DE69821060T2

DE69821060T2 - Teilautomatisiertes, handgeschaltetes Getriebe

Info

Publication number: DE69821060T2
Application number: DE69821060T
Authority: DE
Inventors: Jon A. Steeby; Thomas Alan Genise; Ronald K. Markyvech
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: US5904635A; ZA986981B; EP0896172A3; TR199801469A3; JPH11132323A; CN1113004C; TR199801469A2; US6224511B1; PL327884A1; EP0896172A2; EP0896172B1; ES2212226T3; DE69821060D1; BR9803008A; CN1215671A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft mittels eines Gangschalthebels manuell geschaltete mechanische Getriebesysteme, die automatisierte Einheiten enthalten, zu denen eine oder mehrere Funktionseinheiten gehören, wie automatisch durchgeführte Split-Schaltvorgänge, Motorautomatisierung, um zum Schalten in den Leerlauf einen im Wesentlichen drehmomentfreien Zustand zu erreichen und/oder im Wesentlichen synchrone Bedingungen zum Einlegen einer Zielgangstufe zu erzielen, und/oder automatische Schaltung in zwei oder mehreren miteinander in Beziehung stehenden aufeinander folgenden höchsten Gangstufen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ein mittels eines Gangschalthebels von Hand geschaltetes mechanisches Verbundgetriebesystem der Split-Bauart, das eine elektronische Steuereinheit, einen elektronisch gesteuerten/geregelten Motor sowie einen Split-Aktuator enthält, der auf von der Steuereinheit herrührende Ausgangsbefehlssignale anspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die elektronische Steuereinheit dazu, in den beiden höchsten Gangstufen automatische Schaltung zu veranlassen, um eine automatische Durchführung manuell angeforderter reiner Split-Schaltvorgänge zu bewirken und kombinierte Schaltvorgänge mit manuellem Schalten mittels des Gangschalthebels und mit Split-Schalten zu unterstützen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Vollautomatisierte und teilautomatisierte mechanische Fahrzeuggetriebesysteme sowie Systeme mit voll- oder teilautomatisiert durchgeführtem Schalten, die elektronische Steuereinheiten, gewöhnlich auf einem Mikroprozessor basierende Controller, verwenden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele für solche automatisierten mechanischen Getriebesysteme sind aus den US-Patentschriften Nr. 3 961 546, 4 361 060, 4 425 620, 4 595 986, 4 631 679, 4 648 290, 4 722 248, 4 850 236, 5 038 627, 5 050 079, 5 053 959, 5 053 961, 5 053 962, 5 063 511, 5 081 588, 5 089 962, 5 089 965, 5 133 229, 5 172 609, 5 231 582, 5 272 939, 5 335 566, 5 435 212, 5 508 916 und 5 509 867 ersichtlich.
Teilautomatisierte mechanische Getriebesysteme, die automatische Umschaltung zwischen den höchsten aufeinander folgenden Gangstufen einer verwandten Gruppe aufweisen und in den unteren Gangstufen manuelles Schalten erfordern, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 4 722 248 und 4 850 236 sowie aus den US-Patentschriften Nr. 5 038 627, 5 393 277 und 5 498 195 ersichtlich.
Teilautomatisierte mechanische Getriebesysteme mit automatischer Split-Schaltung und manuellem Schalten der Hauptgruppe sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus der vorerwähnten US-Patentschrift 5 435 212 zu ersehen.
Mechanische Verbundgetriebe von der Range-, Split- oder kombinierten Range- und Split-Bauart sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, wie den US-Patentschriften Nr. 3 799 002, 4 754 665, 4 974 468, 5 000 060, 5 370 013 und 5 390 561 zu entnehmen ist.
Teilweise automatisiere mechanische Getriebesysteme, die eine automatische Hilfsunterstützung zur Verfügung stellen, beispielsweise eine automatische Steuerung der Motorkraftstoffzufuhr für mittels eines Gangschalthebels manuell zu schaltende Getriebe, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, wie sich den US-Patenten 4 593 580, 5 569 115, 5 571 059, 5 573 477 und 5 582 558 sowie den parallel anhängigen Patentanmeldungen EP 805 062 , EP 805 063 , US 5 755 639 und EP 813 985 entnehmen lässt. Diese Systeme verwenden automatische Kraftstoffzufuhrsteuerungen für den Motor und/oder Range- und/oder Split-Schaltaktuatoren, die auf eine durch den Fahrer angezeigte Schaltabsicht hin betätigt werden, um das Herausnehmen einer alten Gangstufe und das Einlegen einer neuen oder Zielgangstufe zu ermöglichen, ohne dass der Fahrer das (lediglich zum Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stand und zum Anhalten erforderliche) Kupplungspedal oder das Fahrpedal betätigen muss.
Wie aus der US-Patentschrift 5 509 867 ersichtlich, gehören zum Stand der Technik wenigstens teilweise automatisierte mechanische Fahrzeuggetriebesysteme, die einen Wert präzise ermitteln, der das Drehmoment des Motorschwungrads unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen kennzeichnet, was insbesondere bei automatisierten mechanischen Fahrzeuggetriebesystemen sinnvoll ist, die mit einem elektronisch gesteuerten/geregelten Verbrennungsmotor über einen Datenlink von einer Art, die einem von der Industrie etablierten Normprotokoll, ähnlich dem SAE J1922, SAE J1939 oder ISO 11898 entspricht, kommunizieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Voranste hende bei einer automatisierten Steuerung eines mechanischen Fahrzeuggetriebesystems dadurch bewerkstelligt worden, dass die Beziehung verwendet worden ist: TEG = TFW + TBEF + TACCES + TACCEL mit:
T_EG = Motorgesamtdrehmoment;
T_FW = Motorschwungraddrehmoment;
T_BEF = Motorgrundreibungsmoment (enthält das für die Überwindung der inneren Reibung des Motors erforderliche Drehmoment sowie das Drehmoment, das aufzubringen ist, um die vom Motorhersteller installierten Aggregate (d. h. Wasserpumpe, Ölpumpe, etc.) in Drehbewegung zu halten);
T_ACCES = Drehmoment für die Zusatzeinrichtungen (Drehmoment für den Betrieb der Zusatzeinrichtungen des Fahrzeugs, wie z. B. Klimaanlage, Gebläse, Beleuchtung, etc.); und
T_ACCEL = Drehmoment zur Beschleunigung des Motors, wie es sich aus der Beschleunigung oder Verzögerung des Motors und dem Trägheitsmoment (I) des Motors berechnen lässt.
Momentane Werte, die das Motorgesamtdrehmoment (T_EG) und das Motorgrundreibungsmoment (T_BEF) kennzeichnen, sind auf dem Datenlink erhältlich. T_ACCEL wird aus der erfassten Motorbeschleunigung (die negativ sein kann) und einem kali brierten Trägheitsmoment (I) des Motors ermittelt. Das Drehmoment für die Zusatzeinrichtungen (T_ACCES) ist ein fortwährend ermittelter Wert, der als das Nettodrehmoment des Motors (d. h. T_EG – T_BEF) aufgefasst werden kann, falls das Fahrzeug mit einem im Leerlaufzustand befindlichen Getriebe leer läuft, und der in einer bekannten, im Wesentlichen linearen Weise mit der Motorverzögerungsrate in Beziehung steht, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 688 978 A beschreibt ein Getriebe-Steuerungssystem und -Steuerungsverfahren für ein Verbundgetriebesystem mit einem halb gesperrten mechanischen Splitter-Getriebe. Das Steuerungssystem bietet eine Methode, um eine Störung in der Hilfsgruppe durch Hängenbleiben der Sperrvorrichtung zu erfassen und schnell eine Erholung herbeizuführen. Der Controller enthält eine nach Art eines Joysticks ausgebildete Schaltvorrichtung, die drei Schaltstellungen aufweist. Die Schaltvorrichtung ist gegen eine neutrale Stellung vorgespannt. Der Fahrzeugführer bewegt die Schaltvorrichtung nach vorne, um einen Wunsch nach einem Hochschalten anzuzeigen, und nach hinten für Herunterschaltvorgänge.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 742 393 A veranschaulicht ein Getriebesystem mit einem Verbundgetriebe der Split-Bauart gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 5. Das Schalten der Split-Einheit wird mittels eines Schaltknopfes gesteuert, der durch den Fahrzeugführer in entweder eine niedrige Stellung des Splitters oder eine hohe Stellung des Splitters wahlweise verstellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 5 beschrieben ist, hat die Anmelderin ein teilweise automatisiertes, mittels eines Gangschalthebels manuell geschaltetes mechanisches Fahrzeuggetriebesystem geschaffen, das bei minimalen Zusatzkosten im Vergleich zu herkömmlichen, vollständig manuellen und/oder teilweise automatisierten Systemen vergleichbarer Größe eine Kombination von Möglichkeiten bietet, wie beispielsweise (i) automatisiertes Schalten in den oberen beiden aufeinander folgenden Gangstufen, (ii) automatische Durchführung manuell angeforderter reiner Split-Schaltvorgänge, (iii) automatisierte Kraftstoffzufuhrsteuerung und Split-Umschaltung für kombinierte Split- und Gangschalthebel-Schaltvorgänge und/oder (iv) die Option, das Getriebe wie ein herkömmliches, vollkommen manuell geschaltetes Splitter-Getriebe zu betreiben, ohne dass das System deaktiviert werden muss.
Das Voranstehende wird erreicht, indem ein Fahrzeuggetriebesystem geschaffen ist, das ein mittels eines Gangschalthebels von Hand zu schaltendes Getriebe der Split-Bauart, einen elektronisch gesteuerten/geregelten Motor, eine Wahleinrichtung, die eine Auswahl von "Hoch"- und "Herunter"-Schaltvorgängen ermöglicht, einen Split-Aktuator, der mittels Befehlssignalen von der ECU betätigt werden kann, und eine Steuerlogik enthält, die in der Motor-ECU und/oder in einer gesonderten System-ECU untergebracht ist und dazu dient, Eingangssignale zu verarbeiten und Ausgangsbefehlssignale an den Motor und den Split-Aktuator abzugeben.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes teilweise automatisiertes, mittels eines Gangschalthebels manuell geschaltetes mechanisches Fahrzeuggetriebesystem der Split-Bauart zu schaffen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1B zeigen Ansichten eines Verbundgetriebes in der kombinierten Range- und Split-Bauart, im Längsschnitt.
2 veranschaulicht ein herkömmliches Schaltschema für das Getriebe nach 1.
3 zeigt in Form eines Blockdiagramms ein Getriebesystem mit teilautomatisierter Schaltungsdurchführung, das vorteilhafterweise die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, in einer schematischen Darstellung.
4A–4B zeigen vergrößerte Ansichten des fahrerbetätigten Wahlschalters von der Seite bzw. von oben.
5A–5F zeigen schematische Darstellungen einer Steuerlogik für das System nach 3 in Form von Flussdiagrammen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird eine bestimmte Terminologie lediglich zum Zweck der Vereinfachung und nicht im beschränkenden Sinne verwendet. Die Ausdrücke "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Figuren, auf die Bezug genommen ist. Die Ausdrücke "vorwärts" und "rückwärts" beziehen sich entsprechend auf das vordere bzw. das hintere Ende der Antriebsstrangkomponenten, wie diese üblicherweise in dem Fahrzeug eingebaut sind, und es handelt sich um die linke bzw. die rechte Seite der verschiedenen Antriebsstrangkomponenten, wie sie in 1 veranschaulicht sind. Die Ausdrücke "im Uhrzeigersinn" und "gegen den Uhrzeigersinn" beziehen sich auf Drehrichtungen, wie von der linken Seite des Fahrzeugs aus betrachtet, wie es in 1A veranschaulicht ist. Diese Terminologie schließt die oben speziell erwähnten Ausdrücke, Ableitungen hiervon und Begriffe mit ähnlicher Bedeutung mit ein.
Der Ausdruck "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeitswechsel- oder Gangstufenwechselgetriebe zu bezeichnen, das eine Hauptgetriebegruppe sowie eine in Reihe verbundene Hilfsantriebsstrangeinheit, beispielsweise eine Hilfsgetriebegruppe, aufweist, wobei die ausgewählte Ganguntersetzung in der Hauptgruppe durch eine weitere ausgewählte Ganguntersetzung in der Hilfsgetriebegruppe ergänzt werden kann. Der Ausdruck "Hochschalten", wie er hier verwendet wird, soll das Schalten aus einer Gangstufe für niedrigere Geschwindigkeiten in eine Gangstufe für höhere Geschwindigkeiten bedeuten, während der Ausdruck "Herunterschalten" in dem hier verwendeten Sinne das Schalten von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang bezeichnet.
1A und 1B veranschaulichen ein Verbundgetriebe 10 der kombinierten Range- und Split-Bauart, das besonders gut dazu geeignet ist, in dem teilautomatisierten, mittels eines Gangschalthebels manuell geschalteten Fahrzeuggetriebesystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden. Das Getriebe 10 weist eine Hauptgetriebegruppe 12 auf, die mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 in Serie verbunden ist, die sowohl Range- als auch Split-Zahnradgruppen aufweist. Gewöhnlich ist das Getriebe 10 innerhalb eines einzelnen mehrstückigen Gehäuses 16 untergebracht und enthält eine Eingangswelle 18, die durch einen Primärantrieb, beispielsweise einen Dieselmotor, über eine wahlweise auszurückende, normalerweise eingerückte Hauptreibungskupplung angetrieben ist.
In der Hauptgetriebegruppe 12 trägt die Eingangswelle 18 ein Eingangszahnrad 20, um wenigstens eine Vorgelegewellenanordnung 22 anzutreiben. Wie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und in den US-Patentschriften Nr. 3 105 395 und 3 335 616 dargestellt ist, treibt das Eingangszahnrad 20 gleichzeitig mehrere im Wesentlichen identische Vorgelegewellenanordnungen der Hauptgruppe mit im Wesentlichen gleichen Drehzahlen an. Jede der Vorgelegewellenanordnungen der Hauptgruppe weist eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 24 auf, die mittels Lager 26 und 28 in dem Gehäuse 16 gelagert ist, und ist mit drehfest an dieser angeordneten Hauptgruppen-Vorgelegewellenzahnrädern 30, 32, 34, 36 und 38 versehen. Mehrere Hauptgruppenantriebs- oder Hauptwellenzahnräder 40, 42 und 44 umgeben die Getriebehauptwelle 46 und sind einzeln sowie zeitlich einander ausschließend mit der Hauptwelle 46 mittels verschiebbarer Kupplungsmuffen 48 und 50 drehfest zu kuppeln, wie dies aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Die Kupplungsmuffe 48 kann auch dazu verwendet werden, das Eingangswellenzahnrad 20 an die Hauptwelle 46 anzukuppeln, um eine Direktantriebsbeziehung zwischen der Eingangswelle 18 und der Hauptwelle 46 zu schaffen. Gewöhnlich werden die Kupplungsmuffen 48 und 50 mittels Schaltgabeln oder -jochen 52 bzw. 54 axial positioniert, die zu einer Schaltstangengehäuseanordnung 56 gehören, die von der Art mit mehreren Schaltstangen oder mit einer einzelnen Schaltwelle sein kann, wie dies aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist, und die mittels eines Gangschalthebels 57 von Hand gesteuert werden kann. Die Kupplungsmuffen 48 und 50 sind bei der bevorzugten Ausführungsform in der allgemein bekannten synchronisierten, zweiseitig wirkenden Klauenkupplungsbauart ausgeführt.
Getriebe der in den 1A–1B veranschaulichten Art, die formschlüssige Kupplungen verwenden, um Gangstufen einzulegen und herauszunehmen, sind als „mechanische" Getriebe bekannt.
Das Hauptgruppen-Hauptwellenzahnrad 44 ist das Rückwärtsgangzahnrad, und es steht mit den Vorgelegewellenzahnrädern 38 mittels konventioneller, lose laufender Zwischenzahnräder 57 (siehe 1a) ständig kämmend in Eingriff. Das Hauptgruppen-Vorgelegewellenzahnrad 32 dient dazu, Zapfabtriebe und dergleichen anzutreiben. Die Klauenkupplungen 48 und 50 sind Dreistellungs-Kupplungen, insofern als sie in eine mittlere, axial nicht verschobene Nichteingriffsstellung gebracht werden können, wie dies veranschaulicht ist, oder indem sie in eine ganz nach rechts eingerückte oder eine ganz nach links eingerückte Eingriffsstellung gebracht werden können.
Die Hilfsgetriebegruppe 14 liegt in Serie mit der Hauptgetriebegruppe 12 und ist von der kombinierten Split-/Range-Bauart mit drei Schaltebenen und vier Gängen ausgeführt, wie dies in den US-Patentschriften Nr. 4 754 665 und 5 390 561 veranschaulicht ist. Die Hauptgruppe 46 erstreckt sich bis in die Hilfsgruppe 14 hinein und ist an dem innenliegenden Ende der Ausgangswelle 58 gelagert, die aus dem hinteren Ende des Getriebes vorragt.
Zu der Hilfsgetriebegruppe 14 gehören mehrere im Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 60 (siehe 1A), von denen jede eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 62 aufweist, die durch Lager 64 und 66 in dem Gehäuse 16 gelagert ist und die drehfest drei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68, 70 und 72 trägt. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68 kämmen ständig mit dem Hilfsgruppen-Split-Zahnrad 74 und lagern dieses. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 70 kämmen ständig mit dem Split-/Range-Zahnrad 76 der Hilfsgruppe und lagern dieses Zahnrad, das die Ausgangswelle 58 an demjenigen Ende umgibt, das sich neben dem koaxial angeordneten inneren Ende der Hauptwelle 46 befindet. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 72 kämmen ständig mit dem Range-Zahnrad 78 und lagern dieses Zahnrad, das die Ausgangswelle 58 umgibt.
Eine verschiebbare, nach zwei Seiten wirkende Klauenkupplungsmuffe 80 wird dazu verwendet, wahlweise entweder das Split-Zahnrad 74 oder das Split-/Range-Zahnrad 76 mit der Hauptwelle 46 zu kuppeln, während eine synchronisierte Zweistellungskupplungsanordnung 82 dazu verwendet wird, um wahlweise das Split-/Range-Zahnrad 76 oder das Range-Zahnrad 78 an die Ausgangswelle 58 anzukuppeln. Der Aufbau und die Funktionsweise der zweiseitig wirkenden Klauenkupplungsmuffe 80 sind im Wesentlichen gleich dem Aufbau und der Funktionsweise der gleitenden Kupplungsmuffen 48 und 50, die in der Hauptgetriebegruppe 12 verwendet werden, während der Aufbau und die Funktionsweise der zweiseitig wirkenden synchronisierten Kupplungsanordnung 82 im Wesentlichen identisch mit dem Aufbau und der Funktionsweise einer herkömmlichen zweiseitig wirkenden synchronisierten Kupplungsanordnung ist, von denen Beispiele aus den US-Patentschriften Nr. 4 125 179 und 4 462 489 entnehmbar sind.
Die Split-Klauenkupplung 80 ist eine zweiseitige oder nach zwei Seiten hin wirkende Kupplungsanordnung, die wahlweise in die äußerst rechte oder äußerst linke Stellung gebracht werden kann, um entweder das Zahnrad 76 oder das Zahnrad 74 an die Hauptwelle 46 anzukuppeln. Im Stand der Technik, jedoch nicht in dem System gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird die Split-Klauenkupplung 80 in axialer Richtung mittels einer Schaltgabel 84 positioniert, die durch einen Kolbenaktuator 86 mit zwei Aktuatorstellungen betätigt wird, der üblicherweise durch einen an dem Schaltknauf für den Fahrer vorgesehenen Auswahlschalter (beispielsweise einen Druckknopf oder dergleichen) zu betätigen ist, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die synchronisierte Range-Kupplungsanordnung 82 mit zwei Stellungen ist ebenfalls eine Zweistellungskupplung, die entweder in ihre äußerst rechte oder ihre äußerst linke Stellung gebracht werden kann, um wahlweise entweder das Zahnrad 78 oder das Zahnrad 76 an die Ausgangswelle 58 anzukuppeln. Die Kupplungsanordnung 82 wird mittels einer Schaltgabel 88 positioniert, die durch eine Zweistellungskolbenanordnung 90 betätigt wird.
Wie anhand der 1A–1B und 2 zu ersehen ist, können durch wahlweise axiales Verschieben der Split-Kupplung 80 und/oder der Rangekupplung 82 in deren vordere und/oder hintere Axialstellungen vier unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Drehbewegung der Hauptwelle und der Drehbewegung der Ausgangswelle geschaffen werden. Dementsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 14 eine Hilfsgruppe in der kombinierten Range-/Split-Bauart mit drei Ebenen die vier auswählbare Gänge oder Antriebsübersetzungsverhältnisse zwischen deren Eingang (Hauptwelle 46) und deren Ausgang (Ausgangswelle 58) zur Verfügung stellt. Die Hauptgruppe 12 stellt einen Rückwärtsgang und drei potentiell auswählbare Vorwärtsgänge bereit. Jedoch wird einer der auswählbaren Vorwärtsgänge der Hauptgruppe, nämlich der niedrige Vorwärtsgang, der dem Hauptwellenzahnrad 42 zugeordnet ist, nicht in dem hohen Bereich verwendet. Demgemäß wird das Getriebe 10 geeigneterweise als ein Getriebe des Typs „(2 + 1) × (2) × (2)" bezeichnet, das neun oder zehn auswählbare Vorwärtsgänge zur Verfügung stellt, abhängig davon, ob es wünschenswert und praktisch ist, den niedrigen Gang zu splitten. Während die Kupplung 82, also die Range-Kupplung, eine synchronisierte Kupplung sein sollte, braucht die zweiseitig wirkende Kupplungsmuffe 80, also die Split-Kupplung, nicht unbedingt synchronisiert zu sein.
Wie in der vorerwähnten US-Patentschrift 4 944 197 offenbart, erfolgt die Auswahl der Gangstufen der Hauptgruppe und deren Einrücken von Hand mittels eines Gangschalthebels, während Split-Schaltvorgänge durch einen fernbetätigten Aktuator durchgeführt werden. Das Range-Schalten wird manuell oder automatisiert ausgewählt und durch einen fernbetätigten Zweistellungsaktuator durchgeführt. Es kann ein gesonderter Schaltknopf/-hebel für die Rangegruppe vorgesehen sein, Range-Schaltvorgänge können von einem Systemcontroller angewiesen werden oder es kann, wie in 2 veranschaulicht, eine mittels eines Hebels betätigte Schaltsteuerung des „Doppel-H"-Typs verwendet werden. Range- und Split-Aktuatoren sowie Steuerungen dieser Art sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, wie der US-Patentschrift 4 788 889 entnehmbar ist.
Das herkömmliche Schaltschema zum Schalten des Getriebes 10 ist auf schematisierte Weise in 2 veranschaulicht. Unterteilungen in vertikaler Richtung bei jeder Schalthebelstellung kennzeichnen Split-Schaltvorgänge, während eine Bewegung in der horizontalen Richtung aus der „3/4 und 5/6"-Gasse des „H"-förmigen Schemas zu der „7/8 und 9/10"-Gasse des „H"-Schemas eine Umschaltung aus dem niedrigen Bereich in den hohen Bereich des Getriebes bezeichnet.
Um eine Umschaltung der Rangegruppe des Getriebes 10 zu bewerkstelligen, ohne dass es für den Fahrzeugführer erforderlich ist, irgendeine Steuervorrichtung zu betätigen, außer den Gangschalthebel zu der äußerst rechten Gasse des aus 2 ersichtlichen Schaltschemas zu bewegen, ist eine Range-Steuerventilanordnung dazu vorgesehen, um ein Signal an ein Hilfsventil 92 zu liefern, das an der Kolbeneinrichtung 90 angeordnet ist, um die Schaltgabel 88 zu verschieben. In einer alternativen Weise kann die ECU geeignete Range-Schaltvorgänge anweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Schalten von Vorwärtsgängen des Getriebes 10, das eine mit einer Hilfsgruppe 14 gekoppelte Hauptgruppe 12 aufweist, durch das in 3 veranschaulichte teilautomatisierte Fahrzeuggetriebesystem 100 teilautomatisiert durchgeführt/unterstützt. Die Hauptgruppe 12 enthält eine Eingangswelle 18, die betriebsmäßig über eine Hauptkupplung 104 an die Antriebs- oder Kurbelwelle 101 des Kraftfahrzeugmotors 102 angekuppelt ist, während eine Ausgangswelle 58 der Hilfsgruppe 14 im allgemeinen über eine Antriebswelle mit den (nicht gezeigten) Antriebsrädern des Fahrzeugs betriebsmäßig verbunden ist.
Die von der Hauptgetriebegruppe 12 zur Verfügung stehenden Getriebeschaltstufen lassen sich manuell auswählen, indem der Schalthebel 57 nach Vorgabe des Schaltschemas, das zum Einlegen der gewünschten speziellen Gangstufe der Hauptgetriebegruppe 12 vorgeschrieben ist, von Hand positioniert wird. Wie nachstehend erläutert, sind eine Betätigung der Hauptkupplung 104 (außer beim Bringen des Fahrzeugs zum Stillstand oder wenn das Fahrzeug aus dem ruhenden Zustand heraus in Bewegung gesetzt wird) und eine manuelle Synchronisierung nicht erforderlich. Das System enthält Mittel, um eine Absicht, in eine Zielgangstufe zu schalten, anzuzeigen, und führt automatisch Aktionen aus, um die Zustände einer drehmomentinduzierten Schaltblockade zu minimieren oder abzuschwächen, wodurch bedarfsweise ein leichteres Schalten aus der eingelegten Gangstufe der Hauptgetriebegruppe heraus in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe ermöglicht und ferner die Möglichkeit geschaffen wird, die erforderlichen Split-Schaltvorgänge auf ein Schalten in die Leerlaufstellung hin automatisch und rasch zu Ende zu führen. Beim Erfassen eines Leerlaufzustands veranlasst das System, dass der Motor mit einer für das Einrücken einer Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl rotiert.
Das System 100 enthält Sensoren 106 zur Erfassung der Motordrehzahl (ES), 108 zur Erfassung der Eingangswellendrehzahl (IS) und 110 zur Erfassung der Ausgangswellendrehzahl (OS), die für die jeweiligen Größen kennzeichnende Signale liefern. Bei einer eingerückten Kupplung 104 und einem in eine Gangstufe mit bekanntem Übersetzungsverhältnis geschalteten Getriebe gilt bekanntermaßen ES = IS = OS*GR (vgl. US-Patentschrift 4 361 060).
Der Motor 102 wird elektronisch geregelt/gesteuert, wobei hierzu ein elektronischer Controller 112 gehört, der über einen elektronischen Datenlink (DL) kommuniziert, der nach einem Standardindustrieprotokoll, wie beispielsweise SAE J-1922, SAE-J-1939, ISO 11898 oder dergleichen, betrieben wird. Die Drossel- oder Fahrpedalstellung (Fahreranforderung) ist ein zur Auswahl von Schaltpunkten und in anderer Steuerungslogik gewünschter Parameter. Es kann ein gesonderter Fahrpedalstellungs-/Drosselstellungs-Sensor 113 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 manuelles Kupplungspedal 115 steuert die Hauptkupplung, während ein Sensor 114 ein Signal (CL) bereitstellt, das für den eingerückten Kupplungszustand oder ausgerückten Kupplungszustand kennzeichnend ist. Der Betätigungszustand der Kupplung kann auch durch Vergleichen der Motordrehzahl mit der Eingangswellendrehzahl ermittelt werden. Ein Split-Aktuator 116 ist dazu vorgesehen, die Split-Kupplung 82 in Abhängigkeit von Ausgangsbefehlssignalen zu betätigen. Der Gangschalthebel 57 weist einen Knauf 118 auf, der einen Wahlschalter 120 enthält, mittels dessen sich eine Absicht des Fahrers, einen Schaltvorgang durchzuführen, erfassen lässt. Eine bevorzugte Ausführungsform des Wahlschalters 120 ist aus den 4A–4B ersichtlich. Der Schalter 120 enthält einen Grundkörper 120A, in dem auf schwenkbare Weise ein Wippelement 120B montiert ist. Das Wippelement ist durch eine Feder in die veranschaulichte mittlere, nicht verstellte Stellung vorgespannt. Der Fahrzeugführer kann die Fläche 120C oder 120D des Wippelementes niederdrücken, um ein Schwenken des Wippschalters in der Richtung der Pfeile 120E bzw. 120F zu bewirken, um einen Hoch- bzw. Herunterschaltvorgang auszuwählen. Das Wippelement kann in der Richtung der Pfeile bewegt und anschließend losgelassen werden, um einen „Hoch (schalt)"- oder „Herunter(schalt)"-Impuls zu erzeugen, oder er kann in die „Hoch"- oder „Herunter"-Stellung bewegt und darin gehalten werden, um unterschiedliche Steuerungsergebnisse zu erzielen, wie dies nachstehend detailliert beschrieben ist. Das Wippelement kann dazu verwendet werden, um mehrfache Impulse zu erzeugen, um einen Gangstufen überspringenden Gangwechsel anzufordern (siehe US-Patentschrift 4 648 290). Alternativ kann das Wippelement 120B durch einen Umschalter, durch druckempfindliche Oberflächen, gesonderte Knöpfe für „Hoch"- und „Herunter"-Schalten oder dergleichen ersetzt werden.
Eine Überwachungsanzeigeinheit 124 für den Fahrer umfasst eine graphische Darstellung des sechs Stellungen aufweisenden Schaltschemas mit einzelnen aufleuchtbaren Anzeigeelementen 126, 128, 130, 132, 134 und 136, die jeweils die auswählbaren Schaltstellungen repräsentieren. Vorzugsweise kann jede Hälfte eines Anzeigeelements des Schaltschemas (d. h. 128A und 128B) individuell zum Aufleuchten gebracht werden, wodurch der Anzeige ermöglicht wird, den Fahrer über die Schalthebelstellung und über die Splitstellung bei der eingerückten und/oder der angestrebten Gangstufe zu informieren. In einer bevorzugten Ausführungsform leuchtet die eingerückte Gangstufe stetig auf, während die Zielgangstufe durch ein blinkendes Aufleuchten angezeigt wird.
Das System enthält eine Steuereinheit 146, vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit der in den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 4 595 986, 4 361 065 und 5 335 566 veranschaulichten Bauart, um Eingangssignale 148 entgegen zu nehmen und diese entsprechend vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um an Systemaktuatoren, beispielsweise den Splitgruppenaktuator 116, den Motorcontroller 112 und die Anzeigeeinheit 124 Ausgangsbefehlssignale 150 auszugeben. Es kann ein gesonderter Systemcontroller 146 verwendet werden, oder es kann die ECU 112 des Motors verwendet werden, die über einen elektronischen Datenlink kommuniziert.
Wie in der parallel anhängigen europäischen Patentanmeldung EP 789 171 veranschaulicht, ist der Split-Aktuator 116 vorzugsweise eine drei Stellungen aufweisende Vorrichtung, die eine auswählbare und aufrechterhaltbare Splitgruppen-Leerlaufstellung ermöglicht. Alternativ kann ein „Pseudo"-Leerlauf der Splitgruppe dadurch erzielt werden, dass der Splitaktuator deaktiviert wird, wenn sich die Split-Kupplung 80 in einer mittleren, nicht eingerückten Stellung befindet.
5A–5F veranschaulichen die Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form eines Flussdiagramms.
Dynamische Wechsel der Vorwärtsgänge, die reine Splitschaltvorgänge sind, mit Ausnahme der mehr vollautomatisiert durchgeführten Splitschaltung 9–10 und 10–9, also beispielsweise Schaltvorgänge von dem dritten in den vierten und von dem vierten in den dritten Gang, werden automatisch durchgeführt, wenn der Fahrer durch Betätigen des Auswahlschalters 120 dazu auffordert. Wenn erfasst wird, dass ein Splitschalten erforderlich ist, wird die ECU 146 beispielsweise im Falle eines Split-Aktuators mit drei Stellungen bei Empfang eines einzelnen „Hoch"-Signals, wenn der erste, dritte, fünfte oder siebte Gang eingelegt ist, oder bei Empfang eines einzelnen „Herunter"-Signals, wenn der zweite, vierte, sechste oder achte Gang eingelegt ist, Ausgangsbefehle an den Aktuator 116, um den Aktuator in Richtung auf die Leerlaufstellung vorzuspannen, und an den Motorcontroller 112 ausgeben, um das Drehmoment zu minimieren oder zu unterbrechen. Dies kann erreicht werden, indem der Motor veranlasst wird, ein um den Wert null schwankendes Schwungraddrehmoment zu bewirken (siehe vorerwähnte US-Patentschrift 4 850 236). Sobald die Split-Leerlaufstellung erfasst ist, wird der Motor veranlasst, eine für das angestrebte Übersetzungsverhältnis (die Zielgangstufe) bei der aktuellen Ausgangswellendrehzahl im Wesentlichen synchrone Motordrehzahl anzunehmen (ES = IS = OS*GR_T ± F_EHLER). Das Einlegen des Ganges ist im Hinblick auf Ansprechzeiten und Wellendrehzahlen sowie -beschleunigungen zeitlich in der Weise abgestimmt, um gerade außerhalb der Synchronität stattzufinden, um ein Zahn-auf-Zahn-Stoßen (Rattern) der Kupplung zu verhindern. Ein automatisches Split-Schalten dieser allgemeinen Art ist in den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 4 722 248 und 5 435 212 veranschaulicht.
Die mehr vollständig automatisierten Split-Schaltvorgänge 9–10 und 10–9 werden in der gleichen Weise durchgeführt, jedoch nicht durch den Auswahlschalter 120, sondern nach vorgegebenen Schaltschemata durch die ECU initiiert.
Die eingerückten und Leerlaufzustände (nicht eingerückten Zustände) des Getriebes 10 können erfasst werden, indem die Drehzahlen der Eingangswelle/Ausgangswelle über eine gewisse Zeitspanne hinweg mit bekannten Übersetzungen verglichen werden (IS/OS = GR_{i=1 bis 10} ± Y?). Anstelle von oder zusätzlich zu der die Eingangswellen- und Ausgangswellendrehzahlen verwendenden Logik können Positionssensoren verwendet werden.
Bei der Synchronisierung für das Einlegen einer Zielgangstufe wird der Motor derart gesteuert, um eine Drehzahl anzunehmen und beizubehalten, die etwa 30 bis 100 U/min (vorzugsweise etwa 60 U/min) oberhalb oder unterhalb (vorzugsweise unterhalb) der wahren Synchrondrehzahl (ES_SYNCHRO (OS × GR_T) – 45 U/min) liegt, um ein Einrücken der Klauenkupplung mit hoher Qualität ohne Zahn-auf-Zahn-Stoßen zu erreichen. Um ein Einlegen einer Zielgangstufe zu verifizieren, erfasst das System, wenn die Drehzahl der Eingangswelle für eine gewisse Zeitspanne von etwa 100 bis 400 Millisekunden gleich dem Produkt der Ausgangswellendrehzahl mit dem numerischen Wert des angestrebten Übersetzungsverhältnisses plus oder minus etwa 10 bis 30 U/min ist (IS = (OS*GR_T) ± 20 U/min).
Die voranstehende Logik ermöglicht es, auf der Grundlage der Drehzahlen der Eingangs- und der Ausgangswelle die Bedingung zu erfassen, ob in dem Getriebe eine Gangstufe eingelegt ist oder der Leerlauf vorliegt, ohne dass es zu einem fälschlichen Erfassen des Zustands eines eingelegten Gangs aufgrund der Synchronisierung der Motordrehzahl im Hinblick auf das Einlegen einer Zielgangstufe kommt (vgl. parallel anhängige EP 857 896 ).
Wenn in einem geradzahligen Gang (d. h. bei einer hohen Split-Gangstufe) ein einzelnes Hochschalten (um eine einzelne Gangstufe) erforderlich ist, ist ein mit dem Gangschalthebel durchgeführtes Hochschalten (begleitet von einem Split-Herunterschaltvorgang) zweckmäßig, und das System wird, falls dies durch den Fahrer angefordert wird, die Durchführung des Schaltvorgangs automatisch unterstützen. In ähnlicher Weise ist bei einem ungeraden Gang (d. h. bei der niedrigen Split-Gangstufe) und einer Anforderung nach einem einzelnen Herunterschalten ein mit dem Gangschalthebel auszuführendes Herunterschalten (begleitet von einem Split-Hochschaltvorgang) zweckmäßig und das System wird, falls durch den Fahrer angefordert, die Durchführung dieses Schaltvorgangs automatisch unterstützen. Es sei bemerkt, dass in dem System 100 reine Split-Schaltvorgänge automatisch durchgeführt werden können, während ein von Split-Schaltvorgängen begleitetes Schalten mittels des Gangschalthebels ein Einleiten des Schaltvorgangs durch den Fahrer sowie eine Betätigung der Klauenkupplung der Hauptgetriebegruppe erfordert.
Wenn ein kombinierter Schaltvorgang aus Schalten mittels Schalthebels und Split-Schalten erforderlich ist, wird ein einziger Impuls der Wahlvorrichtung in der geeigneten Richtung (im Gegensatz zum Halten des Wippelements 120B in der geeigneten, verstellten Stellung) einfach als eine Anforderung nach einem geeigneten Split-Schaltvorgang ohne automatische Hilfsunterstützung angesehen, und die Split gruppe wird derart vorgewählt, um in die geeignete Split-Stellung zu schalten, und sie wird dies tun, sobald der Fahrer manuell in den Leerlauf schaltet oder auf sonstige Weise das Drehmoment unterbricht. Der Fahrer muss anschließend die geeignete Gangstufe der Hauptgetriebegruppe einrücken, ohne dass hierin der Controller 148 eingreift. Dies stimmt im Wesentlichen mit dem Betrieb eines vollständig manuell geschalteten Getriebes der Split-Bauart überein.
Wenn der Fahrer für einen kombinierten Schalthebel-und-Split-Schaltvorgang eine automatische Hilfsunterstützung wünscht, wird das Wippelement der Wahlvorrichtung in die geeignete Stellung bewegt und in dieser Stellung (wenigstens 50 Millisekunden bis zu 1 Sekunde lang) gehalten, um einen unterstützten Hoch- oder Herunterschaltvorgang anzufordern. Der Controller 148 wird auf den Empfang einer derartigen Aufforderung hin automatisch veranlassen, dass der Motor (für eine Zeitdauer von etwa 2–5 Sekunden) geeignet mit Kraftstoff versorgt wird, um das Schwungraddrehmoment um den Wert null schwanken zu lassen, um dadurch den Zustand der drehmomentinduzierten Schaltblockade abzuschwächen oder zu beseitigen und dem Fahrer zu ermöglichen, leicht manuell in die Leerlaufstellung der Hauptgetriebegruppe zu schalten (siehe US-Patentschriften Nr. 4 850 236 und 5 573 477). In der Anzeige 124 leuchtet die alte Gangstufe beständig auf, während die ausgewählte Gangstufe blinkt oder auf sonstige Weise angezeigt wird. Die ECU 148 erfasst Leerlaufzustände durch Vergleich des Verhältnisses von Eingangswellendrehzahl (IS) zur Ausgangswelledrehzahl (OS) mit bekannten Gangübersetzungen. Alternativ oder in Kombination hierzu können Positionssensoren verwendet werden. Die Logik ermittelt die Identität der angestrebten Gangstufe GR_T in unmittelbarer oder mittelbarer Abhängig keit von der momentanen Gangstufe GR_C und der Richtung des angeforderten Schaltens.
Wenn eine Leerlaufstellung der Hauptgruppe erfasst ist, leuchtet das der herausgenommenen Gangstufe zugehörige Anzeigelement nicht auf, die Splitgruppe wird automatisch veranlasst, in die geeignete Split-Gangstufe zu schalten, und der Motor wird automatisch veranlasst, (für eine Zeitspanne von etwa 2–5 Sekunden) mit einer für das Einlegen der angestrebten Gangstufe (GR_T) im Wesentlichen synchronen Drehzahl (ES = OS*GR_T) zu rotieren, um dem Fahrer zu ermöglichen, auf einfache Weise den Gangschalthebel 57 manuell zu verwenden, um die angezeigte Gangstufe der Hauptgetriebegruppe einzulegen. Vorzugsweise wird der Motor automatisch veranlasst, mit einer zu der wahren Synchronendrehzahl versetzten oder um diese herum schwankenden Drehzahl umzulaufen (siehe US-Patentschriften Nr. 5 508 916 und 5 582 558). Sobald erfasst ist, dass die Zielgangstufe eingelegt ist, leuchtet das der neu eingelegten Gangstufe zugehörige Anzeigeelement des Displays beständig auf, und die Steuerung der Kraftstoffzufuhr für den Motor wird an den Fahrer zurückgegeben. Der unterstützte kombinierte Hebel- und Split-Schaltvorgang wird durchgeführt, ohne dass es für den Fahrzeugführer erforderlich ist, das Kupplungspedal 115 oder das Fahrpedal 113 zu betätigen.
Wie oben angegeben, kann ein Wunsch nach einem Gangstufen überspringenden Schaltvorgang durch Bereitstellung mehrerer Impulse oder eines Impulses mit nachfolgendem Halten der Wahlvorrichtung in der verstellten Stellung angezeigt werden. Wenn, um ein Beispiel anzugeben, ein Betrieb in dem sechsten Gang angenommen wird, wird ein „Herunter"-Impuls mit rasch folgendem Halten des Wippelementes 120B in der zum Herunterschalten verstellten Stellung als eine Anforderung nach einer Hilfsunterstützung für einen überspringenden Herunterschaltvorgang von dem sechsten in den vierten Gang angesehen. Die „4"-Anzeige in dem Display wird blinken und die Kraftstoffzufuhr wird derart gesteuert, damit das Schwungraddrehmoment um den Wert null herum schwankt, wodurch ein leichtes Schalten mittels des Gangschalthebels in die Leerlaufstellung ermöglicht wird, und um nach der Erfassung der Leerlaufstellung im Wesentlichen synchrone Bedingungen für ein sanftes Einrücken der 3/4-Gangstufe der Hauptgruppe zu schaffen. Für einen 4–6-Schaltvorgang ist kein Split-Schalten erforderlich. Nach einer Bestätigung, dass der vierte Gang eingelegt ist, leuchtet die „4"-Anzeige auf, und die Kraftstoffzufuhrsteuerung wird wieder an den Fahrzeugführer zurückgegeben. In ähnlicher Weise werden zwei „Herunter"-Impulse mit schnell folgendem Halten der Wahlvorrichtung in der zum Herunterschalten verstellten Stellung als eine Anforderung nach einem unterstützten überspringenden Herunterschaltvorgang 6–3 betrachtet, so dass für den Fall, dass dies unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen zulässig ist, die ECU 146 automatisch den Kraftstoffzufuhrcontroller 112 und den Splitaktuator 116 anweist, den Schaltvorgang zu unterstützen.
In der „A"-Stellung 136 (d. h. 9/10) oder nachdem in diese geschaltet worden ist, veranlasst die ECU 146 den Kraftstoffzufuhrcontroller 112 und den Split-Aktuator 116, geeignete 9–10 und 10–9 Schaltvorgänge automatisch auszuwählen und durchzuführen. Ein Automatikbetrieb innerhalb einer oberen Gruppe von Gangstufen ist in den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 4 722 248, 4 850 236 und 5 498 195 beschrieben. Systeme, in denen diese Möglichkeit inte griert ist, werden durch die Eaton Corporation unter der Handelsmarke „Super 10 Top-2" und durch die Dana Corporation unter der Handelsmarke „Automate-2" verkauft.
Um aus der „A"-Stellung heraus zu schalten, kann der Fahrzeugführer einfach das Kupplungspedal 115, das Gaspedal 113 und den Gangschalthebel 57 betätigen, um ein vollkommen manuelles Schalten in einen anderen Gang durchzuführen. Falls mit dem Gangschalthebel ein unterstützter Schaltvorgang aus der „A"-Stellung heraus in die achte (oder eine niedrigere) Gangstufe gewünscht ist, kann die Wahlwippe 120B in der „Herunter"-Schaltstellung gehalten werden, wodurch die ECU 146 veranlasst wird, den Kraftstoffzufuhrcontroller 112 und/oder den Split-Aktuator 116 anzuweisen, den Schaltvorgang mittels des Gangschalthebels oder den kombinierten Gangschalthebel- und Split-Schaltvorgang aus der eingelegten „A"-Gangstufe (neunte oder zehnte) in die ausgewählte Zielgangstufe zu unterstützten. In der „A"-Stellung werden Impulse von der Wahlvorrichtung (und ein Halten der „Hoch"-Stellung) von der ECU ignoriert.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform keinen Ein-Aus-Schalter für den Fahrzeugführer zum Abschalten des Systems aufweist, wird in Erwägung gezogen, einen fehlertoleranten Modus vorzusehen, bei dem der Fahrer die Wahlvorrichtung 120 verwenden kann, um Split-Schaltvorgänge auszuwählen, oder, falls dies nicht möglich ist, das Getriebe 10 wird für Notbetriebszwecke, um das Fahrzeug zurück und/oder von der Straße weg zu bringen, als ein Gangstufen überspringendes, vollkommen manuell geschaltetes Getriebe mit fünf Gängen oder wenigstens drei Gängen (1/2, 3/4 und 5/6) betrieben.
Entsprechend der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung gehört zu der Kraftstoffzufuhr zur Drehmomentunterbrechung, dass der Motor veranlasst wird, ein Gesamtdrehmoment (T_EG) zu entwickeln, das ein um den Wert null oszillierendes Schwungraddrehmoment (T_FW = 0) zur Folge hat. Wie in dem oben erwähnten US-Patent 5 508 916 beschrieben, kann eine ähnliche Oszillationsmethode dazu verwendet werden, um ein vollständiges Einrücken der einer Zielgangstufe zugeordneten Klauenkupplungsglieder sicherzustellen.
Nach Vollendung eines Schaltvorgangs und dessen Bestätigung wird die Steuerung der Kraftstoffzufuhr wieder an den Fahrer zurückgegeben. Außer für den Betrieb zum Anhalten oder zum Anfahren aus dem Stand ist es nicht beabsichtigt, das Kupplungspedal 115 einzusetzen. Falls die Kupplung während eines Schaltvorgangs manuell ausgerückt wird, wird die Drosselsteuerung wieder an den Fahrzeugführer übergeben.
Obwohl in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bis zu gewissem Grad auf Besonderheiten und Einzelheiten eingegangen wurde, versteht sich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich exemplarischer Natur ist und das zahlreiche Änderungen im Hinblick auf die Form und im Detail möglich sind, ohne dass der Schutzbereich der Erfindung gemäß den anschließenden Ansprüchen verlassen wird.

Claims

Teilautomatisiertes Getriebesystem (100), zu dem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Motor (102) und ein Motorcontroller (112) zur Steuerung/Regelung der Kraftstoffbelieferung des Motors gemäß Ausgangsbefehlssignalen, ein mehrgängiges mechanisches Getriebe (10) nach Split-Bauart mit einer durch den Motor angetriebenen Eingangswelle (18), einer Ausgangswelle (58), einer mittels eines manuellen Gangschalthebels (57) geschalteten Hauptgetriebegruppe (12) und einer in Serie mit der Hauptgetriebegruppe verbundenen zweigängigen Split-Gruppe (14), die eine hohe Split-Gangstufe und eine niedrige Split-Gangstufe aufweist, ein Split-Aktuator (116), der dazu dient, um die Split-Gruppe entsprechend Ausgangsbefehlssignalen zu schalten, eine Fahrzeugführerauswahleinrichtung (120), die in eine nicht verlagerte Stellung vorgespannt ist und die entgegen der Vorspannkraft in eine erste verlagerte Stellung zur Auswahl von Hochschaltvorgängen in eine Zielgangstufe und eine zweite verlagerte Stellung zur Auswahl von Herunterschaltvorgängen in eine Zielgangstufe bewegbar ist, und eine Steuereinheit (146), die dazu dient, um Eingangssignale entgegenzunehmen und diese gemäß vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale auszugeben, wobei die logischen Regeln dazu dienen, um, falls die Auswahleinrichtung (120) in ihre erste verlagerte Stellung bewegt worden ist, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der niedrigen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung (120) in ihre zweite verlagerte Stellung verlagert worden ist, wenn sich die Split-Gruppe in der hohen Split-Gangstufe befindet, automatisch eine automatisierte Durchführung des erforderlichen Schaltvorgangs der Split-Gruppe zu der Zielgangstufe der Split-Gruppe zu veranlassen, dadurch gekennzeichnet, dass: die Logik dazu dient, um, falls die Auswahleinrichtung (120) für weniger als eine erste Zeitspanne in ihre erste verlagerte Stellung versetzt worden ist und anschließend freigegeben wird, wenn sich die Split-Gruppe in der Position der hohen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung (120) für weniger als die erste Zeitspanne in ihre zweite verlagerte Stellung versetzt worden ist und anschließend freigegeben wird, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der Position der niedrigen Split-Gangstufe befindet, automatisch zu veranlassen, dass die Split-Gruppe beim Erfassen, dass sich die Hauptgetriebegruppe in einem Leerlaufzustand befindet, in die für die Zielgangstufe erforderliche Split-Gangstufe geschaltet wird.
Getriebesystem nach Anspruch 1, wobei zu der automatisierten Durchführung eines erforderlichen Schaltvorgangs der Split-Gruppe (14) die Schritte gehören, dass (i) die Split-Gruppe außer Eingriff gebracht wird, während eine Minimierung des Motorausgangsdrehmoments veranlasst wird, (ii) sobald erfasst ist, dass sich die Split-Gruppe außer Eingriff befindet, der Motor veranlasst wird, mit einer zum Einlegen der Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl umzulaufen, und (iii) beim Erreichen der im Wesentlichen synchronen Drehzahl bewirkt wird, dass die Split-Gruppe in die erforderliche Split-Gangstufe der Split-Gruppe geschaltet wird.
Getriebesystem nach Anspruch 1, wobei die Logik dazu dient, um, falls die Auswahleinrichtung über eine Zeit hinweg, die größer ist als die erste Zeitspanne, in ihre erste verlagerte Stellung versetzt worden ist, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der Position der hohen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung über eine Zeit hinweg, die größer ist als die erste Zeitspanne, in ihre zweite verlagerte Stellung versetzt worden ist, wenn sich die Split-Gruppe in der Position der niedrigen Split-Gangstufe befindet, (i) automatisch den Motor zu veranlassen, ein Ausgangsdrehmoment von im Wesentlichen Null zu erzeugen, bis eine Getriebe-Leerlaufbedingung erfasst ist oder ein Zeitintervall abläuft, (ii) beim Erfassen einer Getriebe-Leerlaufbedingung die Split-Gruppe zu veranlassen, in die Split-Zielgangstufe zu schalten, und (iii) den Motor zu veranlassen, mit einer zum Einlegen der Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl umzulaufen.
Getriebesystem nach Anspruch 2, wobei die Logik dazu dient, um, falls die Auswahleinrichtung (120) länger als die erste Zeitspanne in ihre erste verlagerte Stellung bewegt worden ist, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der Position der hohen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung länger als die erste Zeitspanne in ihre zweite verlagerte Stellung versetzt ist, wenn sich die Split-Gruppe in der Stellung der niedrigen Split-Gangstufe befindet, (i) den Motor automatisch zu veranlassen, ein Ausgangsdrehmoment von im Wesentlichen Null zu erzeugen, bis eine Getriebe-Leerlaufbedingung erfasst ist oder ein Zeitintervall abläuft, (ii) beim Erfassen einer Getriebe-Leerlaufbedingung die Split-Gruppe zu veranlassen, in die Zielgangstufe der Split-Gruppe zu schalten, und (iii) den Motor zu veranlassen, mit einer zum Einlegen der Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl zu rotieren.
Verfahren zur Steuerung eines teilautomatisieren Getriebesystems (100) zu dem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Motor (102), ein Motorcontroller (112) zur Steuerung/Regelung zur Kraftstoffbelieferung des Motors entsprechend Ausgangsbefehlssignalen, ein mehrgängiges mechanisches Getriebe (10 nach Split-Bauart mit einer Eingangswelle 18, die durch den Motor angetrieben ist, einer Ausgangswelle (58), einer Hauptgetriebegruppe (12), die mittels eines Gangschalthebels (57) geschaltet wird, und einer zweigängigen Split-Gruppe (14), die eine hohe Split-Gangstufe und eine niedrige Split-Gangstufe aufweist und die in Reihe mit der Hauptgetriebegruppe verbunden ist, ein Split-Aktuator (116), der dazu dient, um die Split-Gruppe gemäß Ausgangsbefehlssignalen zu schalten, eine Auswahleinrichtung (120) für einen Fahrzeugführer, die in eine nicht verlagerte Stellung vorgespannt ist und die gegen die Vorspannkraft in eine erste verlagerte Stellung, um Hochschaltvorgänge in eine Zielgangstufe auszuwählen, und in zweite verlagerte Stellung bewegbar ist, um Herunterschaltvorgänge in eine Zielgangstufe auszuwählen, und eine Steuereinheit (146), die dazu dient, um Eingangssignale entgegenzunehmen und diese gemäß vorbestimmter logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale auszugeben, wobei, falls die Auswahleinrichtung (120) in ihre erste verlagerte Stellung bewegt worden ist, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der niedrigen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung (120) in ihre zweite verlagerte Stellung versetzt worden ist, wenn sich die Split-Gruppe in der hohen Split-Gangstufe befindet, eine automatisierte Durchführung des erforderlichen Schaltvorgangs der Split-Gruppe in die Split-Zielgangstufe automatisch veranlasst wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: falls die Auswahleinrichtung (120) kürzer als eine erste Zeitspanne in ihre erste verlagerte Stellung versetzt ist und anschließend freigegeben wird, wenn sich die Split-Gruppe in der Position der hohen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung (120) für weniger als die erste Zeitspanne in ihre zweite verlagerte Stellung versetzt ist und anschließend losgelassen wird, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der Position der niedrigen Split-Gangstufe befindet, automatisch veranlasst wird, dass die Split-Gruppe beim Erfassen, dass sich die Hauptgetriebegruppe in einem Leerlaufzustand befindet, in die für die Zielgangstufe erforderliche Split-Gangstufe geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zu der automatisierten Durchführung eines erforderlichen Schaltvorgangs der Split-Gruppe die Schritte gehören, dass (i) die Split-Gruppe (14) außer Eingriff gebracht wird, während eine Minimierung des Motorausgangsdrehmoments veranlasst wird, (ii) beim Erfassen, dass die Split-Gruppe (14) außer Eingriff ist, der Motor veranlasst wird, mit einer zum Einlegen der Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl umzulaufen, und (iii) beim Erreichen der im Wesentlichen synchronen Drehzahl veranlasst wird, dass die Split-Gruppe in die erforderliche Split-Gangstufe der Split-Gruppe geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Auswahleinrichtung (120) für eine Zeit, die größer ist als die erste Zeitspanne, in ihre erste verlagerte Stellung bewegt ist, wenn sich die Split-Gruppe in der Position der hohen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung für eine Zeit, die größer ist als die erste Zeitspanne, in ihre zweite verlagerte Stellung bewegt ist, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der Position der niedrigen Split-Gangstufe befindet, (i) automatisch der Motor veranlasst wird, ein Ausgangsdrehmoment von im Wesentlichen Null zu erzeugen, bis eine Getriebe-Leerlaufbedingung erfasst ist oder ein Zeitintervall abläuft, (ii) beim Erfassen einer Getriebe-Leerlaufbedingung veranlasst wird, dass die Split-gruppe in die Zielgangstufe der Split-Gruppe geschaltet wird, und (iii) der Motor veranlasst wird, mit einer zum Einlegen der Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl umzulaufen.
Verfahren nach Anspruch 6, zu dem ferner gehört, dass, falls die Auswahleinrichtung (120) für eine Zeit, die größer ist als die erste Zeitspanne, in ihre erste verlagerte Stellung bewegt ist, wenn sich die Split-Gruppe (14) in der Position der hohen Split-Gangstufe befindet, oder falls die Auswahleinrichtung länger als die erste Zeitspanne in ihre zweite verlagerte Stellung bewegt ist, wenn sich die Split-Gruppe in der Position der niedrigen Split-Gangstufe befindet, (i) der Motor automatisch veranlasst wird, ein Ausgangsdrehmoment von im Wesentlichen Null zu erzeugen, bis eine Getriebe-Leerlaufbedingung erfasst ist oder ein Zeitintervall abläuft, (ii) beim Erfassen einer Getriebe-Leerlaufbedingung veranlasst wird, dass die Split-Gruppe in die Zielgangstufe der Split-Gruppe geschaltet wird, und (iii) der Motor veranlasst wird, mit einer zum Einlegen der Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl zu rotieren.