermore, part of the transmission, a clutch 15 and a hydrodynamic torque converter 16 with Uberbrückungs- clutch 160, which is arranged between the motor 8 and the clutch 15. The gears are shifted via a switching device 18.
  • the electronic unit 2 receives, among other things, the signals about the speeds of the transmission output shaft 11 - sensor 21 - the turbine output shaft 17 - sensor 22 - and the secondary speed of the separating clutch 15, which for reasons of expediency 'on the gearwheel from the first constant on the countershaft - Sensor 23 - is removed.
  • the selector switch 3, 30 can be designed, for example, as a console switch 3 or push-button switch 30 and has the positions P (park) and / or R (reverse drive) and N (neutral) and D (forward drive) for the automatic range.
  • P park
  • R reverse drive
  • N neutral
  • D forward drive
  • M to minus or M to plus is downshifted or upshifted via one or more gears depending on the duration of actuation.
  • the switches or buttons for the transition from the automatic to a manual gearshift M and the actuating devices for manual gear changes - switches or the plus and minus buttons - can also be arranged directly on the steering wheel or in its area for better handling.
  • the throttle lever position 4 with the empty gas position 41, full throttle position 43 and a middle position 42 is entered into the electronic unit 2 via load switches 45, 46, wherein, if necessary, a stepless entry of the throttle lever position of the accelerator pedal is still possible.
  • 5 denotes a foot brake lever and 51 denotes the signal transmitter which, when actuated, passes one or more signals to the electronic unit 2 as a function of the actuation dynamics or the time of actuation.
  • a signal transmitter 61 on the actuating device for the motor brake 6 can also give such signals to the electronic unit 2.
  • a steering angle transmitter 73 which is arranged, for example, on the steering column 72 of a steering device 7, the steering deflection of a steering wheel 71 can be given signals in the electronic unit 2.
  • the actuating device for the engine brake 6 via signal transmitter 61 and the steering angle transmitter 73 of the steering device 7 simple signals during actuation or from a certain steering deflection on the steering wheel 71 or signals in Ab ⁇ depending on the duration of the actuation and / or the extent of actuation to the electronic unit.
  • These signals act as commands and are superimposed on the automatic gearshift, so that, for example, when the engine brake 6 is actuated and during the entire actuation period, all of the automatic gearshifts are prevented;
  • FIG. 2 shows a possible example of how the dynamics when actuating a pedal can be taken into account by inserting it into a flow diagram, alpha 1 being the angular acceleration and t being the time.
  • alpha 1 being the angular acceleration
  • t being the time.
  • the curve K times t - the product of a constant and the time - separates the range of dynamic from normal operation. Different commands can then be assigned depending on the answer.

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Description

Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten
J. von Stufenwechselgetrieben
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Schalten von Stufenwechselgetrieben nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Steuereinrichtung ist aus der nicht vorveröf¬ fentlichten PCT/EP 85 00 124 für vorrangig vielgängiger Automat¬ getriebe bekannt. Dabei ist es möglich, den Schaltpunkt in Ab¬ hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und von Lastzuständen - Stellung des Gaspedals - zu ermitteln und dann selbsttätig im Bereich der zur Verfügung stehenden Gänge zu schalten. Es kann aber auch, wie in der vorgenannten Schrift weiterentwickelt, zur Schaltpunktermittlung, die aus der Getriebeabtriebsdrehzahl er¬ mittelte Beschleunigung mitwirken.
Solche Steuereinrichtungen ermöglichen auch ein Vielgang- getriebe automatisch zu betreiben, obwohl die automatisierten Schaltungen noch nicht alle möglichen Fahrzustände in optimaler Weise berücksichtigen. In besonderen Fahrzuständen ist deshalb der Eingriff des Fahrers in die Automatik durch die Betätigung z. B. der Taste M möglich. Weitere manuelle Abwärts- und Hoch¬ schaltungen erfolgen über die Tasten Minus und Plus, so daß der Fahrer alle, auch die kompliziertesten Fahrzustände meistern kann.
Dieser Eingriff lenkt aber den Fahrer zu stark vom Geschehe auf der Straße ab, und die Vorteile einer automatischen Fahrweis gehen gerade in Situationen höchster Aufmerksamkeit verloren.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtun nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln und diese erhöhte Anforderung für den Fahrer einzuschränken und nach Mög¬ lichkeit durch eine noch bessere Anpassung der Steuereinrichtung an alle vorkommenden Fahrsituationen den Eingriff des Fahrers in die Automatik ganz überflüssig zu machen. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von An¬ spruch 1 erfüllt.
Durch die Bedienung - Betätigung aber auch bewußte Nichtbe¬ tätigung - des Fahrers von Lenkrad, Gaspedal, Betriebsbremse und Motorbremse, also alles Einrichtungen, die allein, aber auch in Verbindung zueinander zur Führung eines Kraftfahrzeuges nötig sind, können relativ früh, also vorausschauend viele Fahrsitua¬ tionen für die automatische Fahrweise erkannt werden. Wobei auch die bewußte Nichtbetätigung von einem, insbesondere aber von meh¬ reren Bedienelementen in bestimmten Fahrsituationen gleichfalls zur Auslösung von die Automatik überlagernden Befehlen führen kann. Die Verknüpfung der Bedienung des Kraftfahrzeuges mit sinn¬ vollen Befehlen und die Überlagerung der Automatik mit diesen Be¬ fehlen verbessert die Fahrweise im automatischen Bereich, so daß auf einen manuellen Eingriff durch den Fahrer ganz oder doch wei¬ testgehend verzichtet werden kann. Damit wird dem Fahrer beson- ders bei einer Fahrsituation, die seine ganze Aufmerksamkeit er¬ fordert, weiter entlastet, und es können auch ungeübtere Fahrer diese Situationen leichter beherrschen.
Mit den Ansprüchen 2 bis 9 wird die Erfindung in vorteil¬ hafter Weise weiter ausgestaltet.
Insbesondere bei Automatgetrieben mit einer Bestimmung des Schaltpunktes nach der errechneten Beschleunigung würde bei Mo¬ torbremsbetrieb eine nicht gewollte Hochschaltung erfolgen. Diese kann durch einen überlagerten Befehl verhindert werden, so daß das Bremsmoment erhalten bleibt.
Wird hingegen die Betriebsbremse dazugeschaltet, so ist hier eine erhebliche Geschwindigkeitsreduzierung erwünscht, die mit einer Rückschaltung und einer damit höheren Wirkung der Motor¬ bremse noch besser erreicht werden kann. Dabei kann der Umfang der Bremsung noch Einfluß ausüben auf die Rückschaltung - ein oder mehrere Gänge oder auch mehrmals rückschalten -. Wird nach einer Bremsung kurzfristig wieder Zugkraft benötigt, so stehen auch für eine erneute Beschleunigung geeignete Gänge zur Verfügung.
Wird die Betriebsbremse jedoch allein betätigt - eventuell Notbremsung -, so ist es besonders sinnvoll, die Schalteinrich¬ tung in Neutralstellung zu bringen, weil damit der Motor nicht mit abgebremst werden muß und bei einer erneuten Beschleunigung ein geeigneter Gang schneller eingelegt werden kann.
Ein Freilaufeffekt und damit eine ökonomische Fahrweise kann dann erzielt werden, wenn während einer definierten Zeit weder das Gas noch das Bremspedal betätigt ist und die Kupplung öffnet.
Wird an der Lenksäule oder an einer anderen geeigneten Stelle ein Sensor für den Lenkausschlag angeordnet und mit der elektronischen Einheit verbunden, so können vom Aμsschlag abhän¬ gige Signale für sinnvolle Rückschaltungen im automatischen Fahr¬ bereich so verwendet werden, wie ein Fahrer ansonst vor einer entsprechenden Kurvenfahrt zurückschalten würde. Für eine erneute Beschleunigung nach der Kurve ist auf diese Weise auch ein geeig¬ neterer Gang eingelegt.
Es ist bei Automatgetrieben bereits bekannt, die Lastanfor¬ derung zur Beeinflussung der Schaltpunkte in einfacher Weise von der Gashebelstellung abzuleiten und mit der Vollgasstellung eine Rückschaltung zu erzwingen - kick-down -. In besonders vorteil¬ hafter Weise kann der meist schon vorhandene Sensor oder Schalter am Gaspedal noch viel umfangreicher benützt werden. So kann zum Beispiel die Wandlerschaltkupplung geöffnet werden, wenn die Lastanforderung einen bestimmten Verstellweg überschreitet, oder es können noch alle die Automatik überlagernden Befehle aufgeho¬ ben werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Aus¬ führungsbeispielen und von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Steuereinrichtung in schematischer Darstel¬ lung;
Fig. 2 Einschub in ein Flußdiagramm mit Dynamik in einer Pedalbetätigung;
Fig. 3 Einschub in ein Flußdiagramm mit Berücksichtigung der Betätigungsdauer.
Das in der Fig. 1 dargestellte Stufenwechselgetriebe 1 ist ein lβgängiges Synchrongetriebe- und besteht aus einem 4gängigen Grundgetriebe 12 einer Splittgruppe 13 und einer Bereichs-' gruppe 14. Weiterhin gehört zum Getriebe eine Trennkupplung 15 und ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 16 mit Uberbrückungs- kupplung 160, der zwischen dem Motor 8 und der Trennkupplung 15 angeordnet ist. Die Gänge werden über eine Schalteinrichtung 18 geschaltet.
Die elektronische Einheit 2 erhält unter anderem die Signale über die Drehzahlen der Getriebeabtriebswelle 11 - Sensor 21 - der Turbinenabtriebswelle 17 --Sensor 22 - und die Sekundärdreh¬ zahl der Trennkupplung 15, die aus Zweckmäßigkeitsgründen 'am Zahnrad von der ersten Konstanten auf der Vorgelegewelle - Sen¬ sor 23 - abgenommen wird.
Der Wählschalter 3, 30 kann zum Beispiel als Konsolenschalter 3 oder Drucktastenschalter 30 ausgebildet sein und hat die Stel¬ lungen P (Parken) und/oder R (Rückwärtsfahrt) sowie N (Neutral) und D (Vorwärtsfahrt) für den automatischen Bereich. Zur Umschal¬ tung auf einen manuellen Fahrbetrieb - Gänge werden vom Fahrer aus geschaltet - sind noch die Stellungen M sowie die Stellungen Plus und Minus vorgesehen, wobei bei M der von der Automatik ge¬ schaltete Gang gehalten wird. Bei der Verstellung von M auf Minus bzw. M auf Plus wird je nach Betätigungsdauer über ein oder auch mehrere Gänge zurück- oder hochgeschaltet.
Die Schalter oder Tasten für den Übergang von der automati¬ schen in eine manuelle Schaltung M und die Betätigungseinrich¬ tungen für manuelle Gangumschaltungen - Schalter oder Taste Plus und Minus - können auch zur besseren Handhabung unmittelbar am Lenkrad oder in dessen Bereich angeordnet sein.
Die Gashebelstellung 4 mit der Leergasstellung 41, Vollgas¬ stellung 43 und einer Mittelstellung 42 wird über Lastschal¬ ter 45, 46 in die elektronische Einheit 2 eingegeben, wobei, wenn nötig, noch eine stufenlose Eingabe der Gashebelstellung des Gas- pedales möglich ist. Mit 5 ist ein Fußbremshebel bezeichnet und mit 51 der Signalgeber, der bei der Betätigung ein oder auch in Abhängigkeit von der Betätigungsdynamik oder der Zeit der Betäti¬ gung mehrere oder unterschiedliche Signale an die elektronische Einheit 2 weitergibt.
Über dem Fußbremshebel 5 wird die allgemein bekannte Betriebs¬ bremse oder auch eine Strömungsbremse, die im Antriebsstrang an¬ geordnet ist, kombiniert mit einer Betriebsbremse beaufschlagt.
Auch ein Signalgeber 61 an der Betätigungseinrichtung für die Motorbremse 6 kann solche Signale an die elektronische Ein¬ heit 2 geben.
über einem Lenkwinkelgeber 73, der zum Beispiel an der Lenk¬ säule 72 einer Lenkeinrichtung 7 angeordnet ist, können dem Lenk¬ ausschlag eines Lenkrades 71 Signale in die elektronische Ein¬ heit 2 gegeben werden.
Mit den vorgenannten Signalen aus dem Fußbremshebel 5 über den Signalgeber 51, der Betätigungseinrichtung für die Motorbremse 6 über Signalgeber 61 und dem Lenkwinkelgeber 73 der Lenkeinrich¬ tung 7 können einfache Signale bei der Betätigung oder ab einem bestimmten Lenkausschlag am Lenkrad 71 oder auch Signale in Ab¬ hängigkeit von der Betätigungsdauer und/oder dem Betätigungsum- fang an die elektronische Einheit gegeben werden. Diese Signale wirken als Befehle und überlagern die automa¬ tische Gangschaltung, so daß zum Beispiel bei einer Betätigung der Motorbremse 6 und während der ge¬ samten Betätigungsdauer alle automatischen Schaltungen un¬ terbunden sind;
- bei einer Betätigung der Betriebsibremse an Fußbremshebel 5 die Schalteinrichtung 18 auf Neutral gestellt wird;
- bei einer Betätigung von Mσtor- und Betriebsbremse gleich¬ zeitig Rückschaltungen über ein oder mehrere Gänge erfolgen, bis der Motor in der maximalen zulässigen Drehzahl läuft und das größtmögliche Motorbremsmoment erzielt wird; bei einer Betätigung des Gaspedals 40 in einem größeren Be¬ reich die Wandlerschaltkupplung 160 geöffnet wird und damit in einer Phase von erhöhter Leistungsanforderung der Wandler mitwirkt. Alle Überlagerungen werden spätestens aufgehoben, wenn das Gaspe¬ dal 40 erneut aus der Leer.gasstellung 41 heraup betätigt wird. Aber auch die Bedienung in Form von bewußter Nichtbetätigung, zum Beispiel von Gaspedal 40 und Fußbremshebel 5, kann Befehle auslö¬ sen. Erfolgt über eine definierte 'Zeit hinaus keine Betätigung, wird die Kupplung 15 geöffnet, so daß zwar nicht die Automatik direkt aber deren Wirkung auf den Antriebsstrang überlagert wird.
Die Fig. 2 zeigt ein mögliches Beispiel, wie die Dynamik bei der Betätigung eines Pedals durch einen Einschub in ein Flu߬ diagramm Berücksichtigung finden kann, wobei Alpha 1 die Winkel¬ beschleunigung und t die Zeit ist. Die Kurve K mal t - das Pro¬ dukt aus einer Konstanten und der Zeit - trennt den Bereich der dynamischen von der normalen Betätigung. Je nach Antwort können dann unterschiedliche Befehle zugeordnet werden.
Die Berücksichtigung der Betätigungsdauer ist in einem mög¬ lichen Beispiel aus Fig. 3 erkennbar. Es wird dabei die eventuell mögliche Überschreitung eines vorab bestimmten Grenzwertes vom Betätigungsbeginn an gemessen, und diesem Betätigungsbeginn sowie der Überschreitung dieses Grenzwertes unterschiedliche Befehle, die die Automatik überlagern, zugeordnet. Bezugszeichen
1 Stufenwechselgetriebe
11 Getriebeabtriebswelle
12 Grundgetriebe
13 Splittgruppe
14 Bereichsgruppe
15 Trennkupplung
16 Drehmomentwandler
160 Wandlerüberbrückungskupplung
17 Turbinenabtriebswelle
18 Schalteinrichtung
2 Elektronische Einheit
21 Drehzahlsensor an Getriebeabtriebswelle
22 Drehzahlsensor an Turbinenwelle
23 Drehzahlsensor an Sekundärseite Trennkupplung
3, 30 Wählschalter •
3 Konsolenschalter
30 Drucktastenschalter
R Rückwärtsfahrt
N NeutralStellung
D Vorwärtsfahrt
M Manuelle Fahrweise (Handschaltung)
4 Gashebelstellung
40 Gaspedal
41 Leergas
42 Mittelstellung
43 Vollgas
45 Lastschalter
46 Lastschalter
5 Fußbremshebel
51 Signalgeber 6 Betätigungseinrichtung Motorbremse 61 Signalgeber
7 Lenkeinrichtung
71 Lenkrad
72 Lenksäule
73 Lenkwinkelgeber
8 Motor
d\l Winkelbeschleunigung
K Konstante t Zeit tG_renz Zeitgrenzwert tp , , Pedalbetätigungsdauer

Claims

A n s p r ü c h e
1. Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufen¬ wechselgetrieben (1) , die mit einem hydrodynamischen Drehmoment¬ wandler und/oder einer Trennkupplung (15) ausgestattet sind, mit einer elektronischen Steuereinheit (2) zur Ermittlung der Schalt¬ punkte' für die Gangumschaltung sowie mit einem Wählschalter (3) für die Park- und/oder Neutralstellung (N) für die Vorwärts- (D) und Rückwärtsfahrt (R) und für einen manuellen Schalteingriff (Schalter M) mit Betätigungseinrichtung für das Herauf- (+) und Herunterschalten (-) , wobei bei der automatischen Schaltung im Vorwärtsfahrbereich die Schaltsprünge auch zwei und mehr Gänge beinhalten können, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der allgemeinen Schaltpunktermittlung in der elektronischen Ein¬ heit (2) im Vo wärtsfahrbereich noch Befehle überlagert sind, die 'irtit notwendigen Bedienungen, zum Beispiel des Lenkrades (71) , Gaspedals (40) , Fußbremshebel (5) , Betätigungseinrichtung für die Motorbremse (6) , des Fahrers zur Führung des Kraftfahrzeuges aus¬ gelöst werden und deren Betätigung selbst und/oder der Betäti¬ gungsdynamik oder auch Betätigungsdauer, aber auch deren bewußten Nichtbetätigung in bestimmten Fahrsituationen gemeinsam oder auch einzeln zu unterschiedlichen Befehlen an die Schalteinrich¬ tung (18) des Getriebes (1) an die Trennkupplung (15) , an den hydrodynamischen Drehmomentwandler (16) oder auch an mehrere die¬ ser Einrichtungen führen.
2. •Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , bei Betätigung der Motorbremse (6) und wäh¬ rend der gesamten Betätigungsdauer alle automatischen Schaltungen unterbunden sind.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß bei Betätigung der Motorbremse (6) und der gleichzeitigen Betätigung des Fußbremshebels (5) Rückschaltungen über einen oder mehrere Gänge erfolgen, bis der Motor (8) mit max. zulässiger Drehzahl läuft - größtmögliches Motorbremsmo¬ ment -.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß bei Betätigung des Fußbremshebels (5) die Schalteinrichtung (18) in Neutralstellung bewegt wird und beim Wegfall der Bremsbetätigung drehzahlabhängig ein geeigneter Gang eingelegt wird.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß nach Ablauf einer definierten Zeit, in der weder das Gas (40) noch der FußJaremshebel (5) betätigt ist, die Kupplung (15) geöffnet wird.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t, daß in Abhängigkeit vom Lenkausschlag und des¬ sen Größe der Lenksäule (72) ein oder mehrere Gänge herunterge¬ schaltet wird.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß an der Lenkeinrichtung (7) ein Lenkwinkel¬ geber (73) vorrängig an der Lenksäule (72) angeordnet ist, der den Lenkausschlag am Lenkrad (71) in ein oder je nach Größe des Lenkausschlages in mehrere Signale, die an die elektronische Ein¬ heit (2) geleitet werden, umwandelt.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß beim Gasgeben - Veränderung der Gashebel¬ stellung in einen größeren Bereich - die Wandlerschaltkupp^- lung (160) geöffnet wird.
9. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenann¬ ten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Gasgeben alle überlagerten Befehle aufgehoben werden und in der Normalstellung des Wählschalters (3, 30) für die automatische Fahrweise (D) im dritten Gang angefahren wird.
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