DE3621674A1 - Getriebeschalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines mehrgängigen Geschwindigkeitswechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Automatisch schaltende Getriebe sind bei Kraftfahrzeugen beispielsweise in Form von hydrodynamisch-mechanischen Getrieben mit hydraulisch betätigbaren Schaltgliedern oder in Form von mit Servostelleinrichtungen versehenen her­ kömmlichen Handschaltgetrieben bekannt. Der Schaltpunkt eines solchen auto­ matisch schaltenden Kraftfahrzeuggetriebes ist im allgemeinen abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Fahrgeschwindigkeit des Fahr­ zeugs und der Belastung des Antriebsmotors. Wird dabei von dem Steuergerät ein durch Drehzahl und/oder Last bestimmter Schaltpunkt ermittelt, schaltet das Getriebe automatisch in den nächsthöheren bzw. nächstniedrigeren Gang. Während größere Lasten in einem höheren Getriebegang bei kleinen Drehzahlen automatisch zum Herunterschalten des Getriebes führen, ergeben kleine Lasten in niedrigeren Gängen bei höheren Drehzahlen ein automatisches Heraufschalten des Getriebes. Diese automatischen Schaltvorgänge sind jedoch nicht immer zweckmäßig und den jeweils gegebenen Fahrbedingungen optimal angepaßt.

So kann zum Beispiel die plötzliche Entlastung des Fahrpedals dadurch ver­ ursacht sein, daß das Fahrzeug sich einer scharfen oder unübersichtlichen Kurve nähert. Eine durch die Fahrpedalrücknahme veranlaßte Hochschaltung des Getriebes würde dann aber unzweckmäßig sein, weil der Fahrer des Fahr­ zeugs gerade in diesem Betriebszustand das Fahrzeug mit höheren Drehzahlen und folglich niedrigeren Gängen günstiger und wirkungsvoller betreiben würde. Die herkömmlichen Schaltprogramme der automatisch schaltenden Getriebe veran­ lassen jedoch die Schaltung der einzelnen Getriebegänge allein in Abhängig­ keit von der Belastung des Antriebsmotors und der Motordrehzahl oder der Fahrgeschwindigkeit, wobei es nicht auf den zeitlichen Verlauf dieser Be­ triebsgrößen ankommt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Getriebe­ schalteinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine verbesserte Fahrweise für Fahrzeuge mit automatisch schaltenden Getrieben erreicht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1. Erfindungsgemäß wird also die Schaltung der Getriebegänge nicht nur von dem momentanen Wert der Motorlast, das heißt also der Stellung des Fahrpedals oder der Drosselklappe, und dem Drehzahlwert bestimmt, sondern zusätzlich auch von der zeitlichen Veränderung wenigstens eines dieser Werte. Durch Berücksichtigung dieser zeitlichen Veränderung der Betriebsgrößen für die Festlegung der Schaltpunkte des Getriebes wird der Betriebszustand des Fahrzeugs besser erfaßt und damit eine Möglichkeit geschaffen, auch automatisch den jeweiligen Betriebszuständen besser angepaßte Getriebegänge auch bei automatischer Schaltung des Getriebes bereitzustellen. So kann beispielsweise bei größeren Änderungen entweder des Absolutwertes des Fahr­ pedal- oder Drosselklappenwinkels oder aber der Änderung des Fahrpedal oder Drosselklappenwinkels bzw. der Motordrehzahl oder der Fahrgeschwindig­ keit über der Zeit eine möglicherweise sonst vorgegebene Schaltung des Ge­ triebes in einen höheren Getriebegang verzögert werden bzw. sogar eine Rück­ schaltung in einen niedrigeren Getriebegang eingeleitet werden. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß größere zeitliche Veränderungen der Betriebsgrößen auf einen sportlicheren Betrieb des Fahrzeugs schließen lassen, in dem ein allzu frühes Hochschalten des Getriebes in einen höheren Getriebegang unerwünscht und unzweckmäßig ist. Andererseits kann beim Vorlie­ gen sehr geringer zeitlicher Veränderungen der Betriebsgrößen auf ein zurück­ haltendes, kraftstoffsparendes Fahren geschlossen werden, bei dem bevorzugt höhere Getriebegänge herangezogen werden sollen, so daß bei sehr kleinen zeitlichen Veränderungen der Betriebsgrößen früher in höhere Getriebegänge geschaltet werden kann. Die Schaltpunkte sind dabei letztendlich begrenzt durch den zulässigen Motordrehzahlbereich, das heißt es kann nur in solche Gänge zurückgeschaltet werden, in denen die höchstzulässige Motordrehzahl nicht überschritten ist, ebenso wie nur in solche Getriebegänge hochgeschal­ tet werden kann, in denen eine niedrigst zulässige Drehzahl nicht unter­ schritten wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellungsweise gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeich­ nung zeigt ein schematisches Schaltbild eines Fahrzeugantriebs mit der er­ findungsgemäßen Getriebeschalteinrichtung.

In der Zeichnung ist mit 1 der aus einer beispielsweise herkömmlichen Ver­ brennungskraftmaschine bestehende Antriebsmotor eines Personenkraftfahrzeugs angedeutet, der über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe 3 und ein diesem nachgeschaltetes Ausgleichgetriebe 4 die Antriebsräder 5 des Fahrzeugs an­ treibt. 6 stellt eine Kurbelwelle des Antriebsmotors dar, die über eine Kupplung 2, gegebenenfalls auch in Form eines hydrodynamischen Drehmoment­ wandlers, mit einer Eingangswelle 7 des Geschwindigkeitswechselgetriebes 3 verbindbar ist, während 8 eine Getriebeausgangswelle angibt.

Das Geschwindigkeitswechselgetriebe 3 ist als selbsttätig schaltendes Getriebe ausgebildet. Bekannte Ausführungen solcher selbsttätig schaltenden Getriebe werden durch Planetengetriebe gebildet, die über den einzelnen Gängen zuge­ ordnete Schaltglieder, wie Kupplungen und Bremsen, ein- bzw. ausgerückt werden. Das Getriebe kann jedoch auch als im Prinzip herkömmliches Hand­ schaltgetriebe ausgebildet sein, bei dem die Schaltung der einzelnen Ge­ triebegänge von einer zugeordneten Servoschaltvorrichtung durchgeführt wird. Rein prinzipiell kann aber auch ein stufenlos schaltendes Getriebe vorgesehen sein, bei dem dann Übersetzungssprünge in der nachfolgend be­ schriebenen Weise beeinflußt werden.

Das Geschwindigkeitswechselgetriebe 3 weist demzufolge eine Schaltvorrich­ tung 9 auf, die die einzelnen Gänge des Getriebes in Abhängigkeit von ent­ sprechenden Stellsignalen eines Steuergerätes 10 einschaltet. Das Steuer­ gerät 10 erhält zum Zwecke der Auswahl der dem jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs zugeordneten passenden Getriebegänge über Signalleitungen Informationen von verschiedenen Istwertgebern, die die Istwerte der jewei­ ligen, den Betriebszustand kennzeichnenden Betriebsgrößen liefern. So ist mit 11 ein Meßwertgeber zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 6 und mit 12 ein Meßwertgeber zur Erfassung der Drehzahl der Getriebeausgangswel­ le 8 angegeben.

Mit 14 ist ein einem Fahrpedal 13 zugeordneter Weggeber bezeichnet, der einen dem Leistungswunsch des Fahrers entsprechenden Wert des Fahrpedal­ winkels erfaßt und an das Steuergerät 10 weiterleitet, während mit 16 ein dem Bremspedal 15 des Fahrzeugs zugeordneter Stellungsgeber angedeutet ist, der dem Steuergerät 10 eine Information über das Maß der Betätigung des Bremspedals mitteilt. 18 stellt schließlich einen Stellungsgeber dar, der an einem dem Geschwindigkeitswechselgetriebe 3 zugeordneten Getriebewählhebel 17 angebracht ist. Mit diesem Getriebewählhebel 17 lassen sich von dem Fahrer des Fahrzeugs verschiedene Fahrbereiche des automatisch schaltenden Getriebes, wie zum Beispiel Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, sowie gegebenenfalls Fahr­ bereiche mit besonderen Eigenschaften, wie zum Beispiel extremer Lastbetrieb oder dgl., einstellen.

Mit 19 ist schließlich eine Speichervorrichtung angedeutet, in der der zeit­ liche Verlauf der insbesondere von den Meßgebern 11, 12 und 14 erfaßten Betriebsgrößen für eine jeweils bestimmte zurückliegende Zeit gespeichert werden kann. Diese Speichervorrichtung 19 ist dazu über Signalleitungen zum direkten Austausch der Informationen mit dem Steuergerät 10 verbunden.

Es sei weiter darauf hingewiesen, daß die von den Meßwertgebern 11 und 12 erfaßten Istwerte der Drehzahl der Kurbelwelle 6 bzw. der Drehzahl der Ge­ triebeausgangswelle 8 ebenso wie die von dem Stellungsgeber 14 erfaßten Istwerte des Winkels des Fahrpedals 13 durch zugeordnete, hier nicht weiter gezeigte Differenzierglieder in die ersten Ableitungen nach der Zeit umge­ wandelt und von dem Steuergerät 10 verarbeitet werden.

Selbstverständlich brauchen nicht sämtliche in der Zeichnung gezeigte Meß­ wertgeber zur Steuerung der Schaltung des Geschwindigkeitswechselgetriebes 3 vorhanden zu sein. Notwendig sind aber wenigstens ein Meßwertgeber für einen Drehzahlmeßwert und ein Meßwertgeber zur Erfassung der Belastung des Antriebsmotors 1, wobei anstelle des den Fahrpedalwinkel erfassenden Meßgebers 14 auch ein Geber zur Erfassung des Drosselklappenwinkels (bei Ottomotoren) verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Getriebesteuerung arbeitet nun in der Weise, daß das Steuergerät 10 nicht nur in Abhängigkeit von einem die Belastung des An­ triebsmotors erfassenden Kennwert, hier beispielsweise des Winkels des Fahrpedals 13, und eines Drehzahlmeßwertes, hier also beispielsweise des Drehzahlwertes der Kurbelwelle 6 oder der Getriebeausgangswelle 8 den dem jeweiligen Betriebszustand zugeordneten Getriebegang auswählt und durch entsprechende Ansteuerung der Servostelleinrichtung 9 einlegt, sondern daß die einzelnen Getriebegänge auch in Abhängigkeit von der zeitlichen Verän­ derung dieser Betriebsgrößen bestimmt werden. Dazu wird die erste Ableitung beispielsweise des Drosselklappenwinkels über der Zeit, das heißt also die Geschwindigkeit der Betätigung des Fahrpedals 13, berücksichtigt und für den Fall, daß eine relativ große Geschwindigkeit der Fahrpedalbetätigung vorliegt, das Hochschalten in den nächsthöheren Gang erst bei höheren Dreh­ zahlen, als dies normalerweise üblich wäre, vorgenommen. Anstelle der ersten Ableitung des Fahrpedalwinkels kann aber auch die erste Ableitung eines der von den Drehzahlgebern 11 oder 12 erfaßten Drehzahlmeßwerte als das momentane Fahrverhalten des Fahrzeugs kennzeichnende Betriebsgröße heran­ gezogen werden. In allen Fällen würde bei höheren Werten das Hochschalten in den nächsthöheren Gang verzögert und gegebenenfalls eine begrenzte Rück­ schaltung in den nächstniedrigeren Wert eingeleitet werden, ebenso wie bei kleinen Werten, das heißt bei geringen Fahrpedalbetätigungsgeschwindigkeiten bzw. kleinen Drehzahl- bzw. Fahrgeschwindigkeitsveränderungen, ein früheres Hochschalten als normalerweise üblich vorgenommen werden könnte.

Durch Berücksichtigung der Stellung des Bremspedals 15 mit Hilfe des Stel­ lungsgebers 16 kann ein früheres Rückschalten zur Unterstützung der Fahr­ bremse durch Vergrößerung der Motorbremswirkung erreicht werden.

Der Stellungsgeber 18 zur Erfassung der Stellung des Getriebewählhebels 17 kann dazu herangezogen werden, die erfindungsgemäße Getriebesteuerung nur in einer bestimmten Stellung des Getriebewählhebels zu ermögIichen, während in anderen Stellungen des Wählhebels 17 eine herkömmliche Getriebe­ steuerung durchgeführt wird.

Die Speichervorrichtung 19 schließlich ermöglicht es, das Fahrverhalten des Fahrzeugs für eine gewisse Betriebszeit zu speichern und in Abhängig­ keit von diesem Fahrverhalten die Getriebesteuerung zu beeinflussen. Dies ergibt einen Selbstlerneffekt, indem die Getriebesteuerung automatisch unter Berücksichtigung der vorausgegangenen Fahrweise die einzelnen Gänge ein­ rückt. Hat zum Beispiel der Fahrer das Fahrzeug sehr sportlich bewegt, das heißt mit relativ großen Beschleunigungen, dann wir die Stellvorrichtung 9 des Geschwindigkeitswechselgetriebes 3 von dem die Speichervorrichtung 19 abfragenden Steuergerät 10 auf Einschalten solcher Gänge eingerichtet, die eine relativ hohe Drehzahl mit relativ guten Überschußmomenten ermög­ lichen. Umgekehrt wird bei einem mehr kraftstoffsparenden Betrieb des Fahr­ zeugs mit entsprechend geringen Fahrzeugbeschleunigungen und weniger starken Fahrpedalbetätigungen die Getriebeschaltung so beeinflußt, daß nach Möglich­ keit mit relativ hohen Getriebegängen und geringen Motordrehzahlen gefahren wird.

Dieser Selbstlerneffekt kann auch beliebig zu- oder abschaltbar ausgestaltet werden. So könnte zum Zu- bzw. Abschalten der Wählhebel 17 herangezogen werden, indem diesem eine besondere Stellung zugeordnet wird, in der das zuvor in der Speichervorrichtung 19 gespeicherte Fahrprogramm abgerufen wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, die abgespeicherte und einem bestimm­ ten Fahrer zugeordnete Fahrweise durch einen zusätzlichen Memory-Schalter bei Fahrtbeginn oder gegebenenfalls auch erst während der Fahrt aus der Speichervorrichtung 19 abzurufen.

Claims (6)

1. Einrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines mehrgängigen Geschwindig­ keitswechselgetriebes, das einem von einem Antriebsmotor angetriebenen Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftfahrzeug, zugeordnet ist, mit einem die einzuschaltenden Getriebegänge in Abhängigkeit von die Belastung des Antriebsmotors und die Motordrehzahl oder die Fahrgeschwindigkeit kennzeichnenden Betriebsgrößen bestimmenden Steuergerät, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuergerät (10) zur Schaltung der einzelnen Getriebe­ gänge des Geschwindigkeitswechselgetriebes (3) in zusätzlicher Abhängig­ keit von der zeitlichen Veränderung der Betriebsgröße ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe­ schaltung in Abhängigkeit von der Größe der Änderung des Fahrpedal- oder Drosselklappenwinkels steuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe­ schaltung in Abhängigkeit von der Änderung des Fahrpedal- oder Drossel­ klappenwinkels über der Zeit steuerbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe­ schaltung in Abhängigkeit von der Änderung der Motordrehzahl oder der Fahrgeschwindigkeit über der Zeit steuerbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe­ schaltung in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals steuerbar ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (10) eine den Verlauf der Betriebsgrößen über eine bestimmte zurückliegende Betriebszeit speichernde Speichervorrichtung (19) zugeordnet ist und daß die Getriebeschaltung in Abhängigkeit von diesem gespeicherten Betriebsgrößenverlauf steuerbar ist.