DE4323620C2 - Steuereinrichtung für eine selbsttätige Schaltvorrichtung eines Gangwechselgetriebes in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art (DE 40 18 791 A) kann durch einen von Hand betätigbaren Schalter, der im Anzeigebereich für die Stellungen des Wählhebels angeordnet ist, als signifikanter Getriebezustand der niedrigste Vorwärtsgang zur Erzeugung einer verstärkten Motorbremswirkung geschaltet werden, wenn sich das Fahrzeug in einem signifikanten Fahrzustand befindet, für den folgende Kriterien gelten: Die Fahrgeschwindigkeit ist niedriger als ein kritischer Grenzwert; der Wählhebel befindet sich in derjenigen Stellung, in welcher nur die beiden niedrigsten Vorwärtsgänge vom Schaltprogramm erfaßt sind. Dieser signifikante Getriebezustand wird bei dem bekannten Kraftfahrzeug erst dadurch wieder aufgehoben, daß der Wählhebel in die D-Stellung betätigt wird, in welcher sämtliche Vorwärtsgänge vom Schaltprogramm erfaßt sind. Diese Daueraktivierung des signifikanten Getriebezustandes ist umständlich, weil man diese Funktion mit einer - weiteren Handbewegung - bewußt - wieder desaktivieren muß.

Durch die Erfindung ist dieser Nachteil mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 automatisch beim Gasgeben gelöst.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung sind vor allem die beiden nachstehend definierten Fahrzustände bzw. Getriebezustände durch den Fahrer beeinfluß- bzw. steuerbar:

Ein signifikanter Fahrzustand "Motorschiebebetrieb" ist durch folgende Kriterien definiert:

• a. der Drosselklappenschalter für die Schubabschaltung ist aktiviert, das heißt, der Fahrer hat den Fuß vom "Gas" genommen,
• b. die Fahrgeschwindigkeit ist größer als ein Grenzwert, und/oder
• c. die Motordrehzahl ist größer als ein Grenzwert.

In diesem signifikanten Fahrzustand "Motorschiebebetrieb" ist das Gangwechselgetriebe in einen signifikanten Getriebezustand "verstärkte Motorbremse" schaltbar. Dieser Getriebezustand ist dadurch definiert, daß das Gangwechselgetriebe in den niedrigsten Vorwärtsgang geschaltet ist, oder daß die Schaltpunkte im Sinne einer Rückschaltung verändert sind. Der vorgenannte signifikante Getriebezustand ist zusätzlich dadurch aufhebbar, daß eine ABS-Funktion abläuft.

Ein signifikanter Fahrzustand "Fahrzeugstillstand" ist durch folgende Kriterien definiert:

• a. der Drosselklappenschalter für die Schubabschaltung ist aktiviert, d. h. der Fahrer hat den Fuß vom "Gas" genommen,
• b. die Fahrgeschwindigkeit ist kleiner als ein Grenzwert, und/oder
• c. die Motordrehzahl ist kleiner als ein Grenzwert, und/oder
• d. Wiedereinsetzen der Kraftstoff-Zufuhr bei Motorleerlaufdrehzahl.

In diesem signifikanten Fahrzustand ist ein signifikanter Getriebezustand "Leerlauffunktion" schaltbar, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gangwechselgetriebe in den Getriebezustand "N" geschaltet ist.

Die Erfindung steuert demnach ausschließlich "jeweils einmal auftretende" signifikante Getriebezustände (Sonderfunktionen) wie verstärkte Motorbremse oder Leerlauffunktion. Das hierzu betätigte "Schaltorgan" ist in elektrotechnischem Sinne präziser als Schalttaste definiert, d. h. beim Betätigen der Schalttaste - egal ob von Fuß oder von Hand - wird nur ein Impulssignal für die Schaltstufe im elektronischen Steuergerät ausgelöst. Nach Betätigen des Fahrpedales wird der signifikante Getriebezustand (Sonderfunktion) wieder gelöscht. Ferner ist es bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung vorteilhaft, daß mit einem Tastbefehl je nach Fahrgeschwindigkeit zwei verschiedene signifikante Getriebezustände aufgerufen werden: Motorbremse oder Leerlauffunktion.

Präzisierung: Wenn zum Einschalten der verstärkten Motorbremsfunktion die Schalttaste einmal betätigt wurde, so muß diese zum Ansteuern der Leerlauffunktion nochmals betätigt werden, und zwar erst dann, wenn das Fahrzeug nahezu zum Stillstand gekommen ist; denn die Funktion der verstärkten Motorbremse wird auch dann schon gelöscht, wenn sich die Motordrehzahl im leerlaufnahen Bereich befindet bzw. eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit unterschritten wird. Bei Verarbeitung des Parameters "Leerlaufdrehzahl" ist bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung berücksichtigt, daß diese beim Kaltstart angehoben sein kann.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung ist der Bedienungskomfort von Automatikgetriebefahrzeugen in der Weise verbessert, daß für jeweils einmal auftretende signifikante Getriebezustände wie verstärkte Motorbremse oder Leerlauffunktion bei Fahrzeugstillstand (gegen Kriechen) eine einfachere Bedienung erreicht ist als durch die Verstellung des Wählhebels zur Betätigung der Sonderfunktion und anschließend die Rückstellung des Wählhebels zur Aufhebung der Sonderfunktion.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung kann rechts seitlich vom Fahrpedal eine Betätigungsplatte installiert sein, welche vom rechten Fuß durch seitliches Gegendrücken betätigt werden kann mit dem Ziel, vermittels einmaliger elektrischer Kontaktbetätigung ein Steuersignal an das elektronische Steuergerät des Automatikgetriebes zu leiten, so daß dieses in Abhängigkeit von dem jeweiligen signifikanten Fahrzustand eine zugehörige definierte Sonderfunktion auslöst, welche nur für die Dauer des signifikanten Fahrzustandes bestehen bleibt und nach Veränderung desselben wieder aufgehoben wird.

Beispielsweise kann zwischen zwei signifikanten Fahrzuständen unterschieden werden:

Motorschiebebetrieb und Fahrzeugstillstand.

Der signifikante Fahrzustand Motorschiebebetrieb sei dadurch definiert, daß der Schalter für die Schubabschaltung aktiviert ist (Fuß vom Gas), und daß das Fahrzeug und/oder der Motor sich mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit bzw. -drehzahl bewegt.

Nun soll über den Fußschalter die Sonderfunktion aktiviert werden. In diesem Fall wird durch einen signifikanten Getriebezustand (Verändern der Getriebeschaltpunkte) eine stärkere Motorbremswirkung erreicht als bei der vorgegebenen Wählhebelstellung (sofern nicht schon die niedrigste Gangstufe durch den Wählhebel vorgegeben wurde).

Der signifikante Fahrzustand "Motorschiebebetrieb" gilt als aufgehoben - und damit auch der - gegebenenfalls geschaltete signifikante Getriebezustand, wenn das Fahrpedal wieder betätigt wird und damit auch der Schalter für die Schubabschaltung desaktiviert wird.

Ebenso gilt der signifikante Fahrzustand "Motorschiebebetrieb" als aufgehoben, wenn eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit und/oder Motordrehzahl unterschritten wird.

Unterhalb der o. g. Grenzgeschwindigkeit ist der signifikante Fahrzustand "Fahrzeugstillstand" definiert. Ein Kriterium hierfür ist ebenfalls in der Aktivierung des Schalters für die Schubabschaltung zu sehen; als weiteres Kriterium kann das Wiedereinsetzen der Kraftstoffzufuhr im leerlaufnahen Drehzahlbereich gefordert sein. Wird in diesem signifikanten Fahrzustand die Schalttaste für die Sonderfunktion betätigt, schaltet das Automatikgetriebe selbsttätig den signifikanten Getriebezustand, der der Wählhebelstellung "N" entspricht. Wenn bei Fahrzeugstillstand der signifikante Getriebezustand "Neutralstellung" geschaltet wird, besteht ergonomisch das Problem (im Falle der Fußbetätigung), daß der Fuß zunächst die Betriebsbremse betätigt, um Stillstand zu erreichen.

Beim Überwechseln des Fußes zum Betätigungsschalter zum Schalten des signifikanten Getriebezustandes können 0,5 bis 0,8 Sekunden vergehen. In dieser Zeit ist die Betriebsbremse gelöst und das Fahrzeug befindet sich in der Phase der "Kriechbeschleunigung". Dies ist aus zwei Gründen nachteilig: Bei erhöhtem Leerlauf kann das Fahrzeug bereits einen unerwünschten Weg zurücklegen, bis die Neutralschaltung wirksam wird; die dabei erreichte Geschwindigkeit läßt ein Einlegen der Parksperre nicht ohne Komfortminderung zu. Aus diesem Grund ist es bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung vorteilhaft, daß das Automatikgetriebeprogramm das Getriebe bei Erreichen des Stillstandes selbst bremst bzw. blockiert, indem es zwei Gänge zugleich schaltet, z. B. den ersten Gang und den vierten Gang oder den Rückwärtsgang und den ersten Gang. Dies kann allerdings nur für ca. 1 Sekunde andauern, damit der Fahrer die Gelegenheit hat, die Schalttaste für den signifikanten Getriebezustand zu betätigen; wird während dieser Zeit das Gaspedal betätigt, ist die Funktion der Getriebeblockade sofort aufgehoben. Diese Getriebeblockade ist aber als Dauerfunktion gefährlich, weil der Fahrer verführt werden kann, das Fahrzeug bei laufender Maschine zu verlassen. Wenn dann der Motor abstirbt, rollt das Fahrzeug unkontrolliert bergab; deshalb ist bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung die o. a. Möglichkeit der Getriebebremse nur für Hilfsfunktionen verwendet. Ebenso ist bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung beim Schalten des signifikanten Getriebezustandes "Neutralstellung" berücksichtigt, daß eine gegebenenfalls vorhandene Hill-Holder-Funktion außer Kraft gesetzt wird. Deshalb ist es bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung vorteilhaft, daß nach Aktivieren dieses signifikanten Getriebezustandes die Hilfsfunktion "Getriebebremse" für eine kurze Übergangszeit geschaltet ist, die dem Fahrer das Überwechseln des Fußes auf die Betriebsbremse ermöglicht. Die Getriebebremse darf dann nicht abrupt, sondern nur weich gelöst werden, damit der Fahrer nicht überrascht wird.

Der signifikante Getriebezustand wird desaktiviert, sobald Gas gegeben wird, d. h. sobald der Schalter für die Schubabschaltung desaktiviert ist, oder wenn durch selbsttätiges Anrollen des Fahrzeuges die vorgegebene Grenzgeschwindigkeit überschritten wird. Die zweite Bedingung dient als Getriebeschutzfunktion.

Außerdem ist es, um ein Hochtouren des Motors wegen der "Trägheit" des Getriebes beim Übergang in den drehmomentübertragenden Zustand zu vermeiden, bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung vorteilhaft, daß eine Vorrichtung dafür sorgt, daß die Drosselklappe nicht eher über die Leerlaufstellung hinaus geöffnet werden kann als die Getriebekupplung geschlossen ist, die den jeweiligen Anfahrgang aktiviert, z. B. "1", "2" oder "R"; dies gilt für herkömmliche Automatikgetriebe mit Drehmomentwandler. Bei Getrieben, bei denen die Anfahrkupplung mit der Gangkupplung identisch ist, oder bei CVT-Getrieben mit elektrisch oder mechanisch betätigter Kupplung wird die Vorrichtung nicht benötigt. Als Beispiel für eine solche Vorrichtung kann bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung ein elektronisches Fahrpedal oder ein elektromagnetisch betätigter Verriegelungsstift im Drosselklappenhebelwerk verwendet werden, wobei zwischen Fahrpedal und Drosselklappe ein Betätigungsleerweg vorhanden ist (über Kulisse oder Elastizität oder Überdrückweg), damit der Schalter für die Schubabschaltung desaktiviert werden kann, ohne daß das Fahrpedal durch den Verriegelungsstift blockiert wird.

Als Variante zur o. g. Betätigungsplatte kann die Schalttaste auch in das Fahrpedal integriert werden, indem auf dem herkömmlichen Fahrpedal ein seitlich schwenkbares Pedal installiert ist, welches eine seitliche Anschlagführung für den Fuß besitzt, und welches bei seitlicher Relativbewegung zum darunter liegenden Pedal eine elektrische Schalttaste betätigt. Alternativ zur seitlichen Bewegung kann das "Doppelpedal" auch so ausgebildet sein, daß ein Fersendruck zum Betätigen der elektrischen Schalttaste führt.

Bei ABS-Funktion wird die Sonderfunktion "Motorbremse" inaktiviert.

In bezug auf die Sonderfunktion "Neutralstellung" kann auch/oder die Parksperre geschaltet werden; gegebenenfalls über eine Wählhebelfunktion oder einen Wahlschalter. Statt als Fußschalter können die o. g. Funktionen auch über einen Hand-Tip-Schalter aktiviert werden; z. B. in einem bereits vorhandenen Handhebel (Schalthebel, Tempomatschalter, Wischerhebel).

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges nach der Erfindung, bei der lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale angedeutet sind, und

Fig. 2 einen Ablaufplan der Steuerung der signifikanten Getriebezustände des Gangwechselgetriebes bei dem Kraftfahrzeug von Fig. 1.

Bei einem Kraftfahrzeug 3 sind in der üblichen Weise im Fußraum 10 im Bereich unterhalb des Fahrersitzes ein Fahrpedal 6 und ein Bremspedal 11 angeordnet. Das Fahrpedal 6 ist in bekannter Weise zur Leistungssteuerung einer als Antriebsmotor 4 arbeitenden Brennkraftmaschine verwendet, die ebenfalls in bekannter Weise ein Gangwechselgetriebe 5 mit einer selbsttätigen Schaltvorrichtung gegebenenfalls über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler antreibt. Die in der üblichen Weise in das Gehäuse des Gangwechselgetriebes 5 integrierte Schaltvorrichtung wird von einer elektronischen Steuereinheit 8 gesteuert, welche u. a. wenigstens eine bistabile Schaltstufe 12 für jeweils einen signifikanten Getriebezustand aufweist. Die Steuereinheit 8 arbeitet in bekannter Weise in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzustandes wie der Stellung eines Drosselklappenschalters für die Schubabschaltung (Steuereingang 13), der Fahrgeschwindigkeit (Steuereingang 14), der Motorlast (Steuereingang 15), der Leistungsanforderung bzw. Stellung des Fahrpedales 6 (Steuereingang 16), einem willentlich betätigbaren Schaltorgan 9 (Steuereingang 17) und gegebenenfalls weiterer Betriebsparameter wie Motordrehzahl, Querbeschleunigung usw.

Der Betriebszustand des Gangwechselgetriebes 5 und das Programm der Schaltvorrichtung sind in bekannter Weise abhängig von einer Wähleinrichtung 7, welche durch einen auf dem Kardantunnel 18 seitlich neben dem Fahrersitz angeordneten Handwählhebel 19 von Hand, also willentlich betätigbar ist.

Der Handwählhebel 19 weist in der üblichen Weise eine Stellung "P" für die Parkstellung des Gangwechselgetriebes 5, eine Stellung "R" für den Rückwärtsgang des Gangwechselgetriebes 5, eine Stellung "N" für den kraftübertragungsfreien Zustand des Gangwechselgetriebes 5, eine Stellung "D" für das selbsttätige Schalten der Vorwärtsgänge des Gangwechselgetriebes 5 sowie Stellungen "n = 1", "n = 2", usw. für das Sperren der Gänge "<n" auf. Das Schaltorgan 9 weist eine rechts seitlich vom Fahrpedal 6 am Kardantunnel 18 installierte Betätigungsplatte auf, welche vom rechten Fuß durch seitliches Gegendrücken betätigt wird, um ein Steuersignal auszulösen, durch welches die Schaltstufe 12 in einen zweiten Schaltzustand setzbar ist, in welchem die Schaltvorrichtung des Gangwechselgetriebes zum Schalten eines signifikanten Getriebezustandes veranlaßt wird, bei dem je nach Höhe der momentanen Fahrgeschwindigkeit, d. h. in Abhängigkeit eines signifikanten Fahrzustandes, also beispielsweise Schiebebetrieb oder Fahrzeugstillstand, entweder zur Erzielung einer höheren Motorbremswirkung der niedrigste Gang geschaltet bzw. die Schaltpunkte im Sinne einer Rückschaltung verlagert sind, oder zur Verhinderung des Kriechens bei Fahrzeugstillstand der Getriebezustand "N" geschaltet ist.

Die Steuereinheit 8 bildet ein zweites Steuersignal zum Setzen des ersten Schaltzustandes der Schaltstufe 12, in welchem der signifikante Getriebezustand wieder ab- bzw. ausgeschaltet ist, wenn das Fahrpedal 6 wieder betätigt wird oder die Fahrgeschwindigkeit einen Grenzwert über- oder unterschreitet, d. h., wenn wenigstens ein Kriterium des signifikanten Fahrzustandes, bei welchem die Schaltstufe 12 in den zweiten Schaltzustand umgeschaltet worden ist, entfällt.

Gemäß Fig. 2 arbeitet die Steuereinheit 8 so, daß durch Einschalten der Zündung 20 ein Programm startet, bei dem in einem ersten Prüfschritt 21 festgestellt wird, ob das Schaltorgan 9 betätigt ist. Ist dies nicht der Fall, wird eine Schaltstufe 22 aktiviert, um das normale Schaltprogramm der Steuereinheit 8 freizugeben. Wird durch die Prüfstufe 21 eine Betätigung des Schaltorganes 9 sensiert, wird eine Meßstufe 23 angestoßen, um die momentane Motordrehzahl festzustellen. Liegt die momentane Motordrehzahl nicht über einem Grenzwert, beispielsweise über 1000 min^-1 , schaltet die Steuereinheit 8 ein Steuersignal 24 auf eine der Schaltstufen 12, welche dadurch in ihren zweiten Schaltzustand für den signifikanten Getriebezustand = Stellung "N" des Gangwechselgetriebes 5, geschaltet wird. Danach wird in einer Prüfstufe 25 überwacht, ob das Fahrpedal 6 wieder betätigt wird. Ist dies der Fall, gibt die Steuereinheit 8 ein Steuersignal 26 aus, um die betreffende Schaltstufe 12 in ihren ersten Schaltzustand zurückzusetzen, in welchem der signifikante Getriebezustand = Stellung "N" des Gangwechselgetriebes 5 ab- bzw. ausgeschaltet ist. Danach schaltet das Programm wieder auf die Prüfstufe 21 zurück. Wurde in der Meßstufe 23 eine momentane Motordrehzahl größer als der Grenzwert festgestellt, liefert die Steuereinheit 8 ein Steuersignal 27 zum Setzen einer anderen Schaltstufe 12 in den zweiten Schaltzustand für einen diesbezüglichen signifikanten Getriebezustand zur Erzielung einer höheren Motorbremswirkung, so daß die Schaltvorrichtung zur Einstellung des niedrigsten Vorwärtsganges veranlaßt wird bzw. die Schaltpunkte im Sinne einer Rückschaltung verlagert werden. Sodann wird in einer weiteren Prüfstufe 28 das Fahrpedal 6 überwacht. Bei Wiederbetätigung des Fahrpedales 6 liefert die Steuereinheit 8 ein Steuersignal 29 zum Rücksetzen der betreffenden Schaltstufe 12 in den ersten Schaltzustand, in welchem der signifikante Getriebezustand abgeschaltet wird. Danach schaltet das Programm auf die Prüfstufe 21 zurück. Bleibt das Fahrpedal 6 jedoch unbetätigt, wird auf eine Meßstufe 30 zur Überwachung der Motordrehzahl durchgeschaltet. Fällt die Motordrehzahl unter einen Grenzwert, beispielsweise unter 1000 min^-1 ab, gibt die Steuereinheit 8 ein Steuersignal 31 für das Rücksetzen der betreffenden Schaltstufe 12 in den ersten Schaltzustand ab, in welchem der signifikante Getriebezustand ab- bzw. ausgeschaltet wird. Danach schaltet das Programm auf die Prüfstufe 21 zurück.

Claims (1)

1. Steuereinrichtung für eine selbsttätige Schaltvorrichtung eines Gangwechselgetriebes in einem Kraftfahrzeug, mit einem zur Leistungssteuerung eines dem Gangwechselgetriebe im Kraftfluß vorgeordneten Antriebsmotors verwendeten Fahrpedal, mit einer mit der Schaltvorrichtung verbundenen und durch den Fahrer betätigbaren Wähleinrichtung zum Sperren von Vorwärtsgängen und zum Schalten sowohl des Rückwärtsganges als auch von weiteren Getriebezuständen des Gangwechselgetriebes, mit einer in Abhängigkeit von Parametern des Fahrzustandes wie Fahrgeschwindigkeit, Leistungsanforderung, Motorlast und dergleichen, sowie von der Stellung der Wähleinrichtung arbeitenden elektronischen Steuereinheit, mit einem mit der Steuereinheit verbundenen und durch den Fahrer direkt betätigbaren Schaltorgan und einer in der Steuereinheit vorgesehenen Schaltstufe für einen signifikanten Getriebezustand "verstärkte Motorbremse" des Gangwechselgetriebes, dadurch gekennzeichnet,
   daß das direkt betätigbare Schaltorgan (9) von der Wähleinrichtung unabhängig ist,
   daß die Schaltstufe (12) einerseits durch das vom Fahrer direkt betätigbare Schaltorgan (9) in einen die Schaltvorrichtung zum Schalten des signifikanten Getriebezustandes "verstärkte Motorbremse" veranlassenden Schaltzustand steuerbar ist, wenn die Kriterien eines signifikanten Fahrzustandes "Motorschiebebetrieb" wie Fahrgeschwindigkeit größer als ein Grenzwert und Stellung der Wähleinrichtung im Vorwärtsfahrtbereich erfüllt sind, und andererseits durch die Steuereinheit in einen Schaltzustand umsteuerbar ist, in welchem die Schaltvorrichtung zum Abschalten des signifikanten Getriebezustandes "verstärkte Mo­ torbremse" veranlaßt wird, wenn eine oder beide Bedingungen erfüllt sind,
   daß das Fahrpedal (6) betätigt ist und wenigstens ein Kriterium des signifikanten Fahrzustandes "verstärkte Motorbremse" entfallen ist,
   daß in der Steuereinheit eine weitere Schaltstufe (12) für einen zweiten signifikanten Getriebezustand "Leerlauffunktion" vorgesehen und diese Schaltstufe (12) einerseits durch das vom Fahrer direkt betätigbare Schaltorgan (9) in einen die Schaltvorrichtung zum Schalten des zweiten signifikanten Getriebezustandes "Leerlauffunktion" veranlassenden Schaltzustand steuerbar ist, wenn die Kriterien eines zugehörigen signifikanten Fahrzustandes "Fahrzeugstillstand" wie Fahrgeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert und Stellung der Wähleinrichtung im Vorwärtsfahrtbereich erfüllt sind, und andererseits durch die Steuereinheit in einen Schaltzustand umsteuerbar ist, in welchem die Schaltvorrichtung zum Abschalten des zweiten signifikanten Getriebezustandes "Leerlauffunktion" veranlaßt wird, wenn eine oder beide Bedingungen erfüllt sind,
   daß das Fahrpedal (6) betätigt ist und wenigstens ein Kriterium des signifikanten Fahrzustandes "Leerlauffunktion" entfallen ist.