DE69623063T2

DE69623063T2 - Einrichtung/Verfahren zur Steuerung eines semiautomatischen, mechanischen Getriebes beim rollenden Anfahren

Info

Publication number: DE69623063T2
Application number: DE69623063T
Authority: DE
Inventors: Ian Bates; Kwok Chan; John Ernest Stainton; Anthony Stasik
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1995-02-18
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: DE69614013T2; ES2160765T3; DE69623063D1; EP0727597B1; DE69614013D1; ES2180480T3; EP1016810A3; EP0727597A2; EP0727597A3; US5664458A; EP1016810A2; EP1016810B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Verwandte Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung steht in Bezug zu den folgenden Patentanmeldungen, die alle der Anmelderin dieser Anmeldung, EATON CORPORATI- ON, zu eigen sind: EP 0585020A, EP 0584984A, EP 058586A, EP 0585985A.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem und auf ein Verfahren für ein halbautomatisches mechanisches Getriebesystem, welches einen manuell betätigten Wählschalter aufweist, der in einer ersten Richtung bewegbar ist, um ein Heraufschalten anzufordern, und in einer zweiten Richtung, um ein Herunterschalten anzufordern, um automatisch die Veränderung bzw. den Wechsel oder die Schaltung der Getriebeübersetzungsverhältnisse eines Fahrzeugs zu steuern, während es dem Fahrer des Fahrzeugs oder dem Bediener gewisse restliche Maßnahmen oder restliche Steuerungen übrig lässt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuersystem und auf ein Verfahren zur halbautomatischen Steuerung eines mechanischen Gangwechselgetriebes, welches Mittel aufweist, um automatisch in automatischer Weise bestimmte und angezeigte zulässige vom Fahrer ausgewählte Getriebeübersetzungsschaltungen auszuführen. Vorzugsweise weist die Einrichtung der automatischen Schaltung der gefahrenen ausgewählten Schaltungen eine automatische Steuerung der Fahrzeughauptkupplung auf, und in einem Ausführungsbeispiel ist ein Kupplungspedal vorgesehen, und die Betriebsweise der Hauptkupplung wird in allen Situationen außer beim Start und beim Stopp automatisiert. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen System und auf ein Verfahren zur Steuerung eines halbautomatischen mechanischen Getriebes, wobei bei Zuständen mit rollendem Start (das heißt die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs überschreitet einen minimalen Referenzwert, und das Getriebe ist neutral, und alternativ ist die Hauptkupplung außer Eingriff) eine Anforderung für eine einfache Heraufschaltung als eine Anforderung für eine direkte Schaltung in eine Übersetzung für rollenden Start (GRRS) interpretiert wird, und zwar bestimmt als eine Funktion der gegenwärtigen oder erwarteten Fahrzeugfahrgeschwindigkeit.

Beschreibung des Standes der Technik

Vollautomatische Getriebesysteme, sowohl für Schwerlastfahrzeuge, als auch für Schwerlastlastwägen und/oder Anhänger und für Automobile, die die Öffnungen oder Positionen des Drossel- bzw. des Gaspedalwerts abfühlen, weiter die Fahrzeugsgeschwindigkeiten, Motordrehzahlen und so weiter, und die automatisch das Fahrzeuggetriebe in Übereinstimmung damit schalten, sind in der Technik wohlbekannt. Solche vollautomatischen Wechselganggetriebe weisen Getriebe auf, bei denen unter Druck gesetztes Strömungsmittel verwendet wird, um ein oder mehrere Glieder mit anderen Gliedern oder mit dem Erdboden durch Reibung in Eingriff zu bringen, um eine ausgewählte Getriebeübersetzung zu erreichen, und weiter automatische mechanische Getriebe, die elektronische hydraulische und/oder pneumatische Logik- und Betätigungsvorrichtungen venrwenden, um mechanische (das heißt positive) Kupplungen in Eingriff zu bringen bzw. einzurücken und außer Eingriff zu bringen bzw. auszurücken, um eine gewünschte Getriebeübersetzung zu erreichen. Beispiele von diesen Getrieben können mit Bezugnahme auf die US-Patente 3961546; 4081065; 4361060; 5050079 und 5109729 gesehen werden.
Solche vollautomatischen Gangwechselgetriebe können in nicht akzeptabler Weise teuer sein, insbesondere für die größten Schwerlastfahrzeuge, die nicht typischerweise in hohen Stückzahlen verkauft werden. Darüber hinaus mögen viele Fahrzeugbediener die Auswahl der Getriebeübersetzungen selbst steuern, insbesondere da sie die Natur der vor ihnen liegenden Straße sehen und/oder erkennen können, und/oder auch die Natur der transportierten Last.
Diese Nachteile sind minimiert worden, indem man eine halbautomatische mechanische Getriebessteuerung vorsieht, wobei eine automatische Umschaltung zwischen einer Vielzahl von Getriebeübersetzungen vorgesehen wird, während man normalerweise dem Fahrer gestattet, auszuwählen, wann eine spezielle Getriebeübersetzungsschaltung vorzunehmen ist, und ob die sofort folgende Übersetzung oberhalb oder unterhalb auszuwählen ist, oder ob eine oder mehrere Übersetzungen zu überspringen sind. Beispiele einer solchen halbautomatischen mechanischen Getriebessteuerung sind zu sehen durch Bezugnahme auf folgende US-Patente 4648290; 4800360; 4930081 und 4930078. EP 584986 offenbart die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 oder 5.
Während die oben beschriebene halbautomatische mechanische Getriebessteuerung eine sehr wünschenswerte halbautomatische Steuerung vorsieht, wurde die Steuerung einer Verbesserung unterworfen, da wenn der Fahrer oder Bediener eine Schaltung aus der Neutralstellung in eine ausgewählte Getriebeübersetzung für rollenden Start wollte, während das Fahrzeug in Bewegung war, der Fahrer die geeignete Übersetzung für rollenden Start auswählen musste, um die Anzahl der Schritte von der Neutralstellung zur geeigneten Übersetzung für rollenden Start zu berechnen, und dann den Auswahlhebel um diese Anzahl von Malen in der Richtung für eine Heraufschaltung zu bewegen. Dies war insbesondere ein Betrachtungspunkt bei modernen mechanischen Getrieben für Schwerlasttahrzeuge, die 9, 10, 12, 13, 16 oder 18 Vorwärtsgeschwindigkeitsübersetzungen bzw. Vorwärtsgangübersetzungen haben können, und wobei irgendeine der ersten sieben Übersetzungen unter gewissen Zuständen geeignete Übersetzungen für rollenden Start sein können. Beispiele von solchen mechanischen Mehrganggetrieben sind zu sehen durch Bezugnahme auf die US-Patente 4735109 und 4754665.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Nachteile der halbautomatischen mechanischen Getriebesteuerungen des Standes der Technik minimiert worden oder eliminiert worden, indem man ein Steuersystem und ein Steuerverfahren vorgesehen hat, wobei wenn das Fahrzeug in einer Vorwärtsbewegung über einer minimalen Referenzgeschwindigkeit ist, und das Getriebe in der Neutralstellung ist, dann eine einzige Bewegung des Steuerhebels in der Heraufschaltrichtung als Anforderung für eine direkte Schaltung in eine Übersetzung für rollenden Start interpretiert und ausgeführt wird, und zwar bestimmt als eine Funktion der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Steuersystem/Steuerverfahren für halbautomatische mechanische Getriebe vorzusehen, die eine Steuerung besitzen, um automatisch zulässige Heraufschaltungen und Herunterschaltungen aus einer gegebenen Getriebeübersetzung zu bestimmen, vorzugsweise um diese automatisch anzuzeigen, um automatisch solche zulässigen Veränderungen bzw. Schaltungen der Getriebeübersetzung bei einer manuellen Auswahl durch den Auswahlhebel durch den Fahrzeugbediener auszuführen, und wobei der Bediener eine automatische Schaltung aus der Neutralstellung in eine geeignete Übersetzung für rollenden Start anfordern kann, und zwar bestimmt als eine Funktion der gegenwärtigen Fahrzeugfahrgeschwindigkeit und ihrer Veränderungsrate.
Diese und andere Ziele und Vorteile der folgenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele offensichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen zu sehen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des halbautomatischen mechanischen Gangwechselgetriebesystems der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Steuersystems des halbautomatischen Getriebes der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht der manuellen Schaltungssteuerung und Anzeigevorrichtung des Fahrers.
Fig. 3A und 3B sind vergrößerte Ansichten eines Teils der Anzeige, die in Fig. 3 veranschaulicht wurde.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Steuersystems/Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung in Flussdiagrammform.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Bei der vorliegenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels werden gewisse Ausdrücke nur zu Beschreibungszwecken verwendet und sollen nicht einschränkend gesehen werden. Die Ausdrücke "aufwärts", "abwärts", "rechts" und "links" werden sich auf Richtungen in den Zeichnungen beziehen, auf die Bezug genommen wird. Die Ausdrücke "einwärts" und "auswärts" beziehen sich jeweils auf Richtungen zu der geometrischen Mitte der Vorrichtung oder ihres Teils hin oder weg davon, die beschrieben werden. Die obigen Aussagen lassen sich auf die Ableitungen der speziellen oben erwähnten Ausdrücke und auf Ausdrücke von ähnlicher Bedeutung anwenden.
Der Ausdruck "einfaches Getriebe" wird verwendet, um ein Gangwechselgetriebe zu bezeichnen, wobei der Bediener eine von einer Vielzahl von einzelnen Getriebereduktionen auswählen kann. Der Ausdruck "zusammengesetztes Getriebe" wird verwendet, um ein Gangwechselgetriebe zu bezeichnen, welches einen Hauptgetriebeteil und einen Hilfsgetriebeteil besitzt, die in Reihe verbunden sind, wodurch die ausgewählte Getriebereduktion im Hauptgetriebeteil mit einer weiter ausgewählten Getriebereduktionen im Hilfsgetriebeteil zusammengesetzt werden kann. Der Ausdruck "geteiltes zusammengesetztes Getriebe", wie hier verwendet, wird ein zusammengesetztes Getriebe bezeichnen, bei dem das Hilfsgetriebe verwendet wird, um verschiedene auswählbare Schritte für Unterteilungen der ausgewählten Getriebeübersetzung im Hauptgetriebeteil vorzusehen. Bei einem geteilten zusammengesetzten Getriebe (Splitter-Getriebe) ist der Hauptgetriebeabschnitt typischerweise mit relativ weiten Schritten versehen, die durch den Hilfsabschnitt unterteilt werden oder aufgeteilt werden. Wie er hier verwendet wird, soll der Ausdruck "Heraufschaltung", die Schaltung von einer niedrigeren Getriebegangübersetzung zu einer höheren Getriebegangübersetzung bedeuten. Wie er hier verwendet wird, soll der Ausdruck "Herunterschaltung", die Schaltung von einer höheren Getriebegangübersetzung zu einer niedrigeren Getriebegangübersetzung bedeuten. Die Ausdrücke "niedrige Getriebeübersetzung", "niedriger Gang" und/oder "1. Gang", wie sie hier verwendet werden, sollen die Getriebeübersetzung bezeichnen, die für den Betrieb mit der geringsten Vorwärtsgeschwindigkeit in einem Getriebe oder in einem Getriebeabschnitt verwendet werden (das heißt, der Satz von Zahnrädern, der die höchste Reduktionsübersetzung relativ zur Eingangswelle des Getriebes hat).
Eine "ausgewählte Richtung" der Schaltung wird sich auf die Auswahl von entweder einer einfachen oder einer mehrfachen Heraufschaltung oder Herunterschaltung aus einer speziellen Gangübersetzung beziehen. Die "Verschiebung" zwischen den Übersetzungen bezieht sich auf die Anzahl der auswählbaren Übersetzungen zwischen zwei gegebenen Übersetzungen; beispielsweise wird der dritte Gang oder die dritte Gangübersetzung um eine bzw. zwei Übersetzungen aus dem vierten bzw. fünften Gang in Herunterschaltrichtung verschoben.
Der Ausdruck "blockiertes Getriebe" oder "blockierter Getriebeabschnitt" sollen einen Getriebeabschnitt oder ein Getriebe mit einem Gangwechsel und einem konstanten Eingriff bezeichnen, wobei ein ausgewähltes Zahnrad von einer Vielzahl von axial bewegbaren Zahnrädern in nicht drehbarer Weise mit einer Welle gekoppelt ist, und zwar als ein Resultat einer axialen Bewegung des ausgewählten Zahnrades aus der Neutralstellung in seine eingerückte Position und mittels einer belasteten vorgespannten positiven Kupplung und einer Blockierungsvorrichtung verwendet wird, um einen solchen Eingriff zu verhindern, bis die Glieder der positiven Kupplung im wesentlichen auf synchroner Drehung sind, wobei ein solcher synchroner Zustand durch manuelle und/oder automatische Manipulation der Getriebeeingangswelle und/oder der Getriebeausgangswelle erreicht wird, um eine Überkreuzung bzw. einen Treffpunkt des synchronen Zustandes dazwischen zu verursachen, wobei dies jedoch nicht typischerweise durch einen Reibungskontakt der ausgewählten Kupplungsglieder erreicht wird, der ausreicht, um zu bewirken, dass eines der Kupplungsglieder und die damit assoziierte Vorrichtung, sich mit dem anderen Kupplungsglied dreht. Blockierte Getriebe und/oder Getriebeabschnitte sind veranschaulicht in den US- Patenten 3799002; 3924484; 4192196 und 4440037.
Die vorliegende Erfindung ist im Prinzip auf die halbautomatische Steuerung von irgendeiner Art eines mechanischen Gangwechselgetriebes anwendbar, welches geeignet ist, um Eingangssignale zu liefern und Befehlssignale von elektropneumatischen Steuervorrichtungen aufzunehmen. Jedoch wird das halbautomatische Steuersystem der vorliegenden Erfindung insbesondere auf zusammengesetzte geteilte Getriebe bzw. Splitter-Getriebe der Bauart angewandt, die einen nicht synchronisierten, nicht blockierten Hauptgetriebeabschnitt besitzt, der in Reihe mit einem Hilfsabschnitt der blockierten geteilten Bauart (Splitter-Bauart) verbunden ist. Solche Getriebe sind im Stand der Technik bekannt und werden als "halb blockierte" Getriebe bezeichnet, und werden in der europäischen Patentanmeldung 82303586.2 beschrieben und veranschaulicht, die am 9. Februar 1983 veröffentlicht wurde (EP-A-0071353) und in der europäischen Patentanmeldung 83307061.8, die am 5. September 1984 veröffentlicht wurde (EP-A-0117342) und im US- Patent 4735109. Getriebe der Bauart, die in dem oben erwähnten US-Patent 4754665 veranschaulicht wurden, können auch vorteilhafterweise in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Das halbautomatische Getriebesystem, auf welches sich die vorliegende Erfindung insbesondere vorteilhafterweise bezieht, wird beschrieben und veranschaulicht in der europäischen Patentanmeldung 85305072.2, die am 5. Februar 1986 veröffentlicht wurde (EP-A-0170465) und auch im US- Patent 4648290.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird die Position einer vom Fahrer betätigten Drossel 24 am Sensor 22 abgefühlt und wird zu einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 38 geleitet, die auch Eingangsgrößen bezüglich der Motordrehzahl (Es) vom Sensor 28 und/oder der Getriebeeingangswellendrehzahl (IS) vom Sensor 32 aufnimmt, weiter die Getriebeausgangswellendrehzahl (OS) vom Sensor 36 und positive oder negative Betätigungen des Gangschalthebels oder "Joy Sticks" 1 des Fahrers, der später im Detail unten beschrieben wird. Es sei bemerkt, dass die Getriebeausgangswellendrehzahl eine Anzeige der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit ist, und dass die Motordrehzahl eine Anzeige der Getriebeeingangsweüendrehzahl ist, und auch umgekehrt, auch wenn die Kupplung 16 in nicht rutschender Weise im Eingriff ist.
Der Drosselpositionssensor 24 kann von der Bauart sein, die im US-Patent 4922425 veranschaulicht wird, die die Anwesenheit oder Abwesenheit des Fußes des Bedieners auf dem Drosselpedal anzeigen wird, genauso wie die Verschiebung bzw. den Weg des Drosselpedals bzw. Gaspedals.
Steuerlogikschaltungen, Sensoren und Betätigungsvorrichtungen für das Getriebesystem 10, wie es in den Fig. 1 und 2 offenbart wird, können so sein, wie in den oben erwähnten US-Patenten 4361060; 4648290; 4930081 und 4930078. Insbesondere nimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 38 Eingangsgrößen auf, verarbeitet diese gemäß vorbestimmter Logikregeln und liefert Befehlsausgabesignale an pneumatische und/oder elektrische Betätigungsvorrichtungen zur Steuerung einer Ausgangswellenbremse 17 und/oder einer Eingangswellenbremse 18 für schnelle Heraufschaltungen und an eine automatische Brennstoffsteuerung 26 zur Steuerung der Versorgung des Motors 14 mit Brennstoff, zu einer Kupplungssteuerung über die Betriebsvorrichtung bzw. den Operator 30 und eine Übersetzungsschaltung über den Getriebeoperator 34. Der Getriebeoperator 34 kann auch die "X-Y"-Bauart sein, wie in den US-Patenten 4873881 und 4899607 veranschaulicht.
Die zentrale Verarbeitungseinheit sendet auch Befehlsausgabesignale an die Anzeige 2, die genauer unten beschrieben werden sollen. Das halbautomatische Getriebesystem 10 kann zusätzlich eine gewöhnliche durch den Fuß betätigte manuelle Kupplungssteuerung 3 aufweisen, die nur zum Starten von der Ruheposition aus und/oder für einen Kriechbetrieb bei niedriger Drehzahl bzw. niedriger Geschwindigkeit und in Rangiersituationen vorgesehen ist. Die Steuerung 38 nimmt Signale auf, die die Position der manuellen Kupplungssteuerung 3 und die Betätigung der Fahrzeugbremsen 4 anzeigen. Das halbautomatische mechanische Getriebesysteme 10 weist auch Quellen von elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Leistung auf (nicht gezeigt).
Die zentrale Verarbeitungseinheit kann von der Bauart sein, die im US- Patent 4595986 veranschaulicht wurde, und kann eine Fehlerdetektions- und Fehlertoleranzlogik der Bauart aufweisen, die in den US-Patenten 4849899; 4899279 und 4945484 veranschaulicht wurde. Der Motor 14 kann elektronisch gesteuert werden und kann einen extra dafür vorgesehenen Mikroprozessor 14A aufweisen, der mit der Steuervorrichtung 38 über eine elektronische Datenverbindung in Verbindung steht, die einem Protokoll entspricht, wie beispielsweise ISO 11898, SAE J1922 oder SAE J1939.
Wie mit Bezugnahme auf Fig. 3 zu sehen ist, kann die zentrale Verarbeitungseinheit 38 in einem Kasten oder einem Gehäuse 38A enthalten sein, wobei dieses Gehäuse die Anzeigetafel 2 trägt, die eine Indikatoranzeige 2' für Heraufschaltungen besitzt, weiter eine Indikatoranzeige 2" für Herunterschaltungen, und eine Anzeige 2''' für die gegenwärtig eingelegte Getriebeübersetzung, weiter den Schaltungsauswahlhebel 1, einen optionalen Rückwärtseinschaltknopf 1A genauso wie eine elektronische Schaltung 38B für eine zentrale Verarbeitungseinheit.
Die Schemata des Steuersystems des halbautomatischen mechanischen Getriebesystems 10 sind auch in Fig. 2 veranschaulicht.
Mit Bezug auf Fig. 3A weist die Anzeige 2 einen Indikatorabschnitt 2' für die Heraufschaltungen auf, einen Indikatorabschnitt 2" für die Herunterschaltung und einen Indikatorabschnitt 2''' für die gegenwärtig eingelegte Getriebeübersetzung. Wie veranschaulicht, zeigt der Anzeigeabschnitt 2''' für die gegenwärtig eingelegte Getriebeübersetzung gegenwärtig eine "6" an, was anzeigt, dass das Fahrzeuggetriebe in sechsten Gang arbeitet. Der Anzeigeabschnitt 2' für die Heraufschaltungen hat 3 Linien, die die maximale Anzahl von zulässigen aufeinanderfolgenden Heraufschaltvorgängen anzeigt, die gemäß der abgefühlten Eingangsparameter zugelassen sind, wie beispielsweise die abgefühlte Motordrehzahl oder Eingangswellendrehzahl und die abgefühlte Ausgangswellendrehzahl, wie gemäß der vorbestimmte Logikregeln oder den vorbestimmten Programmen verarbeitet. In der gegenwärtigen Position zeigen die 3 Linien an, dass eine einzelne, eine doppelte oder eine dreifache Heraufschaltung zulässig ist. Entsprechend kann der Fahrer eine zulässige Schaltung direkt entweder in den 7., den 8. oder den 9. Gang auswählen. Der Anzeigeabschnitt 2" für die Herunterschaltung hatte zwei Linien, was die maximale Anzahl von zusätzlichen aufeinanderfolgenden Herunterschaltungen anzeigt, die gemäß der abgefühlten Parameter zulässig sind, wie von der vorbestimmte Logik oder dem vorbestimmten Programm verarbeitet. Bei der vorliegenden Situation zeigen die zwei Linien in der Anzeige 2' an, dass das Getriebe zulässigerweise entweder in den fünften oder in den vierten Gang herunter geschaltet werden kann.
Wie durch Bezugnahme in Fig. 3 zu sehen, kann die Anzeige Pfeile nach oben und nach unten oder andere Symbole an Stelle der Linien verwenden.
Kurz gesagt ist die Zulässigkeit einer möglichen Heraufschaltung oder Herunterschaltung bestimmt durch den Vergleich der erwarteten Motordrehzahl bei der Vollendung einer solchen Heraufschaltung oder Herunterschaltung unter der Annahme einer im wesentlichen konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer berechneten erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit und einer vollständig eingerückten Hauptkupplung mit einem festen Bereich von maximalen und minimalen zulässigen Motordrehzahlen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 38 wird keine Befehlssignale ausgeben, um eine ausgewählte nicht zulässige Übersetzungsveränderung auszuführen. Vorzugsweise wird eine zentrale Verarbeitungseinheit die Übersetzungsveränderung bzw. Übersetzungsschaltung ausführen, die in zulässiger Weise am nächsten an der liegt, die vom Bediener ausgewählt wurde. Beispielsweise seien die Zustände angenommen, die durch die Anzeige 2 angezeigt werden, wie in Fig. 3A veranschaulicht, wobei dann der Bediener eine Herunterschaltung in den dritten Gang auswählen sollte, wobei eine solche Herunterschaltung von der zentralen Verarbeitungseinheit 38 nicht ausgeführt wird, weil sie unzulässig ist. Jedoch wird die zentrale Verarbeitungseinheit 38 im bevorzugten Ausführungsbeispiel Befehlsausgabesignale für eine doppelte Herunterschaltung aus dem sechsten Gang in den vierten Gang ausgeben. Es wird nicht nur eine unzulässige Veränderung der Übersetzung zurückgewiesen, sondern der Fahrer wird auch gewöhnlicherweise schon von der Anzeige 2 angewiesen worden sein, dass die Übersetzung niemals hätte versucht oder ausgewählt werden sollen.
Die Anzeige 2 liefert eine Anzeige für den Bediener, welche Heraufschaltungen und Herunterschaltungen zulässig sind, und welche Heraufschaltungen und welche Herunterschaltungen nicht zulässig sind. Sollte der Fahrer die Warnung nicht beachten, wird die zentralen Verarbeitungseinheit 38 keinen unzulässigen Schaltungsbefehl erzeugen, auch einen die Synchronisation der mechanischen Klauenkupplungselemente von dem System erreicht werden sollte.
Um das Getriebe 12 zu schalten, bewegt der Fahrer den Hebel 1 nach vorne (für Heraufschaltungen) und nach hinten (für Herunterschaltungen) und zwar von der Position, die in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht wurde. Um eine einzelne Heraufschaltung auszuwählen (d. h. eine Schaltung in den 7. Gang) wird der Bediener den Hebel 1 einmal nach vorne bewegen, und der Hebel wird dann in die neutrale oder zentrierte Position unter der Vorspannung zurückkehren. Wenn es im sechsten Gang ist, wie gezeigt, bewegt der Bediener den Hebel drei mal in schneller Aufeinanderfolge nach vorne, wobei er dann seine Rückkehr zur Ruheposition zulässt, wobei er dann zwei Gänge im Endeffekt überspringen wird, und eine Sprungschaltung direkt in den neunten Gang erreichen wird (d. h. die siebten und achten Gänge werden nicht eingelegt), und zwar fast sofort. Entsprechend können mehrfache Schaltungen oder Sprungschaltungen durch die Anwendung der halbautomatischen Steuerung der vorliegenden Erfindung angewiesen werden. Das Auskuppeln der Hauptkupplung 16 und die Synchronisation der ausgewählten Klauenkupplungsglieder, die mit der ausgewählten Getriebeübersetzung assoziiert sind, wird automatisch und schnell auf Grund der automatischen Drosselsteuerung und Kupplungssteuerung und dem Zerbrechen der Eingangswelle und/oder des Motors erreicht werden. Das Steuersystem ist halbautomatisch und der Fahrer muss seine Entscheidung fällen, wann herauf zu schalten ist, oder wann herunter zu schalten ist, und auch wie viele Getriebeübersetzungen nach oben oder nach unten zu schalten sind, aber muss nicht den Ganghebel, das Drosselpedal bzw. Gaspedal und die Kupplungsbetätigung koordinieren. Sobald der Fahrer eine zulässige Getriebeübersetzung ausgewählt hat, wird die Drossel geblipt, um eine nötige Synchronisation während einer Herunterschaltung zu erreichen, oder wird gedipt, um eine nötige Synchronisation während einer Heraufschaltung zu erreichen, wobei all dieses automatisch für den Fahrer durch die zentralen Verarbeitungseinheit 38 getan wird.
Typischerweise kann der Rückwärtsbetriebszustand nur aus der Neutralstellung erreicht werden, im wesentlichen in der Ruheposition, und wird dann erreicht durch eine Bewegung des Steuerhebels 1 nach hinten aus der gegenwärtigen eingelegten neutralen Position. Um eine unbeabsichtigte "Herunterschaltung" nach rückwärts zu verhindern, kann ein Rückwärtsknopf 1A vorgesehen werden, wobei dieser Knopf heruntergedrückt werden muss, bevor die zentrale Verarbeitungseinheit eine Rückwärtsbewegung des Steuerhebels 1 als eine Anforderung für einen Rückwärtsbetrieb interpretiert, wenn der Steuerhebel 1 in der neutralen Position ist. Natürlich kann irgend eine Art eines Umschaltschalters oder Knopfes, der an einem Ende des Schalthebels gelegen sein kann, an Stelle des Rückwärtseinschaltknopfes 1A verwendet werden.
Heraufschaltungen und/oder Herunterschaltungen, die sowohl den Haupt- als auch den Hilfsabschnitt miteinbeziehen (d. h. Verbundschaltungen bzw. zusammengesetzte Schaltungen) sind für den Fahrer genauso einfach zu erreichen wie jene, die nur den Hilfsabschnitt miteinbeziehen (d. h. eine geteilte Schaltung). Bei jenen Getrieben, die mit mehreren Rückwärtsgangübersetzungen versehen sind, kann das Getriebe in niedrigere Rückwärtsübersetzungen herunter geschaltet werden und kann in höhere Rückwärtsübersetzungen herauf geschaltet werden, in dem der Steuerhebel wie angezeigt nach hinten und nach vorne bewegt wird.
Es sei bemerkt, dass ein einziger Steuerhebel, der in einer gegebenen Richtung nach vorne und nach hinten zu bewegen ist, um einen Vorwärts- und Rückwärtsbetriebszustand auszuwählen, und der dann in einer Querrichtung bewegbar ist, um entweder einzelne oder mehrfache Heraufschaltungen und Herunterschaltungen auszuwählen (von der Bauart, die im US- Patent 4442730 offenbart wird), für den gezeigten Steuerhebel 1 eingesetzt werden kann. Der Auswahlhebel 1 kann auch durch irgendeine andere Bauart einer Auswurfvorrichtung ersetzt werden, die einem nicht verschobenen Zustand und zwei getrennt verschobene Zustände besitzt, wie beispielsweise durch einen Kippschalter, ein Paar von Knöpfen oder ähnliches. Es sei auch bemerkt, dass mindestens einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf Getriebesysteme anzuwenden sind, die dem System 10 ähnlich sind, jedoch vollautomatische Kupplungsoperatoren besitzen.
Es ist ein bevorzugtes Merkmal des halbautomatischen Steuersystems der vorliegenden Erfindung, dass immer dann, wenn das Fahrzeug zu einem vollständigen Stopp gebracht wird, die Kupplung 16 außer Eingriff gebracht wird, und das Getriebe in einen Gang mit relativ hoher Übersetzung gebracht wird, und der Hebel 1 einmal in Herunterschaltrichtung bewegt wird, die Steuerung automatisch das Getriebe 12 vorzugsweise auf neutral schalten wird, oder alternativ in einen vorgewählten Startgang, was eine Sprungschaltung über eine große Vielzahl von dazwischenliegenden Getriebeübersetzungen mit einschließen kann. Beispielsweise können bei einem Getriebe mit zwölf Vorwärtsgängen die zulässigen Übersetzungen für einen Start vom Stopp bzw. vom Stand aus die 1. bis 5. Gänge sein. Nachdem es in der vorgewählten Anfangsübersetzung ist, wird eine weitere Bewegung des Hebels in der Herunterschaltrichtung das Getriebe um eine Übersetzung nach unten schalten, und eine weitere Bewegung in der Heraufschaltrichtung wird das Getriebe um eine Übersetzung höher schalten. Der Bediener, egal ob in Ruhe oder in Bewegung, kann immer eine Getriebeübersetzung von diesen zugelassenen auswählen. Das manuelle Kupplungspedal ist, falls es verwendet wird, nur zur vorbereitenden Anwendung für einen Stopp oder zum Ausrücken des Getriebes vorgesehen, und um ein Absterben während des Starts aus der Ruheposition in irgend einer der zulässigen Anfangsgetriebeübersetzungen zu vermeiden.
Die vorgewählte Getriebeübersetzung zum Start aus der Ruheposition kann voreingestellt und festgelegt sein, kann vom Bediener auswählbar sein, kann durch die elektronische Steuereinheit im Hinblick auf Eingangsgrößen und vorbestimmte Logikregeln bestimmt werden, oder kann einfach die letzte tatsächlich verwendete Anfangsübersetzung sein.
Eine einzige Bewegung oder ein Impuls des Hebels ist eine Bewegung des Hebels aus der zentrierten Position in eine verschobene Position, entweder in der Heraufschaltrichtung oder in der Herunterschaltrichtung, und dann das im wesentlichen sofortige Loslassen des Hebels, was dem Hebel gestattet, in seine zentrierte Position zurückzukehren. Wenn der Steuerhebel 1 an der verschobenen Position für mehr als eine ausgewählte Zeitperiode gehalten wird (beispielsweise für mehr als eine oder für mehr als zwei Sekunden) kann eine alternative Steuerlogik verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie schematisch in Flussdiagrammform in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird die Steuervorrichtung 38 eine einzige Bewegung des Schaltungsauswahlhebels 1 in der Heraufschaltrichtung als eine Anforderung für eine direkte Schaltung aus der Neutralstellung in eine bestimmte Getriebeübersetzung für einen rollenden Start (GRRS) interpretieren und als solchen ausführen, wenn das Fahrzeug in einem Betriebszustand "rollender Start" ist (d. h. wenn die Fahrgeschwindigkeit größer ist, als ein minimaler Referenzwert (OS > REF wobei gilt REF ist beispielsweise ungefähr 50 U/min)), und das Getriebe in der Neutralstellung (GR = N) ist, wobei die Getriebeübersetzung für den rollenden Start eine Funktion der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit und deren Veränderungsrate ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Getriebeübersetzung für den rollenden Start so ausgewählt, dass die Eingangswellendrehzahl (IS = OS · GRRS) gleich oder geringfügig größer ist als die gegenwärtige Motordrehzahl (ES OS · GRRS), oder alternativ größer als die Motorleerlaufdrehzahl (ESLeerlauf OS · GRRS), was sicherstellen wird, dass der Eingriff der Kupplung und/oder die Übersetzung für den rollenden Start keine unerwartete und nicht erwünschte Beschleunigung des Fahrzeuges verursachen wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Abfühlen des manuellen Ausrückens der Hauptkupplung 16 ein Vorzustand, um Zustände für den rollenden Start abzufühlen, während in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Zustand der Hauptkupplung kein Steuerparameter ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Getriebeübersetzung für den rollenden Start so ausgewählt, dass sie eine Eingangswellendrehzahl liefert, die möglichst genau zu der Motordrehzahl passt und geringfügig größer als diese oder geringfügig kleiner als die Motordrehzahl sein kann (ES OS · GRRS).
Die Auswahl der Getriebeübersetzung für den rollenden Start ist eine Funktion der erwarteten Ausgangswellendrehzahl (OSE) zum Zeitpunkt des Eingriffes der Anfangsübersetzung, wobei die erwartete Ausgangswellendrehzahl als eine Funktion der gegenwärtigen Ausgangswellendrehzahl (OSC), der Veränderungsrate der gegenwärtigen Ausgangswellendrehzahl (dOS/dt) und der Reaktionszeit der Betätigungsvorrichtungen des Systems bestimmt wird.
In dem Flussdiagramm der Fig. 4 werden die Alternativen in Klammern angezeigt.
Durch die oben beschriebenen Verfahren kann der Fahrzeugbediener mit einer einzigen Bewegung des Steuerhebels eine direkte Schaltung in eine geeignete Getriebeübersetzung für den rollenden Start (GRRS) aus der Neutralstellung anfordern, wobei diese Anforderung automatisch durch das halbautomatische mechanische Getriebesystem 10 eingerichtet wird.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines halbautomatischen mechanischen Schalt- oder Wechselgetriebesystems (10), das Folgendes aufweist:

Einen brennstoffdrosselgesteuerten Motor (14) mit einer bekannten Leerlaufdrehzahl (ESLeerlauf),

ein mehrere Drehzahlen vorsehendes mechanisches (Mehrgang-) Wechselgetriebe (12),

eine Hauptreibungskupplung (16), die zwischen Motor und Getriebe angeordnet ist,

einen manuell betätigten Schaltwahlhebel (1), der aus einer zentrierten Position in eine erste Richtung bewegbar ist, um Hochschaltvorgänge auszuwählen und der in einer zweiten Richtung aus der zentrierten Position bewegbar ist, um Runterschaltvorgänge vom derzeit in Eingriff stehenden Drehzahlverhältnis bzw. Gang vorzusehen,

eine zentrale Verarbeitungseinheit (38) zum Empfangen von Eingangsgrößen, die eine Anzeige bilden für das in Eingriff stehende Getriebeverhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit (OS) und für den Betrieb des manuellen Schaltwahlhebels und zur Verarbeitung dieser Eingangsgrößen entsprechend vorbestimmter Logikregeln, um Befehlsausgangssignale an nicht manuell gesteuerte Betätiger bzw. Operatoren abzugeben, einschließlich eines Kupplungsbetätigers (Kupplungsoperators) (30), eines Brennstoffdrosselsteuerbetätigers (- operators) (26) und eines Getriebebetätigers (-operators) (34), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

dann, wenn sich das Getriebe in Neutral (GR = N) befindet und die erwähnte Fahrzeuggeschwindigkeit einen minimalen Bezugswert (OS > REF) übersteigt, automatisch der Betrieb in einem rollenden Startmodus ausgewählt wird, wobei eine einzelne Bewegung des Schaltwahlhebels in die Hochschaltrichtung als eine Betätigerauswahl (Operatorauswahl) für eine direkte Schaltung von Neutral in ein geeignetes Rollstartgetriebeverhältnis (GRRS) interpretiert wird, wobei das geeignete Rollstartverhältnis (Übersetzung für rollenden Start) als eine Funktion der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit und ihrer Veränderungsrate bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das System einen manuellen Kupplungsbetätiger (3) aufweist, wobei die Eingangssignale ein Signal aufweisen, das ein manuelles Lösen der Kupplung anzeigt, und wobei der Betrieb in dem Rollstartmodus ferner das Abfühlen des manuellen Lösens der Kupplung erfordert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Eingangssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt ein Signal ist, das die Getriebeausgangswellen-Drehzahl anzeigt, wobei die Eingangssignale ein Signal umfassen, das eine derzeitige Motordrehzahl (ES = Engine Speed) anzeigt und das geeignete Rollstartgetriebeverhältnis so ausgewählt ist, dass das numerische Verhältnis davon im Wesentlichen gleich dem Quotienten der Motordrehzahl geteilt durch die derzeitige Ausgangswellendrehzahl ist (GRRS &sim; ES/OS).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eingangssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt ein Signal ist, das die derzeitige Getriebeausgangswellendrehzahl (OSC) anzeigt, wobei eine erwartete Ausgangswellendrehzahl (OS) bestimmt wird als eine Funktion der derzeitigen Ausgangswellendrehzahl (OSC), der Veränderungsrate der derzeitigen Ausgangswellendrehzahl (dOSC/dt) und einer Reaktionszeit des Betätigers bzw. Operators, wobei die Eingangssignale ein Signal umfassen, das die derzeitige Motordrehzahl (Es) anzeigt, und wobei das geeignete Rollstartgetriebeverhältnis so ausgewählt wird, dass dessen numerisches Verhältnis gleich oder größer als der Quotient der derzeitigen Motordrehzahl geteilt durch die erwartete Ausgangswellendrehzahl ist (GRRS ≥ ES/OSE).

5. Maschine zum Steuern eines halbautomatischen mechanischen Wechselgetriebesystems (10), die Folgendes aufweist:

einen manuell betätigten Gang- bzw. Schaltwahlhebel (1), der in einer ersten Richtung aus einer zentrierten Position bewegbar ist, um Hochschaltvorgänge auszuwählen und der in einer zweiten Richtung aus der zentrierten Position bewegbar ist, um Herunterschaltvorgänge aus der derzeitig in Eingriff stehenden Getriebeübersetzung auszuwählen,

eine zentrale Verarbeitungseinheit (38) zum Empfangen von Eingangsgrößen bzw. Eingangssignalen, welche das Getriebeeingriffsverhältnis, die Fahrzeuggeschwindigkeit (OS) und den Betrieb des manuellen Schaltauswahlhebels anzeigen, und zum Verarbeiten derselben gemäß vorbestimmter Logikregeln, um Befehlsausgangssignale an nicht manuell gesteuerte Betätiger bzw. Operatoren auszugeben, einschließlich eines Kupplungsbetätigers (-operators) (30), eines Brennstoffdrosselsteuerbetätigers (-operators) (26) und eines Getriebebetätigers (-operators) (34), wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass die Logikregeln Folgendes umfassen:

Automatisches Auswählen des Betriebs in einem Rollstartmodus, wenn das Getriebe in Neutral ist (GR = N) und die Fahrzeuggeschwindigkeit einen minimalen Referenzwert übersteigt (OS > REF), wobei eine einzelne Bewegung des Schaltauswahlhebels in die Hochschaltrichtung als eine Operator- bzw. Betätigerauswahl eines direkten Schaltens aus Neutral in ein geeignetes Rollstartgetriebeverhältnis (Getreibeübersetzung für rollenden Start) (GRRS) interpretiert wird, wobei das geeignete Rollstartverhältnis bestimmt wird als eine Funktion der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit und deren Veränderungsrate.

6. Maschine nach Anspruch 5, wobei das System einen manuellen Kupplungsbetätiger (3) umfaßt, wobei die Eingangssignale ein Signal umfassen, das ein manuelles Lösen der Kupplung anzeigt und wobei die automatische Auswahl des Betriebs in dem Rollstartmodus ferner das Abfühlen des manuellen Lösens der Kupplung erfordert.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Eingangssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, ein Signal ist, das die Getriebsausgangswellendrehzahl anzeigt, wobei die Eingangssignale ein Signal umfassen, das die derzeitige Motordrehzahl (Es) anzeigt, und wobei das geeignete Rollstartgetriebeverhältnis ausgewählt wird, so dass das numerische Verhältnis davon im Wesentlichen gleich dem Quotienten der derzeitigen Motordrehzahl geteilt durch die derzeitige Ausgangswellendrehzahl ist (GRRS &sim; ES/OS).

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eingangssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt ein Signal ist, das die derzeitige Getriebeausgangswellendrehzahl (OSC) anzeigt, wobei eine erwartete Ausgangswellendrehzahl (OSE) bestimmt wird als eine Funktion der derzeitigen Ausgangswellendrehzahl (OSC), der Veränderungsrate der Ausgangswellendrehzahl (dOSC/dt) und einer Reaktionszeit des Operators bzw. Betätigers, wobei die Eingangssignale ein Signal umfassen, das die derzeitige Motordrehzahl (ES) anzeigt, und wobei das geeignete Rollstartverhältnis ausgewählt wird, so dass dessen numerisches Verhältnis gleich oder größer als der Quotient der derzeitigen Motordrehzahl geteilt durch die erwartete Ausgangswellendrehzahl ist (GRRS ≥ ES/OSE).