DE3334721C2

DE3334721C2 - Voll- oder teilautomatische Gangschaltung

Info

Publication number: DE3334721C2
Application number: DE19833334721
Authority: DE
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2003-09-27
Also published as: DE3334721A1

Description

Die Erfindung betrifft eine voll- oder teilautomatische Gangschaltung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Unter Last schaltende Automatikgetriebe werden in Fahrzeugen vielfach eingesetzt. Es sind in der Regel stufenweise übersetzende Getriebe mit 3 bis 5 Gängen. Um bei den relativ zu den Personenwagen untermotorisierten Nutzfahrzeugen eine optimale Anpassung der Getriebeübersetzung zu erreichen, ist mindestens die doppelte Anzahl an Getriebeübersetzungen erforderlich. Dieses ist allerdings bei den heute unter Last schaltenden Getriebekonzepten (Planetensatz mit Lamellenkupplung) aus Kostengründen und Gründen des Bauvolumens realistisch nicht zu verwirklichen. Es muß in den Fällen, in denen viele Gänge benötigt werden, oder um Kosten zu sparen, ein konventionelles kraftflußunterbrechendes Getriebe eingesetzt werden.

Es sind verschiedentlich Einrichtungen vorgeschlagen worden, die Umschaltsignale auch für kraftflußunterbrechende Getriebe ermitteln, z. B. DE-OS 31 46 516.

Der Umschaltvorgang kann dort auch manuell ausgelöst werden, da sonst kritische, gefährliche Fahrzustände eintreten können. Beispielsweise wird bei einer Kraftflußunterbrechung, während eines Gangwechsels, an einem Gefälle das Fahrzeug durch die Hangabtriebskraft für den Fahrer unerwartet beschleunigen, wenn der Schaltvorgang automatisch ausgelöst wird. Dieses kann z. B. im Kolonnenverkehr schwerwiegende Folgen haben. Weiterhin kann ein automatisches Schalten mit Kraftflußunterbrechung bei einem Überholvorgang den Fahrer in große Schwierigkeiten bringen, wenn er die volle Leistung des Motors benötigt, um vor dem überholten Fahrzeug einscheren zu können, bevor der Gegenverkehr herangekommen ist. Auch bei sehr großen Steigungen und bei Kick-Down-Stellung des Gaspedals ist eine manuelle Schaltauslösung zweckmäßig.

Aus der DE-OS 15 05 556 ist das Problem bekannt, daß eine Getriebeautomatik bei Sonderfällen wie Gefälle und schlechte Straßen überfordert. Zur Lösung offenbart die bekannte Steuereinrichtung für Stufengetriebe die Möglichkeit, die Schaltautomatik abzustellen und alle Gänge per Hand zu schalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Gangschaltung so zu verbessern, daß Sicherheit und Komfort der Schaltung erhöht werden. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Auswerteschaltung zur Erzeugung von Umschaltsignalen zur Umschaltung auf manuellen Betrieb wertet in vorteilhafter Weise die in einer Gangwähleinrichtung ohnehin erforderlichen Signale und meßbaren Fahrparameter, ggf. mit einer üblichen Mikrocomputer- Einrichtung, aus. Die Fahrbahnsteigung oder eine der Fahrbahnsteigung proportionale Größe läßt sich beispielsweise unter Zuhilfenahme der in den auf ältere Anmeldungen zurückgehenden DE 33 14 800 A1 und DE 32 46 201 A1 ermittelten Größen Gewicht G und stationäres Antriebsmoment M_stat, nach dem Zusammenhang

ermitteln; im einzelnen bedeuten in der Gleichung:
p = Steigung oder steigungsproportionale Größe,
M_stat = stationäres Antriebssmoment,
i = Übersetzung im Antriebsstrang,
W_R = Reibungswiderstände,
G = Fahrzeuggewicht.

Die Steigung p ist in diesem Gleichungszusammenhang noch ein dimensionsbehafteter Wert, der durch Division mit dem Fahrzeugradhalbmesser dimensionsfrei gemacht werden kann.

Überholvorgänge können beispielsweise durch zusätzliche Messung des Lenkwinkels und eine entsprechende Auswertung, wobei beispielsweise der Fahrbahnversatz des Fahrzeugs errechnet wird, ermittelt werden.

Die vom Fahrer zu bedienende Schalteinrichtung kann die verschiedensten Formen und Schaltprinzipien aufweisen.

Eine Ausführungsmöglichkeit besteht darin, bei Erkennen eines Fahrzustandes, der bei automatischem Gangschalten unkontrollierbare Zustände verursachen würde, das automatische Gangschalten zu sperren und eine Warnlampe aufleuchten zu lassen. Der Fahrer muß in diesem Fall einen Schalter betätigen, wenn er die Sperrung des automatischen Gangschaltens wieder aufheben will.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann lediglich eine Warnlampe aufleuchten, wenn ein für automatisches Gangschalten gefährlicher Fahrzustand vorliegt, aber das automatische Gangschalten nicht gesperrt werden. Die Sperrung des automatischen Gangschaltens ist in diesem Fall vom Fahrer über einen Schalter vorzunehmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung, die ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert.

Ein Verbrennungsmotor 13 ist mit einem Getriebe 14 verbunden und treibt über eine Welle 15 nicht dargestellte Räder eines Fahrzeugs an. Eine Motorsteuereinrichtung 16, die im einfachsten Fall ein einfaches Gaspedal ist, ist über Signalleitung 17 mit dem Motor 13 verbunden. Von der Motorsteuereinrichtung 16 wird im wesentlichen das Antriebsmoment des Motors gesteuert. Sie übermittelt an eine Gangwähleinrichtung 18 über eine Leitung 19 aber auch ein Signal über den Betriebszustand des Motors. Der Gangwähleinrichtung 18 wird durch einen Drehzahlsensor 20 über eine Leitung 21 ein Signal über die Ausgangsdrehzahl des Getriebes zugeführt. Über einen zweiten Sensor 22 wird der jeweils eingelegte Gang abgetastet und über eine Leitung 23 ebenfalls der Gangwähleinrichtung 18 zugeführt. Über einen Gangsensor 24 wird die jeweilige Stellung eines Schalthebels 8 abgetastet und ebenfalls der Gangwähleinrichtung 18 mitgeteilt. Weiterhin ist noch ein Schalter 10 am Schalthebel 8 angebracht, der, wenn er vom Fahrer betätigt wird, über eine Leitung 25 ein Signal an die Gangwähleinrichtung 18 zur Entriegelung der Automatikstellung 3 abgibt.

Aus den eingegebenen Daten berechnet die Gangwähleinrichtung 18 nach einem vorgegebenen Programm einen optimalen Gang. Dieser Gang wird durch die Gangwähleinrichtung 18 über eine Leitung 27 dem Getriebe 14 mitgeteilt und dort hilfskraftbetätigt eingelegt. Hauptsächliche Kriterien für die Berechnung des neuen Ganges sind dabei die Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, Verbrauchs- und Lastkriterien. Die Motordrehzahl wird dabei aus den Informationen der Sensoren 20 und 22 intern berechnet. Die genaue Funktionsweise der Gangwahleinrichtung 18, die z. B. einen Mikrocomputer enthalten kann, ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird daher nicht näher erläutert.

Über eine Ausgangsleitung 28 steuert die Gangwähleinrichtung 18 eine Ganganzeige 29 an. Auf dieser wird der gerade eingelegte und/oder der von der Gangwähleinrichtung vorgeschlagene optimale Gang angezeigt. Die Ganganzeige 29 ist in eine Anzeigeeinrichtung 6 integriert. Weiter können auch Überdrehzahlen des Motors und Fehlfunktionen im elektronischen oder mechanischen Teil der Gangschaltung angezeigt werden, z. B. mittels einer Warnlampe (nicht dargestellt).

Über eine weitere Ausgangsleitung 30 steuert die Gangwähleinrichtung 18 eine Anzeigeeinrichtung 6 für manuellen oder automatischen Betrieb, je nachdem, welcher Fahrbetrieb vom Fahrer oder von der Gangwähleinrichtung 18 vorgesehen ist.

Über eine Ausgangsleitung 5 kann die Gangwähleinrichtung einen Sperrmagneten 7 ansteuern, der das automatische Zurückspringen des Schalthebels 8 aus der Automatikstellung 3 in die Manuellstellung 2 bewirkt. Der Fahrer kann den Schalthebel 8 gegen die Kraft einer Feder 31 aus der Manuellstellung 2 in die Automatikstellung 3 bewegen. Ein Stößel 32 des Sperrmagneten 7 wird dabei durch eine Rampe 9 des Schalthebels 8 nach unten gegen eine Feder 34 gedrückt, bis er in der Automatikstellung 3 hinter eine Kante 33 wieder nach oben springt und so den Schalthebel 8 in der Automatikstellung 3 festhält. Diese Position kann der Hebel 8 nur verlassen, wenn der Fahrer den Knopf 10 betätigt und die Gangwähleinrichtung daraufhin durch Erregung des Sperrmagneten 7 den Stößel 32 herunterzieht und die Automatikstellung entriegelt.

Ein Signal zur Entriegelung, wobei der Schalthebel 8 mittels der Kraft der Feder 31 in die Manuellstellung 2 zurückspringt, wird von einer Auswerteschaltung 4 ausgelöst, wenn ein für automatisches Gangschalten unkontrollierbarer, gefährlicher Fahrzustand auftritt.

Die Auswerteschaltung 4, die für automatisches Gangschalten unkontrollierbare Fahrzustände feststellt und die Bestandteil der Gangwähleinrichtung 18 ist, steuert den Sperrmagneten 7 und die Anzeigeeinrichtung 6

Ein Umschaltbefehl wird bei manuellem Betrieb von einem Umschaltbefehlsgeber-Manuell 35 über eine Leitung 36 an eine Gangumschaltsteuerung 37, die dann den Steuervorgang der Umschaltung vornimmt, übertragen. Bei automatischem Betrieb, wobei ein neuer Gang von der Gangwähleinrichtung 18 hauptsächlich nach den Kriterien Motordrehzahl, Verbrauchs- und Lastkriterien ausgewählt wird, wird von einer Umschaltbefehlsgeber-Automatik 38 über eine Leitung 39, ein Sperrglied 40 und eine Leitung 41 ebenfalls ein Umschaltbefehl an die Gangumschaltsteuerung 37 gegeben. Das Sperrglied 40 sperrt den Umschaltbefehl bei Automatikbetrieb dann, wenn auf der Leitung 42 ein einen gefährlichen Fahrzustand anzeigendes Signal vorhanden ist. Das Signal auf der Leitung 42 erscheint dann, wenn auf einer der mit den Eingängen des ODER-Gliedes 43 verbundenen Leitungen 44 oder 45 ein Signal liegt.

Auf der Leitung 45 liegt dann ein Signal, wenn auf beiden der in einem UND-Glied 46 verknüpften Leitungen 39 und 47 ein Signal liegt. Ebenso liegt auf der Leitung 44 dann ein Signal, wenn auf beiden der in einem UND- Glied 48 verknüpften Leitungen 39 und 49 ein Signal liegt. Auf der Leitung 49 erscheint dann ein Signal, wenn eine Gefälleermittlungseinrichtung 50, die das Gefälle beispielsweise mit Hilfe der Beziehung p = M_stat · i+W_R ermittelt und prüft, ob das Gefälle größer ist als ein vorgegebenes Gefälle a, einen für automatisches Schalten unkontrollierbaren, gefährlichen Fahrzustand ermittelt. Auf der Leitung 47 erscheint dann ein Signal, wenn eine Einrichtung 51 zur Feststellung eines Überholvorganges, die beispielsweise Lenkwinkelbewegungen auswertet, die sie von einer nicht dargestellten Lenkwinkelmeßeinrichtung am Lenkrad oder an den gelenkten Rädern erhält, einen Überholvorgang erkennt.

Stellt also die Einrichtung zur Feststellung eines Überholvorgangs 51 oder die Gefälleermittlungseinrichtung 50 einen für automatisches Schalten unkontrollierbaren, gefährlichen Fahrzustand fest und wird gleichzeitig bei Automatikbetrieb von der Umschaltbefehlsgeber- Automatik 38 ein Umschaltbefehl ausgegeben, so wird eine automatische Umschaltung durch Betätigung des Sperrgliedes 40 durch das Signal auf der Leitung 42, das auf den negierten Eingang des Sperrgliedes 40 geleitet wird, verhindert, über die Leitung 30 eine Umschaltung der Anzeigeeinrichtung 6 auf das Signal "manueller Betrieb" und über die Leitung 5 ein Entsperren des Sperrmagneten 7 bewirkt, so daß der Schalthebel 8 aus der Automatikposition 3 in die Manuellposition 2 springt.

Dem Fahrer wird somit signalisiert, daß eine Gang-Umschaltung notwendig ist, daß er diese aber durch Betätigung des Schalthebels selbst auslösen muß.

Selbstverständlich kann durch das Sperrglied 40 auch nur das Signal auf der Leitung 30 ausgelöst werden und dadurch dem Fahrer durch das Aufleuchten des Feldes "manuell" signalisiert werden, daß er nun nach Entriegelung durch den Schalter 10 manuell umschalten muß.

Weitere Ausführungsmöglichkeiten, bei denen beispielsweise statt der Schalteinrichtung 1 ein üblicher Schalter verwendet wird, sind wegen der Trivialität nicht im einzelnen dargestellt.

Eine Einrichtung, die beispielsweise bei Kick-Down- Betrieb ein Warnsignal abgibt, ließe sich durch einen an der Motorsteuereinrichtung 16 angebrachten Schalter erstellen. Das entsprechende Signal könnte dann einen zusätzlichen Eingang des ODER-Gliedes 43 ansteuern. Eine solche Einrichtung ist von einem Fachmann leicht zu erstellen und deshalb hier nicht dargestellt.

Ebenso läßt sich auch eine positive Steigung analog der Gefälleermittlungseinrichtung 50 ermitteln. Übersteigt die Steigung einen vorgegebenen Betrag kann ein entsprechendes Warnsignal an einen zusätzlichen Eingang des ODER-Gliedes 43 gegeben werden.

Claims

1. Voll- oder teilautomatische Gangschaltung für ein von einer Antriebsmaschine über ein kraftflußunterbrechendes Getriebe angetriebenes Fahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Auswerteschaltung (4) mit Einrichtungen (50, 51) zum Erkennen von für automatisches Gangschalten unkontrollierbaren, gefährlichen Fahrzuständen, wie Gefälle, Steigung, Überholvorgang und Kick-Down-Betrieb;
b) die Auswerteschaltung (4) erzeugt beim Erkennen solcher Fahrzustände ein Warnsignal, das über eine Leitung (30) einer Anzeigeeinrichtung (6) zugeführt wird;
c) die Auswerteschaltung (4) sperrt mittels eines Sperrglieds (40) beim Erkennen solcher Fahrzustände die Vollautomatik;
d) die Auswerteschaltung (4) entriegelt beim Erkennen solcher Fahrzustände eine vom Fahrer betätigbare Schalteinrichtung (1) von der Automatik-Stellung (A) in die Manuell-Stellung (M).

2. Gangschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) ein Geber oder ein Schalter ist, die jeweils mindestens zwei Schaltstellungen, und zwar Manuell (2) und Automatik (3) aufweisen.

3. Gangschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Schaltstellungen Neutral (11) und Rückwärtsgang (12) vorgesehen sind, die in einer Linie mit der Schaltstellung Manuell (2) liegen, und daß die Automatikstellung (3) durch eine dazu rechtwinklige Bewegung des Schalthebels (8) anwählbar ist.

4. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (8) vom Fahrer durch Betätigung eines Knopfes (10) aus der Automatikstellung (3) in die Stellung Manuell (2) bewegbar ist.

5. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahnsteigung in der Auswerteschaltung (4) durch eine Größe p nach der Beziehung ermittelt wird, in der M_stat das für unbeschleunigte Fahrt in der Ebene nötige stationäre Antriebsmoment, i die Übersetzung im Antriebsstrang, G das Fahrzeuggewicht und W_R die Roll- und Luftwiderstände bedeuten.

6. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) einen Fahrbahnanstieg gleich oder größer 5% als einen für automatisches Gangschalten unzulässigen Fahrzustand erkennt.

7. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines einen Überholvorgang kennzeichnenden Signales aus dem Lenkwinkelverlauf der Fahrbahnversatz des Fahrzeugs ermittelt wird.

8. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) einen Sperrmagneten (7) aufweist, der bei Betätigung durch das einen für automatisches Gangschalten unkontrollierbaren, gefährlichen Fahrzustand kennzeichende Warnsignal eine Verstellung der Schalteinrichtung (1) aus der Automatikstellung (3) in die Manuellstellung (2) bewirkt.

9. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (6) mit der Schalteinrichtung (1) eine Baueinheit bildet.

10. Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) zur Berechnung für automatisches Schalten unkontrollierbarer Fahrzustände mindestens einen Mikrocomputer enthält.