DE69830221T2

DE69830221T2 - Gangschaltsteuerung und Verfahren für optimale Motorbremsung

Info

Publication number: DE69830221T2
Application number: DE69830221T
Authority: DE
Inventors: John Slater Leyland Tuson; Paul Martin Fowler
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JPH11193864A; GB9721823D0; BR9804427A; US6095002A; EP0911207A3; ES2242262T3; EP0911207A2; DE69830221D1; CN1215814A; EP0911207B1

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem und -verfahren für ein automatisiertes Getriebesystem, das einen von Hand zu betätigenden Schaltselektor enthält, der dazu dient, den Wechsel oder die Umschaltung von Getriebegangstufen in einem Fahrzeug automatisch zu steuern, während ein Restmaß an Steuerung bei dem Fahrer oder Führer des Fahrzeugs belassen wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem und -verfahren zur teilautomatischen Steuerung eines mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebes, das Mittel zur automatischen Durchführung vom Fahrer ausgewählter zulässiger Getriebegangschaltvorgänge enthält. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System und Verfahren zur Steuerung eines teilautomatischen mechanischen Getriebesystems, bei dem eine Bewegung und Haltung des Schaltauswahlhebels oder einer sonstigen Auswahlvorrichtung in der zum Hochschalten oder Herunterschalten vorgesehenen Richtung oder Auswahlstellung für eine erste Zeitdauer als eine Anforderung des Fahrzeugführers nach einer einfachen Umschaltung in die nächste Stufe in dieser Richtung interpretiert wird, während eine Bewegung und eine Haltung des Gangschalthebels oder einer sonstigen Auswahlvorrichtung in der zum Hochschalten oder Herunterschalten vorgesehenen Richtung oder Auswahlposition für wenigstens eine zweite, längere Zeitdauer, während das Motorbremssystem aktiv ist, als eine Anforderung des Fahrzeugführers nach einer direkten Um schaltung in eine Getriebestufe interpretiert wird, die derart bestimmt ist, um eine optimale Motorbremsung unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen zu ergeben.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Vollautomatische Getriebesysteme sowohl für Schwerlastfahrzeuge (beispielsweise Lastkraftwagen und/oder Reisebusse) als auch für Personenkraftwagen, die Sensoren zur Erfassung der Drosselöffnungen oder -stellungen, Fahrzeuggeschwindigkeiten, Motordrehzahlen und dergleichen enthalten und automatisch das Fahrzeuggetriebe dementsprechend schalten, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Derartige vollautomatische Geschwindigkeitswechselgetriebe umfassen Getriebe, bei denen ein unter Druck stehendes Fluid dazu verwendet wird, um ein oder mehrere Elemente mit anderen Elementen oder mit einer Masse reibschlüssig in Eingriff zu bringen, um eine ausgewählte Gangstufe zu erzielen, sowie automatisierte mechanische Getriebe, die eine elektronische, hydraulische, mechanische und/oder pneumatische Logik und Aktuatoren verwenden, um mechanische (d.h. formschlüssige) Kupplungen einzurücken und auszurücken, um eine gewünschte Gangstufe zu erzielen. Beispiele derartiger Getriebe sind aus den US-Patentschriften Nr. 3 961 546, 4 081 065, 4 361 060, 5 050 079 sowie 5 109 729 ersichtlich.
Bei vielen Fahrzeugen wollen die Fahrzeugführer die Auswahl der Gangstufen selbst steuern, insbesondere weil sie den Zustand der vorausliegenden Strecke und/oder die Art der mitgeführten Last überblicken und/oder kennen können. Dies wird durch die Bereitstellung einer Steuerung für ein teilautomatisches mechanisches Getriebe bewerkstelligt, bei der eine automatische Umschaltung zwischen mehreren Gangstufen vorgesehen ist, während dem Fahrer normalerweise erlaubt ist zu wählen, wann ein bestimmter Gangstufenwechsel auszuführen und ob die unmittelbar nachfolgende Gangstufe nach oben oder unten auszuwählen ist, oder ob, durch wiederholte Auswahl, eine oder mehrerer Gangstufen zu überspringen ist bzw. sind. Beispiele einer derartigen teilautomatischen Getriebesteuerung sind aus den US-Patentschriften Nr. 4 648 290, 4 800 360, 4 930 081, 5 385 515 und 5 406 861 ersichtlich.
Während die vorstehend beschriebene teilautomatische Steuerung eines mechanischen Getriebes eine sehr wünschenswerte teilautomatische Steuerung ergibt, ist die Steuerung verbesserungsfähig. Die Auswahl eines direkten einfachen Schaltvorgangs oder von direkten Gangstufen überspringenden Schaltvorgängen durch wiederholte Impulse oder Bewegungen des Schaltauswahlhebels ist sehr vorteilhaft, wobei jedoch die Notwendigkeit, die für einen gegebenen Satz Betriebsbedingungen speziell benötigte Gangstufe und die Anzahl der erforderlichen Bewegungen zu berechnen und diese auszuführen etwas lästig sein kann. Dies ist insbesondere bei modernen mechanischen Getrieben für Schwerlastfahrzeuge der Fall, die 9, 10, 12, 13, 16 oder 18 Vorwärtsgangstufen haben können. Beispiele derartiger mehrgängiger mechanischer Getriebe sind aus den US-Patentschriften Nr. 4 648 290, 4 735 109, 4 754 665 und 5 390 561 ersichtlich.
Die US-Patentschriften Nr. 5 385 515, 5 406 861 und 5 416 700 zeigen eine Steuerung sowie ein Steuerungsverfahren, die auf das Halten des Schaltselektors in einer gegebenen Verstellrichtung ansprechen, um das Getriebe zu ver anlassen, den momentan eingelegten Gang beizubehalten, und ein Display veranlassen, in der gegebenen Richtung durch die zulässigen einlegbaren Gangstufen zu scrollen, und die bei der Freigabe des Gangschaltauswahlhebels für die Rückkehr zu der mittleren Position eine direkte Umschaltung von der momentan eingelegten Gangstufe zu der angezeigten Gangstufe durchführen.
Systeme, bei denen der Fahrzeugführer unter Verwendung eines zusätzlichen Selektors eine Umschaltung in eine bestimmte Stufe zur Optimierung eines erforderlichen Verhaltens anfordern kann, sind bekannt. Diese Systeme arbeiten nicht völlig zufriedenstellend, da ein zusätzlicher Selektor, zusätzliche Anschlussteile und dergleichen erforderlich sind. EP 0 769 640 A offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 5.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungssystem und -verfahren für teilautomatisierte mechanische Getriebesysteme der vorstehend beschriebenen Art geschaffen, das eine ausgedehnte Auswahl wenigstens eines Schaltvorgangs aus Hochschaltvorgängen oder Herunterschaltvorgängen unter gewissen vorbestimmten Fahrzeugbetriebsbedingungen, einschließlich der Aktivierung der Fahrzeugbremsfunktion, als eine Anforderung des Fahrers an das System interpretiert, eine Getriebegangstufe zu ermitteln, die unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen eine maximale Motorbremsung ergibt, sowie eine Anforderung nach einer unmittelbaren Umschaltung in die Getriebegangstufe, die gemäß der Ermittlung eine optimale Motorbremsung ergeben soll. Demgemäß werden die Nachteile des Standes der Technik durch ein Steuerungssystem/-verfahren überwunden, das dem Fahrzeugführer eine Auswahl einer automatischer Bestimmung einer Gangstufe, die eine optimierte Motorbremsung ergibt, sowie einer direkten Umschaltung in diese Gangstufe ermöglicht, wobei all dies bewerkstelligt wird, ohne dass zusätzliche Auswahlvorrichtungen, Verbindungen und dergleichen erforderlich sind.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen angegeben ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung des teilautomatischen mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebesystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Perspektivansicht der von Hand zu betätigenden Schaltsteuerung des Fahrers.
2A zeigt eine vergrößerte Ansicht des bevorzugten Displays.
2B zeigt eine vergrößerte Ansicht einer alternativen Auswahlvorrichtung.
2C zeigt eine vergrößerte Ansicht einer weiteren alternativen Auswahlvorrichtung.
3A und 3B zeigen schematische Darstellungen des Steuerungssystems/-verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in Form eines Flussdiagramms.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In der nachstehenden Beschreibung wird eine bestimmte Terminologie lediglich zur Vereinfachung der Bezugnahme verwendet, so dass sie nicht beschränkend ist. Die Begriffe "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichneten Richtungen in den Figuren, auf die Bezug genommen ist. Die Begriffe "nach innen" und "nach außen" bezeichnen Richtungen auf den geometrischen Mittelpunkt einer Vorrichtung und deren bezeichneter Teile zu bzw. von diesem geometrischen Mittelpunkt weg. Dies betrifft die oben speziell erwähnten Begriffe, Ableitungen hiervon und Begriffe mit ähnlicher Bedeutung.
Der Ausdruck "einfaches Getriebe" dient zur Bezeichnung eines Geschwindigkeitswechselgetriebes, bei dem der Fahrer aus mehreren einzelnen Ganguntersetzungen eine einzelne auswählen kann. Der Ausdruck "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einem Hauptgetriebeabschnitt und einem Hilfsgetriebeabschnitt zu bezeichnen, die in Serie miteinander verbunden sind, wodurch die ausgewählte Ganguntersetzung in dem Hauptgetriebeabschnitt mit einer weiter ausgewählten Ganguntersetzung in dem Hilfsgetriebeabschnitt kombiniert werden kann. Der hier verwendete Ausdruck "Split-Verbundgetriebe" bezeichnet ein Verbundgetriebe, bei dem das Hilfsgetriebe dazu dient, verschiedene auswählbare Stufen für Unterteilungen der in dem Hauptgetriebeabschnitt ausgewählten Gangstufe zu er möglichen. In einem Split-Verbundgetriebe ist die Hauptgetriebegruppe gewöhnlich mit relativ weiten Stufen versehen, die durch die Hilfsgruppe gesplittet oder unterteilt werden. Der Begriff "Range-Verbundgetriebe" bezeichnet in dem hier verwendeten Sinne ein Verbundgetriebe, das eine Hilfsgruppe mit einem verhältnismäßig großen Gangsprung im Vergleich zu den Gangsprüngen der Hauptgetriebegruppe. Der Ausdruck "Hochschalten" soll in dem hier verwendeten Sinne die Umschaltung von einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang bezeichnen. Der Ausdruck "Herunterschalten", wie er hier verwendet wird, soll die Umschaltung von einem höheren Gang zu einem niedrigeren Gang bezeichnen. Die Ausdrücke "Gang für niedrige Geschwindigkeiten", "niedriger Gang" und/oder "erster Gang", wie sie hier verwendet werden, sollen alle denjenigen Gang bezeichnen, der in einem Getriebe oder Getriebeabschnitt für einen Betrieb mit niedrigster Vorwärtsgeschwindigkeit verwendet wird (d.h. einen Satz von Zahnrädern, die in Bezug auf die Eingangswellendrehzahl des Getriebes das höchste Untersetzungsverhältnis liefern).
Eine "ausgewählte Richtung" der Umschaltung bezieht sich auf die Auswahl, ob von einer speziellen Gangstufe aus um eine oder mehrere Gangstufen nach oben oder nach unten geschaltet werden soll. Der "Abstand" zwischen Gangstufen bezieht sich auf die Anzahl von zwischen zwei gegebenen Gangstufen auswählbaren Stufen; beispielsweise ist der dritte Gang oder die dritte Gangstufe von dem vierten bzw. fünften Gang um eine bzw. zwei Stufen in Richtung des Herunterschaltens beabstandet.
Die vorliegende Erfindung lässt sich grundsätzlich für die Steuerung eines jeden Typs eines mechanischen Stufenwechselgetriebes verwenden, die dazu eingerichtet werden kann, um Ausgangssignale an vielfältige elektrische, elektronische, mechanische und/oder fluidbetätigte Steuerungen und/oder Erfassungsvorrichtungen zu liefern und Befehlssignale von diesen entgegen zu nehmen. Das Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich jedoch besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem Verbundgetriebe von der Bauart mit einer nicht synchronisierten Hauptgetriebegruppe verwenden, die in Serie mit wenigstens einer Hilfsgruppe der Split-, Range- und/oder kombinierten Split-/Range-Bauart liegt. Solche Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt und in den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 4 735 109, 4 648 290, 4 754 665 und 5 390 561 beschrieben und veranschaulicht. Das Getriebesystem kann durch eine herkömmliche Reibungskupplung, einen Drehmomentwandler oder durch sonstige verfügbare Antriebskupplungsmittel an eine Antriebseinheit angekuppelt sein.
Gemäß 1 werden Daten, die den Motor betreffen, von der Motorsteuerung ECU 26 an die Verarbeitungs- oder Prozessoreinheit 38 übertragen. Die Datenübertragung kann über eine elektronische Datenverbindung eines Typs, der dem Standard SAE J1922, SAE J1939, ISO 11898 oder einem sonstigen anwendbaren Standard entspricht, erfolgen. Die Verarbeitungseinheit 38 kann ferner Eingangssignale empfangen, und zwar von geeigneten Sensoren Eingangssignale, die die Motordrehzahl oder die Drehzahl der Getriebeeingangswelle betreffen, von einem Sensor 36 Eingangssignale bezüglich der Drehzahl der Getriebeausgangswelle sowie Eingangssignale in Bezug auf Betätigungen des Gangschalthebels oder "Joysticks" 1 durch den Fahrer, wie weiter unten näher beschrieben. Es versteht sich, dass die Getriebeausgangswellendrehzahl für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs kennzeichnend ist und die Motordrehzahl für die Getriebeein gangswellendrehzahl kennzeichnend ist, und umgekehrt, insbesondere wenn sich die Kupplung 16 nicht rutschend im Eingriff befindet, während die Getriebeausgangswellendrehzahl für die Fahrzeuggeschwindigkeit kennzeichnend ist.
Der Motor 14 ist mit einer Motorbremseinrichtung 14A, beispielsweise einer Kompressionsbremse, einer Auspuffbremse, einer Jake-Bremse oder dergleichen, die durch eine Auswahlvorrichtung oder einen Selektor 14B aktiviert werden kann. Der Selektor 14B kann von Hand und/oder automatisch gesteuert sein.
Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen auf Systeme anwendbar, bei denen die Steuerung des Motors auf mechanische Weise erfolgt. Ein geeigneter Sensor für die Fahrpedal-/Drosselstellung und ein System mit einem Fahrpedal oder mit "ferngesteuerter Kraftstoffzufuhr" oder ein "fly-by-wire-System" sind aus dem Stand der Technik bekannt und in den US-Patentschriften Nr. 4 250 845, 4 305 359, 4 319 658 und 4 461 254 veranschaulicht.
Steuerlogikschaltungen, Sensoren und Aktuatoren für das Getriebesystem 10, wie es in 1 veranschaulicht ist, können von der Art sein, wie sie in den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 4 361 060, 4 648 290, 4 930 081 und 4 930 078 beschrieben sind. Insbesondere nimmt die Verarbeitungseinheit 38 Eingangsgrößen entgegen, verarbeitet diese entsprechend vorgegebenen logischen Regeln und gibt Ausgangsbefehlssignale an pneumatische und/oder elektrische Aktuatoren zur Steuerung einer Eingangswellenbremse 18 für schnelle Hochschaltungen und an eine Motorkraftstoffzufuhrsteuerung oder alternativ eine Motor-ECU 26 aus, um Treibstoffzufuhr zu dem Motor 14 kurzzeitig zu vergrößern ("Blip") oder zu reduzieren ("Dip"), um in Vorbereitung auf eine Herunterschaltung bzw. Hochschaltung rasch eine synchrone Rotation zu erzielen, für eine Kupplungssteuerung über einen Aktuator 30 sowie für einen Gangstufenwechsel über einen Getriebeaktuator 34. Der Getriebeaktuator 34 kann auch von der "X-Y"-Bauart sein, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 873 881 und 4 899 607 dargestellt ist.
Die Verarbeitungseinheit sendet auch Ausgangsbefehlssignale an das Display 2, das weiter unten näher beschrieben ist. Das teilautomatische Getriebesystem 10 kann zusätzlich eine gewöhnliche, mit dem Fuß zu betätigende "manuelle" Kupplungssteuerung 3 aufweisen, die lediglich für den Einsatz beim Anfahren aus dem Stand und/oder bei Manövern bei niedriger Kriechgeschwindigkeit vorgesehen ist. Die Verarbeitungseinheit 38 nimmt Signale entgegen, die für die Stellung der "manuellen" Kupplungssteuerung 3 und eine Betätigung der Fahrzeugbremsen 4 kennzeichnend sind. Alternativ kann das Kupplungspedal weggelassen werden und der Betrieb der Kupplung unter der Steuerung der Verarbeitungseinheit 38 vollautomatisch erfolgen. Zu dem teilautomatischen mechanischen Getriebesystem 10 gehören ferner (nicht dargestellte) elektrische und/pneumatische Energiequellen.
Die Verarbeitungseinheit kann von der in der US-Patentschrift 4 595 986 veranschaulichten Bauart sein und sie kann eine Fehlerkennungs- und Toleranzlogik von der in den US-Patentschriften Nr. 4 849 899, 4 899 279 und 4 945 484 veranschaulichten Art verwenden.
In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet der Ausdruck "Blip" eine vorübergehende Steigerung der Treibstoffzufuhr des Motors 14, während unter dem Ausdruck "Dip" eine augen blickliche Verringerung der Treibstoffzufuhr des Motors zu verstehen ist. Derartige Begriffe betreffen gewöhnlich die durch die Steuerung der Motortreibstoffzufuhr oder die ECU 26 angewiesenen Steigerungen bzw. Reduzierungen der Treibstoffzufuhr zu dem Motor, die unabhängig von der durch den Fahrer gewählten Stellung des Fahrpedals vorgenommen werden.
Die Verarbeitungseinheit 38 kann in einem einzelnen Gehäuse untergebracht oder auch über mehrere Stellen an dem Fahrzeugs verteilt angeordnet sein, wobei z.B. ein Teil direkt auf dem Getriebegehäuse und ein anderer Teil innerhalb der Fahrerkabine oder in deren Nähe angeordnet sein kann. Die Verarbeitungseinheit 38 ist an ein Display des in 2A gezeigten Typs angeschlossen. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit in der Motor-ECU 26 integriert sein.
Die Wähl- oder Selektormittel können in Form eines Wählhebels oder Wählknopfes oder Kippschalters oder einer beliebigen sonstigen geeigneten Einrichtung oder einer Kombination von Einrichtungen ausgebildet sein. Derartige Hebel oder sonstige Einrichtungen sind auf dem Armaturenbrett oder der Instrumententafel des Fahrzeugs angebracht worden, werden aber geeigneterweise an der Lenksäule nach dem Vorbild der sonstigen bekannten Lenksäulenschalter montiert. Es ist möglich, die Wähleinrichtungen in Form eines oder mehrerer Knopfpaare (vgl. 2B) oder eines Kippschalters (vgl. 2C) an dem Lenkrad selbst anzubringen. Solche Knöpfe können hinsichtlich der Abmessung, Form und Bedienung ähnlich gestaltet sein, wie bekannte Fernbedienungselemente für Radios und sonstige Audio-Systeme.
Unter Bezugnahme auf 2A weist das Display 2 einen Anzeigeabschnitt 42 für Hochschaltungen, einen Anzeigeabschnitt 44 für Herunterschaltungen sowie einen Anzeigeabschnitt 40 für die Anzeige der gegenwärtig eingelegten Gangstufe auf. Wie zu ersehen, zeigt der Anzeigeabschnitt 40 für die gegenwärtig eingelegte Gangstufe momentan eine "6" an, was erkennen lässt, dass das Fahrzeuggetriebe im sechsten Gang betrieben wird. Der Anzeigeabschnitt 42 für das Hochschalten weist drei aufleuchtende Pfeile auf, die die maximale Anzahl aufeinander folgender Hochschaltungen anzeigen, die entsprechend den erfassten Eingangsparametern, beispielsweise der erfassten Motor- oder Eingangswellendrehzahl und der erfassten Ausgangswellendrehzahl, wie sie entsprechend den vorgegebenen logischen Regeln oder dem Programm berechnet wurden, zulässig sind. In der vorliegenden Situation zeigen die drei aufleuchtenden Pfeile an, dass eine einfache, zweifache oder dreifache Hochschaltung zulässig ist. Dementsprechend kann der Fahrer einen zulässigen Gangwechsel unmittelbar in den siebten, achten oder neunten Gang wählen. Der Anzeigeabschnitt 44 für das Herunterschalten gibt zwei aufleuchtende Pfeile wieder, die die maximale Anzahl aufeinander folgender Herunterschaltungen anzeigen, die entsprechend den erfassten Parametern, wie sie durch die vorbestimmte Logik oder das Programm verarbeitet werden, zulässig sind. In der vorliegenden Situation zeigen die zwei aufleuchtenden Pfeile in dem Anzeigebereich 44 an, dass das Getriebe zulässigerweise entweder in den fünften oder in den vierten Gang heruntergeschaltet werden kann.
Die Verarbeitungseinheit 38 gibt keine Steuerbefehle zur Durchführung eines gewählten aber unzulässigen Gangstufenwechsels aus. Vorzugsweise führt die Verarbeitungseinheit in diesem Fall denjenigen zulässigen Gangstufenwechsel durch, der dem durch den Fahrer ausgewählten am nächsten kommt. Sollte beispielsweise der Fahrer unter den angenommenen Bedingungen, wie sie durch das in 2B dargestellte Display 2 angezeigt werden, ein Herunterschalten in den dritten Gang auswählen, wird ein derartiger Herunterschaltvorgang durch die Verarbeitungseinheit 38 nicht ausgeführt, da er unzulässig ist. Hingegen wird die Verarbeitungseinheit 38 in der bevorzugten Ausführungsform Ausgangsbefehlssignale für eine zweifache Herunterschaltung von dem sechsten Gang in den vierten Gang ausgeben. Es wird nicht nur ein unzulässiger Gangstufenwechsel zurückgewiesen, sondern der Fahrer wird über das Display 2 im Allgemeinen bereits dahingehend vorgewarnt worden sein, dass ein Wechsel in diese Gangstufe nie hätte versucht oder ausgewählt werden sollen.
Das Display 2 stellt dem Fahrer eine Anzeige darüber zur Verfügung, welche der Hochschaltungen und Herunterschaltungen erlaubt sind und in welche Gänge eine Hoch- oder Herunterschaltung unzulässig ist. Falls der Fahrer diese Warnung missachtet, gibt die Verarbeitungseinheit 38 auch dann keinen Befehl zur unzulässigen Umschaltung aus, wenn eine Synchronisation der mechanischen Klauenkupplungselemente durch das System möglich wäre.
Um das Getriebe 12 zu schalten, bewegt der Fahrer den Hebel 1 aus der in 2 gezeigten Stellung nach vorne (für Hochschaltungen) und nach hinten (für Herunterschaltungen). Um nun einen einfachen Hochschaltvorgang (d.h. eine Schaltung in den siebten Gang) auszuwählen, bewegt der Fahrer den Hebel 1 einmal nach vorne, und der Hebel kehrt anschließend aufgrund seiner Vorspannung in die neutrale oder mittige Stellung zurück. Falls, wie gezeigt, der sechste Gang eingelegt ist und der Fahrer den Hebel in rascher Folge dreimal aus der nicht verschobenen Stellung nach vorne bewegt und diesem anschließend die Rückkehr in seine Ruhestellung erlaubt, wird er in der Tat zwei Gänge überspringen und nahezu augenblicklich eine Gangstufen überspringende Umschaltung unmittelbar in den neuten Gang erreichen (d.h. der siebte und achte Gang werden nicht eingelegt). In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgen das Ausrücken der Hauptkupplung 16 und die Synchronisierung der ausgewählten Klauenkupplungselemente, die der ausgewählten Gangstufe zugeordnet sind, automatisch und zügig aufgrund der automatischen Steuerung der Drossel und der Kupplung sowie der automatischen Abbremsung der Eingangswelle und/oder des Motors. Das Steuerungssystem ist teilautomatisch, und der Fahrer muss die Entscheidungen, wann hoch- oder heruntegeschaltet werden soll und über wie viele Gangstufen nach oben oder unten zu schalten ist, nach seinem Ermessen fällen, braucht sich jedoch dabei nicht um eine Koordination der Betätigung von Schalthebel, Fahrpedal und Kupplung zu kümmern. Wenn der Fahrer eine zulässige Gangstufe ausgewählt hat, wird die Drossel schlagartig geöffnet (Blip), um die erforderliche Synchronisierung während eines Herunterschaltvorgangs zu erzielen, oder schlagartig geschlossen (Dip), um die erforderliche Synchronisierung während eines Hochschaltvorgangs zu erzielen, wobei dies alles durch die Verarbeitungseinheit 38 in Verbindung mit der Motortriebstoffzufuhrsteuerung oder der ECU 26 vollständig automatisch für den Fahrer erledigt wird.
Der Rückwärtsfahrbetriebsmodus lässt sich ausschließlich aus dem Leerlauf, im Stand bewirken und wird dann durch eine Bewegung des Steuerhebels 1 nach hinten aus der gerade eingelegten neutralen Stellung erreicht. Um ein unbeabsichtigtes "Herunterschalten" in einen Rückwärtsgang zu verhindern, kann ein Druckschalter 1A für den Rückwärtsfahrbetrieb vorgesehen sein, wobei der Druckschalter niedergedrückt werden muss, bevor die Verarbeitungseinheit eine Rückwärtsbewegung des Steuerhebels, wenn sich dieser in seiner neutralen Stellung befunden hat, als Wunsch nach einem Rückwärtsfahrbetrieb interpretieren soll. Es können andere Methoden zur Verhinderung eines unbeabsichtigten Betriebs eines Rückwärtsgangs angewendet werden. Um ein Beispiel anzugeben, kann anstelle des Rückwärtsgangfreigabeknopfes 1A ein beliebiger Kippschalter oder Umschalter verwendet werden, der an dem Ende des Gangschalthebels angeordnet sein kann.
Hochschaltungen und/oder Herunterschaltungen, die sowohl die Haupt- als auch Hilfsgruppe einbeziehen (d.h. Verbundschaltvorgänge), sind für den Fahrer ebenso problemlos erzielen, wie solche, die lediglich die Hilfsgruppe betreffen (d.h. ein Split-Schaltvorgang). In denjenigen Getrieben, die mit mehreren Rückwärtsgängen ausgestattet sind, lässt sich das Getriebe durch eine Bewegung des Steuerhebels nach hinten bzw. nach vorne, wie angezeigt, in niedrigere Rückwärtsgänge nach unten bzw. in höhere Rückwärtsgänge nach oben schalten.
Eine einzelne Bewegung oder ein impulsartiges Antippen des Hebels 1 besteht in einer Bewegung des Hebels aus einer mittigen oder nicht verschobenen/nicht ausgewählten Stellung in eine verschobene oder Wählstellung, entweder in Hochschalt- oder in Herunterschalt-Richtung, und dem anschließenden unmittelbaren Loslassen des Hebels, wodurch dieser in der Lage ist, in seine mittige oder nicht ver schobene/nicht ausgewählte Stellung zurückzukehren. Falls der Steuerhebel 1 länger als eine vorgegebene Zeitspanne (beispielsweise länger als 0,5 bis 1,0 Sekunden oder länger als eine oder zwei Sekunden) in der verschobenen oder Wählstellung gehalten wird, wird eine alternative Steuerlogik eingesetzt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie in den 3A und 3B veranschaulicht, wird für den Fall, dass der Fahrzeugführer den Schaltwählhebel 1 oder eine sonstige Wählvorrichtung in einer ausgewählten Stellung zur Auswahl einer Umschaltung in eine ausgewählte Richtung (vorzugsweise die Herunterschaltrichtung) länger als eine Referenzzeitdauer (beispielsweise eine oder zwei Sekunden) hält und die Motorbremse aktiv ist, die ECU die Getriebegangstufe ermitteln, die unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen eine optimale Motorbremsung ergibt (GR_EG), und erforderlichenfalls eine unmittelbare Umschaltung in diese Gangstufe befehlen.
Durch diese Arbeitsweise kann der Fahrzeugführer mit einer einzelnen Bewegung des Steuerhebels in die Wählposition in eine gegebene Richtung (d.h. die Herunterschaltrichtung) und ein Halten des Steuerhebels in dieser Wählposition je nach Bedarf eine automatische Durchführung eines unmittelbaren Schaltvorgangs in die Getriebegangstufe mit optimaler Motorbremsung (GR_EG) anfordern. Dies wird ohne den Bedarf zusätzlicher Wählvorrichtungen, Verbindungen und dergleichen bewerkstelligt.

Claims

System zur Steuerung eines teilautomatischen mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebesystems (10), zu dem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Motor (14) mit einer wahlweise zu aktivierenden Motorbremseinrichtung (14A), eine Motorbremsung-Wählvorrichtung (14B) zur wahlweisen Aktivierung und Deaktivierung der Motorbremseinrichtung, ein mehrgängiges mechanisches Stufenwechselgetriebe (12), eine manuell betätigte Schaltwählvorrichtung (1) zur Auswahl von Hochschaltungen und Herunterschaltungen und eine Verarbeitungseinheit (38) zur Entgegennahme von Eingangssignalen, einschließlich der eine Betätigung der Motorbremsung-Wählvorrichtung und der Schaltwählvorrichtung kennzeichnenden Eingangssignale, und zur Verarbeitung derselben entsprechend vorbestimmten logischen Regeln, um die momentan eingelegte und zulässigerweise einrückbare Gangstufen zu ermitteln und um Ausgangsbefehlssignale an Aktuatoren, einschließlich eines Getriebeaktuatators (34), auszugeben, wobei die Verarbeitungseinheit eine Betätigung der Motorbremsung-Wählvorrichtung und der manuell betätigten Schaltwählvorrichtung, einschließlich einer Auswahl einer Hochschaltung oder einer Herunterschaltung und der Dauer einer Wählbetätigung, erfasst, wobei die logischen Regeln Regeln enthalten, die dazu dienen, eine Getriebegangstufe zu ermitteln, in die, wie durch einen Fahrer ausgewählt, aus der momentan eingelegten Gangstufe unmittelbar zu schalten ist, indem angenommen wird, dass eine durch den Fahrer vorgenommene Auswahl einer Umschaltung in einer Schaltrichtung für eine Zeitdauer, die kleiner ist als eine Referenzzeitdauer, eine Fahrerauswahl eines Gangwechsels um eine Gangstufe in der Schaltrichtung anzeigt; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass: die logischen Regeln Regeln zu der Annahme enthalten, dass eine Auswahl einer Herunterschaltung für eine Zeitdauer, die größer ist als die Referenzzeitdauer, während die Motorbremseinrichtung aktiviert ist, eine Fahrerauswahl (1) zur Ermittlung einer Getriebegangstufe, die derart bestimmt ist, um unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen eine optimale Motorbremsung zu ergeben (GR_EH), sowie (2) zur Schaltung in diese Getriebegangstufe anzeigt, die bestimmt ist, um unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen eine optimale Motorbremsung ohne Überdrehung des Motors zu erhalten.
System nach Anspruch 1, wobei die logischen Regeln ferner Regeln zur automatischen Durchführung vom Fahrer ausgewählter zulässiger Schaltvorgänge enthalten.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Referenzzeitdauer in einem Bereich zwischen 0,5 Sekunden und 2,0 Sekunden liegt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Referenzzeitdauer in dem Bereich von 1,0 bis 2,0 Sekunden liegt.
Verfahren zur Steuerung eines automatisierten mechanischen Stufenwechselgetriebesystems, zu dem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter Motor (14) mit einer wahlweise zu aktivierenden Motorbremseinrichtung (14A), eine Motorbremsung-Wählvorrichtung (14B) zur wahlweisen Aktivierung und Deaktivierung der Motorbremseinrichtung, ein mehrgängiges mechanisches Stufenwechselgetriebe (12), eine manuell zu betätigende Schaltwählvorrichtung (1) zur Auswahl von Hochschaltungen und Herunterschaltungen sowie eine Verarbeitungseinheit (38) zur Entgegennahme von Eingangssignalen, einschließlich der eine Betätigung der Schaltwählvorrichtung kennzeichnenden Eingangssignale, und zur Verarbeitung derselben entsprechend vorbestimmten logischen Regeln, um die momentan eingelegte sowie zulässigerweise einzurückende Gangstufen zu ermitteln und um Ausgangsbefehlssignale an Aktuatoren, einschließlich eines Getriebeaktuators (34), auszugeben, wobei die Verarbeitungseinheit eine Betätigung der Motorbremsung-Wählvorrichtung und der manuell zu betätigenden Schaltwählvorrichtung, einschließlich einer Auswahl einer Hochschaltung oder einer Herunterschaltung sowie der Dauer eines Wählvorgangs, erfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmung einer Getriebegangstufe, in die gemäß einer Auswahl durch einen Fahrer aus der momentan eingelegten Gangstufe unmittelbar zu schalten ist, unter der Annahme, dass die durch den Fahrer vorgenommene Betätigung der Schaltwählvorrichtung zur Auswahl einer Herunterschaltung für eine Zeitdauer, die kleiner ist als eine Referenzzeitdauer, eine Fahrerauswahl einer Herunterschaltung um eine Gangstufe anzeigt; gekennzeichnet durch die Annahme, dass eine durch den Fahrer vorgenommene Betätigung der Schaltwählvorrichtung zur Auswahl einer Herunterschaltung für eine Zeitdauer, die die Referenzzeitdauer übersteigt, während die Motorbremseinrichtung aktiviert ist, eine Fahrerauswahl (1) zur Ermittlung einer Getriebegangstufe, die derart bestimmt ist, um unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen eine optimale Motor bremsung zu erhalten (GR_EG), und (2) zur unmittelbaren Umschaltung in diese Getriebegangstufe anzeigt, die bestimmt ist, um unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen eine optimale Motorbremsung ohne Überdrehung des Motors zu ergeben.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner den Schritt einer automatischen Durchführung vom Fahrzeugführer ausgewählter zulässiger Schaltvorgänge aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Referenzzeitdauer in dem Bereich zwischen 0,5 und 2,0 Sekunden liegt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Referenzzeitdauer in dem Bereich von 1,0 bis 2,0 Sekunden liegt.