DE69908692T2

DE69908692T2 - Adaptive Schaltkraftsteuerung eines Stellglieds für ein Splittergetriebe

Info

Publication number: DE69908692T2
Application number: DE69908692T
Authority: DE
Inventors: David Leonard Kalamazoo Wadas
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-27
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2019-03-28
Also published as: CN1230645A; BR9901585A; JPH11325225A; EP0947371B1; DE69908692D1; CN1196877C; US5970810A; BR9901585B1; EP0947371A3; EP0947371A2

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung steht mit den nachfolgenden anhängigen Anmeldungen in Beziehung, die alle auf die Eaton Corporation übertragen sind, die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung:
EP 947739 A mit der Bezeichnung „Range Shift Control"
EP 947741 A mit der Bezeichnung „Adaptive Upshift Jaw Clutch Engagement Control"
EP 947372 A mit der Bezeichnung „Engine Fuel Control For Completing Shifts in Controller-Assisted Manually Shifted Transmissions"
EP 947740 A mit der Bezeichnung „Dynamic Range Shift Actuation
EP 947744 A mit der Bezeichnung „Jaw Clutch Engagement Control For Assisted, Manually Shifted, Splitter-Type Transmission System"
EP 947737 A mit der Bezeichnung „Adaptive Neutral Sensing"
EP 896172 A mit der Bezeichnung „Partially Automated, Lever-Shifted Mechanical Transmission System"
EP 925991 A mit der Bezeichnung „Assisted Lever-Shifted Transmission"
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Steuerung der auf die Splitter-Klauenkupplungen während des Einrück- und Ausrückvorganges unter verschiedenen Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen ausgeübten Kraft.
Die adaptive Steuerung kann bei einem ganz oder teilweise automatischen Kraftfahrzeuggetriebesystem oder bei der Bereichs (Range)- oder vorzugsweise der Splittergruppe eines steuerungsunterstützten, handgeschalteten Getriebes verwendet werden.
Beschreibung des Standes der Technik
Handgeschaltete mechanische Gruppengetriebe der Bereichs (Range)-Splitter und/oder kombinierten Bereichs/Splitterbauart sind bei Schwerlastfahrzeugen weithin gebräuchlich und im Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 4,754,665; 5,272,929; 5,370,013 und 5,390,561, 5,546,823; 5,609,062 und 5,642,643 zu ersehen ist. Typischerweise weisen solche Getriebe eine mittels eines handbetätigten Gangschalthebels direkt oder ferngeschaltete Hauptgruppe und eine oder mehrere damit in Reihe liegende Hilfsgruppe(n) auf. Die Hilfsgruppen werden häufig von einem Servoaktuator üblicherweise pneumatisch, hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch in Abhängigkeit von der von Hand erfolgenden Betätigung eines oder mehrerer Hauptschalter geschaltet. Gangschaltsteuerungen für solche Systeme sind etwa aus den US-Patentschriften Nr. 4,455,883; 4,550,627; 4,899,607; 4,920,815; 4,974,468; 5,000,060; 5,272,931; 5,281,902; 5,222,404 und 5,350,561 zu entnehmen.
Ganz oder teilweise automatisierte Getriebesysteme, bei denen eine mit Mikroprozessoren arbeitende elektronische Steuereinheit (ECU) Eingangssignale erhält, die für verschiedene Systembetriebsbedingungen kennzeichnend sind und die diese gemäß logischer Regeln verarbeitet, um Ausgangsbefehlsignale für einen oder mehrere Systemaktuatoren abzugeben, sind im Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 4,361,060; 4,593,580; 4,595,986; 4,850,236; 5,435,212; 5,582,069; 5,582,558; 5,620,392; 5,651,292 und 5,679,096; 5,682,790 zu entnehmen ist.
Systeme, bei denen zum Einschalten von Hilfsgruppen eine veränderliche Kraft benutzt wird, üblicherweise um Bereichs- oder Splittergruppensynchronisationseinrichtungen zu schützen, sind im Stand der Technik bekannt wie bspw. aus den US-Patentschriften Nr. 5,186,066; 5,193,410; 5,199,314 und 5,224,392 zu ersehen ist. Die EP 789171 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruch 1 bzw. 6, wobei ein Splitter-Aktuator veränderlicher Kraft eine höhere Ausrückkraft ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerunterstütztes, mechanisches Gruppengetriebesystem, bei dem die Hauptgruppe durch einen handbetätigten Gangschalthebel geschaltet wird und die Kraftstoffversorgung des Motors und/oder die durch Aktuatoren erfolgende Schaltung der Hilfsgruppen zur Verbesserung des Schaltvorgangs, zumindest teilweise durch eine ECU ge steuert ist. Die ECU verwendet erfasste oder abgefühlte und/oder berechnete Eingangsgrößen, die für Betriebsparameter des Systems, etwa die Betätigung eines Splitterschalters und/oder eines Bereichs-Schalters, die Stellung und/oder das Maß der Veränderung der Stellung des Gangschalthebels, die eingelegte Gangstufe, die Motordrehzahl, die Ausgangswellendrehzahl, den Kupplungszustand und/oder die Gaspedalstellung kennzeichnend sind, um den Gangschaltvorgang dadurch zu unterstützen, dass die Kraftstoffversorgung des Motors und/oder die Betätigung der Bereichs- und/oder Splitter-Umschaltaktuatoren gesteuert werden.
Erfindungsgemäß werden die Nachteile des Standes der Technik dadurch auf ein Minimum reduziert oder überwunden, dass eine Splitter-Klauenkupplungssteuerung geschaffen wird, die die auf die Splitter-Kupplung während deren Einrück- und Ausrückvorganges ausgeübte Kraft im Hinblick auf die Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen zweckentsprechend einstellt, um damit einen optimalen Kompromiss zwischen schnellen und zuverlässigen Splitter-Schaltungen, verringertem Verschleiß und einer ruckfreien Schaltung zu erzielen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Dreistellungssplitter-Kupplung (vgl. US-Patentschrift Nr. 5,651,292) eines steuerungsunterstützen handgeschalteten Getriebes während der Splitter-Schaltungen dadurch gesteuert, dass das Synchronitätsfenster, in dem Einrückvorgänge der Splitter-Kupplung als Funktion der zeitlichen Änderung sowohl der Motordrehzahl (d/dt(ES)) als auch der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (d/dt(OS)) angeordnet werden, verändert wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird, wenn die Hauptgruppe und die Splittergruppe beide nicht eingerückt sind, der Splitter ohne Rücksicht auf die Synchronitätsbedingungen mit voller Kraft zum Einrücken gebracht.
Wenn die Fahrzeugverzögerung kleiner ist als ein Fahrzeugverzögerungsbezugswert (d. h. d/dt(OS) > REF₁?) verbleibt die Abweichung (offset) oder das Synchronitätsfenster auf einem Vorgabewert, der so gewählt ist, dass sich eine gute Schaltqualität ergibt. Wenn aber die Kraftfahrzeugverzögerung groß ist (d. h. d/dt(OS) < REF₁?) wird das Synchronitätsfenster als Funktion der Kraftfahrzeugverzögerung geöffnet (d. h. die Abweichung (offset) wird vergrößert), wenn die Motorverzögerung wenigstens auf einem Bezugswert (d. h. d/dt(ES) < REF₂?) steht oder als Funktion sowohl der Kraftfahrzeugverzögerung als auch der Motorverzögerung, wenn die Motorverzögerung verhältnismäßig nieder ist (d. h. d/dt(ES) > REF₂?). Diese Steuerungstechnik erlaubt es dem Fahrer die gleiche Schalttechnik (sogar „fließendes Schalten") auf ebenen oder steilen Fahrstrecken zu benutzen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Splitter-Aktuator ein doppelt wirkender Kolben, der Kammern aufweist, die dauernd oder wahlweise entlüftet und/oder mit einer Druckfluidquelle gekuppelt werden. Eine Pulsbreitenmodulation wird dazu verwendet den wirksamen Druck des den Kolben beaufschlagenden Druckfluids zu verändern, um damit die auf die Splitter-Kupplung während deren Einrück- und Ausrückvorganges in Abhängigkeit von erfassten Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen einwirkende Kraft steuerbar zu verändern. Beispielsweise um den Verschleiss zu verringern, wird die Splitter-Kupplung normalerweise mit einer verhältnismäßig niedrigen Kraft ausgerückt, während das Einrücken bei festgestellten Synchronbedingungen normalerweise mit einer verhältnismäßig großen Kraft geschieht, um eine schnelle und vollständige Klauenkupplungseinrückung zu erzielen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine ECU-Unterstützung für eine verbesserte Splitter-Schaltung eines mechanischen Gruppengetriebes zu schaffen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung gesehen, deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung eines ECU-unterstützen mechanischen Gruppengetriebesystems, das vorteilhafterweise die erfindungsgemäße anpassungsfähige Klauenkupplungseinrücksteuerung verwendet,
2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Schaltschemas und für das Getriebe nach 1 repräsentativer, numerischer Übersetzungsverhältnisse,
3 ist eine schematische Veranschaulichung des Aufbaus des mechanischen Gruppengetriebes nach 1,
4 ist eine schematische Veranschaulichung eines Dreistellungs-Splitteraktuators zur Verwendung bei dem Getriebesystem nach 1,
5A und 5B sind schematische Veranschaulichungen eines Lagesensormechanismus für eine Schaltwelle zur Verwendung nach dem System nach 1
6A und 6B sind schematische Veranschaulichungen jeweils in Gestalt eines Flussdiagramms der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Ein computerunterstütztes (d. h. mit Mikroprozessoren ausgerüstetes, mit Hilfsteuerung versehenes) mechanisches Kraftfahrzeuggruppengetriebesystem 10, das für die Verwendung des anpassungsfähigen Splitter-Kupplungs-Umschaltsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist, ist aus den 1 bis 5B zu entnehmen.
Das System 10 ist einer Bauart, wie sie üblicherweise bei Schwerlastfahrzeugen, wie normalen Zugmaschinen von Zugmaschine/Sattelauflieger Fahrzeugen eingesetzt wird und weist einen Motor, typischerweise einen Dieselmotor 12, eine in einem Kupplungsgehäuse angeordnete Hauptreibungskupplung 14, ein mehrgängiges Gruppengetriebe 16 und eine (nicht dargestellte) Antriebsachseinrichtung auf. Außerdem weist das Getriebe 16 eine Ausgangswelle 20 auf, die über ein Kardangelenk 24 mit einer Fahrzeugantriebswelle 22 zum Antrieb der Antriebsachseinrichtung antriebsmäßig gekuppelt ist. Das Getriebe 16 ist in einem Getriebegehäuse unterge bracht, auf das das Gangschaltungsgehäuse der Gangschalthebeleinrichtung 30 unmittelbar aufgesetzt ist. Das vorliegende System ist auch für entfernt angebrachte Gangschalthebel einsetzbar, wie sie bei Fahrzeugen mit oberhalb des Motors angeordneter Fahrerkabine (cab-over-engine type) gebräuchlich sind.
2 veranschaulicht ein Schaltschema zur unterstützten handbetätigten Gangschaltung eines kombinierten Bereichs-Splitter-Gruppengetriebes, das mittels eines handbetätigten Gangschalthebels geschaltet wird. Kurz gesagt, ist der Gangschalthebel 31 in der Richtung von einer Seite zur anderen Seite oder in der X-X Richtung beweglich um eine einzulegende bestimmte Gangstufe oder einzulegende bestimmte Gangstufen anzuwählen, während er in der Vorwärts-Rückwärts- oder Y-Y-Richtung beweglich ist, um die einzelnen Gänge wahlweise einzulegen oder auszurücken. Das Schaltschema (üblicherweise als „H"-Schaltschema bezeichnet) enthält eine automatische Bereichsumschaltungsmöglichkeit und kann auch eine automatisch gewählte und/oder ablaufende Splitter-Schaltung enthalten, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Handgeschaltete Getriebe, die Gangschaltmechanismen und Gangschaltschemata dieser Art verwenden, sind an sich bekannt und können detaillierter aus den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5,000,060 und 5,390,561 entnommen werden.
Typischerweise weist die Gangschalthebeleinrichtungen 30 einen (nicht dargestellten) Schaltfinger oder dergleichen auf, der nach unten in einen Gangschaltmechanismus 32, etwa eine Mehrschienenschaltstangengehäuseeinrichtung oder eine Einschaltwelleneinrichtung eingreift, wie dies an sich bekannt und in den vorgenannten US-Patentschriften Nr. 4,555,883; 4,550,627; 4,920,815 und 5,272,931 veranschaulicht ist.
Im Rahmen der automatischen Bereichsumschaltung überschreitet der Gangschalthebel, wenn er sich in dem Übergangsbereich oder -band zwischen der mitteleren Gasse (3/4– 5/6) und der rechten Gasse (7/8–9/10) des Schaltschemas bewegt einen Punkt AR, wodurch ein Sensor, etwa ein magnetischer mechanischer oder elektrischer Bereichsschalter, betätigt wird oder der Gangschalthebel durch einen Stellungsfühler erfasst wird mit der Folge, dass die Einleitung der automatischen Durchführung einer Bereichsumschaltung ausgelöst wird.
Die Gangschaltung bei dem Getriebe 16, das eine in Reihe zu einer Hilfsgruppe 16B geschaltete Hauptgruppe 16A aufweist, wird halbautomatisch durchgeführt/unterstützt durch das in den 1 bis 5B dargestellte Kraftfahrzeuggetriebesystem 10. Die Hauptgruppe 16A weist eine Eingangswelle 26, die betriebsmäßig mit der Antriebs- oder Kurbelwelle 28 des Fahrzeugmotors 12 über eine Hauptkupplung 14 gekuppelt ist auf, während die Ausgangswelle 20 der Hilfsgetriebegruppe 16B üblicherweise mittels einer Antriebswelle 24 mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs gekuppelt ist. Die Hilfsgruppe 16B ist ein Splitter, vorzugsweise der kombinierten Bereichs- und Splitterbauart wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4,754,665 und 5,390,561 beschrieben ist.
Die bei der Hauptgetriebegruppe 16 zur Verfügung stehenden Gangstufen können von Hand dadurch eingestellt werden, dass der Gangschalthebel 31 mit der Hand entsprechend dem vorgeschriebenen Schaltschema so positioniert wird, dass die jeweils gewünschte Gangstufe der Hauptgruppe 16A eingelegt wird.
Das System kann Sensoren 30 (zum Erfassen der Motordrehzahl (ES)), 32 (zum Erfassen der Eingangswellendrehzahl (IS)) und 34 (zum Erfassen der Aungangswellendrehzahl (OS)) und zur Abgabe dafür kennzeichnender Signale aufweisen. Wie an sich bekannt, gilt bei eingelegter Kupplung 14 (d. h. kein Schlupf) und bei in einer bekannten Gangstufe stehendem Getriebe: ES = IS = OS *GR (vgl. US-Patentschrift Nr. 4,361,060). Demgemäß können bei eingelegter Kupplung 14 die Motordrehzahl und die Eingangswellendrehzahl als zueinander gleich betrachtet werden. Der Eingangswellendrehzahlsensor 32 kann weggelassen werden und die Motordrehzahl (ES), wie sie von einem Sensor oder über ein Datenlink (DL) erfasst wird, kann dafür eingesetzt werden.
Der Motor 12 ist elektronisch gesteuert, wozu ein elektronisches Steuergerät 36 vorhanden ist, das über ein elektronisches Datenlink (DL), welches unter einem Industriestandardprotokoll wie SAEJ-1922, SAEJ-1939, ISO 11898 oder dergleichen arbeitet kommuniziert. Die Drosselklappenstellung (Anforderung durch den Fahrer) ist ein zweckmäßiger Parameter zur Wahl der Schaltpunkte und bei anderen Steuerlogiken. Es kann ein eigener Drosselklappenstellungssensor 38 vorgesehen sein oder die Drosselklappenstellung (THL) kann aus dem Datenlink entnommen werden. Über das Datenlink stehen auch das Bruttomotordrehmoment (T_EG) und das allgemeine Motorreibungsdrehmoment (T_BEF) zur Verfügung.
Ein fahrerbetätigtes Kupplungspedal 40 steuert die Hauptkupplung 14, wobei ein Sensor 42 ein Signal (CL) liefert, das den eingerückten oder ausgerückten Zustand der Kupplung anzeigt. Der jeweilige Zustand der Kupplung kann auch dadurch bestimmt werden, dass die Motordrehzahl mit der Eingangswellendrehzahl verglichen wird, wenn beide Signale zur Verfügung stehen. Ein Hilfsgruppenaktuator 41, der einen Bereichsumschaltaktuator und einen Splitter-Aktuator 46 aufweist, ist dazu vorgesehen die Bereichskupplung und die Splittergruppenkupplung entsprechend Ausgangssignalen von dem ECU 48 zu betätigen. Der Gangschalthebel 31 weist einen Knopf 50 auf, der einen Splitter-Wahlschalter 52 enthält, durch den die Absicht des Fahrers eine Splitterumschaltung einzuleiten, erfasst werden kann.
Das System 10 kann eine Anzeigeeinheit 54 für den Fahrer mit graphischer Darstellung des 6 Positionen aufweisenden Schaltschemas mit einzeln beleuchtbaren Anzeigeelementen 56, 58, 60, 62, 64 und 66 enthalten, die jeweils eine der wahlweise wählbaren Gangeinlegestellungen anzeigen. Vorzugsweise kann jeweils die Hälfte der Schaltschemaanzeigeelemente (d. h. 58A und 58B) einzeln beleuchtbar sein, so dass die Anzeigeeinheit den Fahrer über die Ganghebel- und Splitter-Stellung bei der jeweils eingelegten Gangstufe informiert.
Das System enthält eine Steuereinheit oder ECU 48, vorzugsweise eine mit den Mikroprozessoren ausgerüstete Steuereinheit, der Art wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4,595,986; 4,361,065 und 5,335,566 veranschaulicht ist, um Eingangssignale 68 zu empfangen und diese gemäß vorbestimmten logischen Regeln so zu verarbeiten, dass Ausgangsbefehlssignale 70 an Systemaktuatoren, wie den Splittergruppenaktuator 46, die Motorsteuereinheit 36, den Bereichsgangschaltaktuator und/oder die Anzeigeeinheit 54 abgegeben werden. Es kann ein eigenes Systemsteuergerät verwendet werden oder aber es kann auch die über ein elektronisches Datenlink kommunizierende Motorsteuereinheit ECU 36 benutzt werden.
Wie in der US-Patentschrift 5,651292 (gattungsgemäß EP 789171A) (die auf die Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung lauten) dargelegt, ist der Splitter-Aktuator 46 vorzugsweise eine Dreistellungs-Vorrichtung, die eine wählbare und aufrechterhaltbare Splittergruppen-Leerlaufstellung ermöglicht. Alternativ kann eine „Pseudo" Splitter-Leerlaufstellung dadurch vorgesehen werden, dass der Splitter-Aktuaor entregt wird, wenn die Splitter-Kupplung in einer nicht eingerückten Zwischenstellung steht.
Der Aufbau des kombinierten Bereichs- und Splittergetriebes 16 mit 10 Vorwärtsgängen ist schematisch in 3 dargestellt. Getriebe dieser generellen Art sind in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5,000,060; 5,370,013 und 5,390,561 geoffenbart.
Das Getriebe 16 enthält eine Hauptgruppe 16A und eine Hilfsgruppe 16B die beide in einem Gehäuse untergebracht sind, das eine vordere Stirnwand 16C, die durch das Kupplungsgehäuse gebildet sein kann und eine hintere Stirnwand 16D aufweist, jedoch (bei dieser speziellen Ausführungsform) keine Zwischenwand.
Die Eingangswelle 26 trägt ein Eingangszahnrad 76, das drehfest auf ihr angeordnet ist und eine sich nach hinten zu öffnende Tasche aufweist, in der ein Fortsatz verkleinerten Durchmessers der Ausgangswelle 20 geführt ist. Eine reibungsarme Büchse oder dergleichen können in der Tasche oder Sackbohrung vorgesehen sein. Das hintere Ende der Ein gangswelle 26 ist durch ein Lager 78 in der vorderen Stirnwand 16C gelagert, während das hintere Ende der Ausgangswelle 20 durch eine Lageranordnung 80 in der hinteren Stirnwand 16D gelagert ist.
Die Hauptwelle 82, die die Hauptwellenkupplungen 84, 86 und die Hauptwellensplitter-Kupplung 88 trägt, ist in Gestalt eines im Wesentlichen rohrförmigen Körpers ausgebildet, der eine außen keilverzahnte Außenoberfläche und eine axial verlaufende durchgehende Bohrung zum Durchgang der Ausgangswelle 20 aufweist. Schaltgabeln 90, 92 sind jeweils zum Schalten der Kupplungen 84, 86 vorhanden (vgl. 5A). Die Hauptwelle 82 ist bezüglich der Eingangswelle 26 und der Ausgangswelle 20 unabhängig verdrehbar und vorzugsweise frei eine begrenzte Radialbewegung relativ dazu auszuführen.
Die Hauptgruppe 16A enthält zwei im Wesentlichen gleiche Hauptgruppenvorgelegewelleneinrichtungen 94, von denen jede eine Hauptgruppenvorgelegewelle 96 aufweist, die drehfest aufgesetzte Vorgelegezahnräder 98, 100, 102, 104 und 106 trägt. Die Zahnradpaare 98, 100, 102, 104 und 106 stehen in Dauereingriff mit dem Eingangszahnrad 76, den Hauptwellenzahnrädern 108 und 110 und einem (nicht dargestellten) leerlaufenden Zwischenzahnrad, das mit einem Rückwärtsgang-Hauptwellenzahnrad 112 in Eingriff steht.
Die Hauptgruppenvorgelegewelle 96 ragt nach hinten in die Hilfsgruppe, wo ihr hinteres Ende direkt oder indirekt in der hinteren Gehäusestirnwand 16D gelagert ist.
Die Hilfsgruppe 16B des Getriebes 16 enthält zwei im Wesentlichen gleiche Hilfsvorgelegewelleneinrichtungen 114, von denen jede eine Hilfsvorgelegewelle 116 aufweist, die mit ihr umlaufende Hilfsvorgelegezahnräder 118, 120, 122 trägt. Die Hilfsvorgelegewellenzahnradpaare 118, 120, 122 stehen in Dauereingriff jeweils mit dem Splitter-Zahnrad 124, dem Splitter-/Bereichs-Zahnrad 126 und dem Bereichs-Zahnrad 128. Die Splitter-Kupplung 88 ist drehfest mit der Hauptwelle 82 verbunden, um wahlweise entweder das Zahnrad 124 oder das Zahnrad 126 mit dieser zu kuppeln, während eine synchronisierte Bereichs-Kupplung 130 drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist, um wahlweise entweder das Zahnrad 126 oder das Zahnrad 128 an diese anzukuppeln.
Die Hilfsvorgelegewellen 116 sind im Wesentlichen rohrförmig gestaltet, wobei sie jeweils eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme der hinteren Verlängerungen der Hauptgruppenvorgelegewellen 96 begrenzen. Lager oder Büchsen sind dazu vorgesehen die Hilfsvorgelegewelle 116 auf der Hauptgruppenvorgelegewelle 96 drehbar zu lagern.
Die Splitter-Klauenkupplung 88 ist eine doppelt wirkende, nicht synchronisierte Kupplungseinrichtung, die wahlweise in die am weitesten rechts oder die am weitesten links liegende Stellung, um das Zahnrad 126 bzw. das Zahnrad 124 an die Hauptwelle 82 anzukuppeln oder in einer Zwischenstellung positioniert werden kann, in der weder das Zahnrad 124 noch das Zahnrad 126 mit der Hauptwelle 82 gekuppelt ist. Die Splitter-Klauenkupplung 88 wird mittels einer Schaltgabel 98 axial positioniert, welche durch einen Dreistellungsaktuator, etwa einen Kolbenaktuator, gesteuert ist, der auf einen fahrerbetätigten Wahlschalter, wie einen Druckknopf oder dergleichen, auf dem Schalthebelknopf – wie dies beim Stand der Technik bekannt ist – und auf Steuersignale von der ECU 48 (vgl. US-Patentschrift Nr. 5,661,998) anspricht. Die zwei Stellungen aufweisende, synchronisierte Bereichs-Kupplungseinrichtung 130 ist eine Zweistellungskupplung, die wahlweise entweder in die ganz rechts liegende oder ganz links liegende Stellung positioniert werden kann, um wahlweise entweder das Zahnrad 128 oder das Zahnrad 126 an die Ausgangswelle 20 anzukuppeln. Die Kupplungseinrichtung 130 wird mittels einer (nicht dargestellten) Schaltgabel positioniert, die mittels einer Zweistellungs-Kolbenvorrichtung betätigt wird. Jeder Kolbenaktuator kann durch einen funktionsmäßig gleichwirkenden Aktuator, etwa einen Kugelspindelmechanismus, einen Kugel-Keilgetriebemechanismus oder dergleichen ersetzt werden.
Durch entsprechende wahlweise axiale Positionierung sowohl der Splitter-Kupplung 88 als auch der Bereichs-Kupplung 130 in deren jeweiliger vorderer oder hinterer Axialstellung können vier voneinander verschiedene Übersetzungsverhältnisse der Hauptwellendrehbewegung zur Ausgangswellendrehbewegung eingestellt werden. Demgemäß ist die Hilfsgetriebegrupe 16B eine Hilfsgruppe mit drei Schaltebenen der kombinierten Bereichs- und Splitterart, die vier wahlweise wählbare Gangstufen oder Antriebsübersetzungen zwischen dem Eingang (Hauptwelle 82) und dem Ausgang (Ausgangswelle 20) liefert. Die Hauptgruppe 16A hat einen Rückwärtsgang und drei wahlweise wählbare Vorwärtsgänge. Einer der wählbaren Hauptgruppenvorwärtsgänge, die dem Hauptwellenzahnrad 110 zugeordnete untere Gangstufe, wird in dem hohen Bereich aber nicht benutzt. Demgemäß wird das Getriebe 16 richtigerweise als ein „(2 + 1) × (2 × 2)"-Getriebe bezeichnet, das abhängig davon, ob ein Splitten der unteren Gangstufe erwünscht und praktikabel ist, 9 oder 10 wählbare Vorwärtsgänge aufweist.
Die Splitterschaltung des Getriebes 16 wird abhängig von der Auslösung durch einen fahrerbetätigten Splitter-Druckknopf 52 oder dergleichen, üblicherweise einen in dem Gangschalthebelknopf angeordneten Druckknopf durchgeführt, während die Betätigung der Bereichs-Kupplungsgangschalteinrichtung automatisch in Abhängigkeit von einer Bewegung des Gangschalthebels zwischen der mittleren und den am weitesten rechts liegenden Gassen des Schaltschemas und über den Betätigungspunkt AR, wie in 2 dargestellt, hinweg erfolgt. Alternativ kann die Splitterumschaltung auch automatisiert sein (vgl. US-Patentschrift Nr. 5,435,212). Bereichsschaltvorrichtungen dieser allgemeinen Art sind im Stand der Technik bekannt und können aus den oben erwähnten US-Patentschriften Nr. 3,429,202; 4,455,883; 4,561,325 und 4,663,725 entnommen werden.
Wenngleich die vorliegende Erfindung bei einer Ausführungsform eines Gruppengetriebes veranschaulicht ist, das keine Zwischenwand aufweist, so kann die Erfindung doch auch auf Getriebe der Bauweise angewandt werden, wie sie in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 4,754,665; 5,193,410 und 5,368,145 veranschaulicht sind.
Beim Stand der Technik, insbesondere für handgeschaltete Getriebe, wurden die Splitter-Kupplungen mittels Zwei-Stellungsaktuatoren betätigt und waren deshalb mit einem verhältnismäßig kleinen Spiel (d. h. etwa 0,2 bis 0,3 mm) (.008–.012 inches) Spiel bei einer Kupplung mit etwa 91 mm (3.6 Inches) Teilkreisdurchmesser) ausgebildet, um eine übermäßig harte Splitterschaltung zu verhüten. Typischerweise würden bei dem vorgenannten Spiel und den üblichen Einrückkräften die Kupplungszähne bei mehr als 60 UPM Eingangswellensynchronfehler ratschen oder „krachen", und ein Einrücken der Kupplung käme nicht zustande.
Wie an sich bekannt (vgl. US-Patentschrift Nr. 5,052,535) ist die zulässige Relativdrehzahl, bei der die formschlüssigen Kupplungen noch ordnungsgemäß eingerückt werden können (d. h. ein ausreichender Kupplungsverzahnungseingriff stattfindet) eine unmittelbar proportionale Funktion des gesamten wirksamen Spiels in dem Kupplungssystem. Die maximal zulässigen asynchronen Bedingungen, bei denen ein Einrücken der Kupplung zulässig ist, werden im Hinblick auf den härtesten Kupplungseinrückvorgang gewählt, der noch akzeptabel ist.
Bei Schaltgetrieben, die nicht synchronisierte formschlüssige Kupplungseinrichtungen, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge bei einem vorgegebenen Gesamtspiel (d. h. einem vorgegebenen maximal zulässigen harten Kupplungseinrückvorgang) einsetzen, ist der Bereich der asynchronen Bedingungen, bei denen die Kupplungsteile noch miteinander in Eingriff kommen, oft schmäler als dies unter bestimmten Bedingungen erwünscht wäre, was die Gangschaltung erschwert.
Erfindungsgemäß und wie auch in näheren Einzelheiten in der vorerwähnten US-Patentschrift Nr. 5,651,292 beschrieben, weisen die miteinander in Eingriff kommenden Kupplungsverzahnungen der Splitter-Kupplung 88 und des Splitterzahnrads 124 sowie des Splitter-/Bereichszahnrads 126 ein verhältnismäßig großes Spiel (d. h. etwa 0,5 bis 1,5 mm (.020–.060 Inches) bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 91 mm (3.6 Inches)) auf, das sicherstellt, dass fast jede mit voller Kraft versuchte Splitter-Schaltung auch abgeschlossen wird.
Die Splitter-Kupplung 88 wird durch eine Schaltgabel 98 bewegt, die an der Kolbenstange 140 der Kolbenaktuatoreinrichtung 142 (vgl. 4) befestigt ist. Die Aktuatoreinrichtung 142 kann ein üblicher Dreistellungsaktuator (vgl. US-Patentschrift Nr. 5,054,591) oder ein Aktuator, der in der US-Patentschrift 5,682,790 oder 5,661,998 veranschaulichten Bauweise sein, bei dem eine Pulsbreitenmodulation einer wahlweise mit Druck beaufschlagten und entlüfteten Kammer (144) dazu verwendet werden kann, die drei Splitter-Stellungen (L, N, H) der Schaltgabel einzustellen.
Eine Pulsbreitenmodulation des die Kammer 144 beaufschlagenden Druckfluids kann auch dazu benutzt werden die auf die Splitter-Kupplung 88 einwirkende Kraft zu steuern. Eine Pulsbreitenmodulationssteuerung von Druckfluid und/oder von Entlastungsventilen ist an sich eine bekannte Steuerungstechnik. Andere Arten von Aktuatoren können dazu benutzt werden eine gesteuerte Kraft auf die Splitter-Kupplung 88 auszuüben.
In dem System 10 zeigt ein Splitter-Schalter 52 die Absicht des Fahrers an, eine Splitter-Schaltung gesteuert von der ECU 48, einzuleiten. Der Regler 48 ist mit logischen Regeln ausgestattet unter denen, wenn die Hauptgruppe eingerückt ist, eine Schaltung von der Splitter-Leerlaufstellung in eine gewählte Splitter-Ziel-Gangstufe so eingeleitet wird, dass unter normalen Bedingungen, einschließlich einer richtigen Kraftstoffsteuerung durch den Fahrer, der Synchronfehler (der gleich der Eingangswellendrehzahl minus dem Produkt der Ausgangswellendrehzahl und der Zielgetriebeübersetzung ist) erwartungsgemäß gleich oder kleiner als ein Wert ist, der so gewählt wurde, dass er qualitativ hochwertige Schaltvorgänge ergibt ((IS–(OS*GR)) = ERROR ≤ REF). Die zeitliche Abstimmung geschieht im Hinblick auf die erfassten/erwarteten Wellendrehzahlen, die Wellenbeschleunigung/Verzögerung und die Aktuatorreaktionszeit. Wie an sich bekannt müssen automatisierte, hydraulische, pneumatische oder mechanische Klauenkupplungseinrücksystem so abgestimmt werden, dass sie einen Kupplungseinrückvorgang ergeben, der einen Kompromiss zwischen dem in Eingriffbringen der Kupplung ohne Schaltruck und der Erzielung einer schnellen Schaltung dargestellt. Wenn die Kupplung lediglich exakt im Synchronitätszustand einrückt, kann der Fahrer ungeduldig werden und wieder Kraftstoff zuführen bevor die Kupplung einrückt. Dies kann auch dazu führen, dass die Schaltung auf einer ansteigenden Fahrstrecke oder in einer Situation misslingt, die zur Folge hat, dass das Kraftfahrzeug rasch verzögert oder der Motor langsam verzögert wird. Wenn die Kupplung weit außerhalb des Synchronitätzustandes einrückt, beklagt der Fahrer sich über den „Schaltschlag" oder „Ruck", der beim Einrücken der Kupplung auftritt.
In bestimmten Situationen erkennen die logischen Regeln Bedingungen, unter denen das bevorzugte Synchronfenster (d. h. IS = (OS*GR) ± 60 UPM), selbst zu Lasten der Schaltqualität, erweitert werden muss, um eine Splitter-Schaltung zu erreichen. Diese üblicherweise bei Hochschaltvorgängen auftretenden Situationen beinhalten, dass ein Schalten bei niedrigen Motordrehzahlen versucht wird, wobei die nach Abschluss der Umschaltung erwartete Motordrehzahl unerwünscht niedrig ist, dass die Verzögerung der Ausgangswelle verhältnismäßig hoch ist (dOS/dt < REF₁), dass die Verzögerung des Motors verhältnismäßig niedrig ist (dES/dt > REF₂) und/oder dass der Absolutwert des Synchronfehlers sich dem Normalwert nicht mit einer akzeptablen Geschwin digkeit annähert.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird der Abschluss der jeweiligen Splitter-Schaltung bei eingerückter Hauptgruppe (d. h. eine Umschaltung von der Mittel- oder Leerlaufstellung in die Splitter-Zielgangstufe) dann befohlen, wenn die Eingangswellendrehzahl (IS) innerhalb des Synchronitätsfensters liegt oder erwartungsgemäß in diesem liegen wird (d. h. ((OS*GR_T) + offset₁) > IS > ((OS*GR_T) – offset₂)). Wenn zu Diskussionszwecken angenommen sei, dass die offsets (Abweichungen) gleich sind, kann dies geschrieben werden als IS – ((OS*GR_T) ± offset). Unter idealen Betriebsbedingungen ist der offset ein Minimum-Vorgabewert, der dazu dienen soll eine akzeptable Schaltqualität und Schaltgeschwindigkeit zu ergeben. Bei dem oben genannten Beispiel betrug der Vorgabe-offset ± 60 UPM, was eine Fensterbreite des vorgegebenen Synchronfensters von 120 UPM ergibt.
Durch Verwendung eines Dreistellungsplitter-Aktuators und eines vergrößerten Splitter-Kupplungsspiels sind Splitter-Kupplungseinrückvorgänge über ein sehr breites Band nicht synchroner Bedingungen möglich, aber normalerweise nicht erwünscht (wegen der Schaltqualität und aus anderen Gründen).
Gemäß der erfindungsgemäßen Klauenkupplungssteuerung vergleicht die ECU im Falle einer Splitter-Hochschaltung, wenn dieser im „Splitter-Leerlauf" steht, die Fahrzeugverzögerung (wie sie durch dOS/dt angegeben ist), mit einem Bezugswert (REF₁), der so gewählt ist, dass er die größte Fahrzeugbeschleunigung wiedergibt, bei der das vorgegebene Synchronfenster eine schnelle, „schlagfreie" und zuverläs sige Schaltung erlaubt. Wenn die Fahrzeugverzögerung diesen Bezugswert überschreitet muss das Synchronfenster erweitert werden, um zuverlässigere (wenngleich etwas härtere) Splitter-Schaltungen zu ermöglichen. Wenn das nicht der Fall ist, ergibt das vorgegebene Synchronfenster ausreichend schnelle und zuverlässige Schaltungen.
Wenn die Fahrzeugverzögerung den Bezugswert nicht überschreitet, wird die Fahrzeugverzögerung mit einem Motorverzögerungsbezugswert (REF₂) verglichen, um festzustellen, ob der Motor wenigstens mit einem erwarteten Wert (typischerweise etwa -450 UPM bis -600 UPM für einen Schwerlast-Diesel-Lastwagenmotor) verzögert wird. Wenn der Motor in akzeptabler Weise verzögert wird, wird der offset des Synchronfensters lediglich um einen Wert erhöht, der eine Funktion der Kraftfahrzeugverzögerung ist. Wenn aber die Kraftfahrzeugverzögerung groß und die Motorverzögerung klein sind (dES/dt > REF₂) wird der Synchronfenster-offset um einen Betrag vergrößert, der als die Summe von (i) dem als Funktion der Kraftfahrzeugverzögerung bestimmten Betrag und (ii) einem als Funktion der Motorverzögerung bestimmten Betrag bestimmt ist.
Für Hochschaltvorgänge lediglich des Splitters allein, wie etwa 3–4 und 5–6 Schaltungen, werden die Schaltungen durch Einrücken der entsprechenden Splitter-Kupplung, wie oben angegeben, abgeschlossen. Für kombinierte Haupt- und Splittergruppenhochschaltungen (auch „compound-Schaltungen" genannt) wie etwa 2–3, 4–5 oder 8–9 Schaltungen ist die bevorzugte Schalttechnik so, dass der Fahrer die zweckentsprechende Splitter-Stellung (unter Verwendung des Wahlschalters 52) vorwählt, das Drehmoment (unter Verwendung der Hauptkupplung 14 und/oder der Drosselklappensteuerung) wegnimmt und dann den Gangschalthebel zum Schalten in die Neutral- oder Leerlaufstellung verwendet, während die Drosselklappe und/oder die Motorbremse dazu benutzt werden, eine synchrone Eingangswellendrehzahl zum Einrücken der Zielgangstufe (GR_T) zu erreichen. Um dem Fahrer maximale Kontrolle über sein Kraftfahrzeug zu geben, ist es vorzuziehen, dass der Splitter der Hauptgruppe „voreilt" (d. h. vor dieser einrückt). Wenn festgestellt wird, dass die Hauptgruppe in der Leerlaufstellung steht, rückt der Splitter vorzugsweise ohne Rücksicht auf das Vorhandensein oder Fehlen von Synchronitätsbedingungen ein, und der Fahrer schließt, möglicherweise unter Unterstützung der ECU-Kraftstoffsteuerung, die Schaltung ab. Wenn aber der Fahrer den Gangschalthebel dazu benutzt, der Splittergruppe „vorzueilen" wird die Splitter-Kupplung in der Leerlauf- oder ausgerückten Stellung gehalten bis Synchronitätsbedingungen erfühlt werden oder festgestellt wird, dass die Hauptkupplung wahrscheinlich ausgerückt ist, und dann wird die Schaltung durch Einrücken der zweckentsprechenden Splitter-Kupplung abgeschlossen.
Während die Klauenkupplungseinrücksteuerung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der Steuerung der Splitterschaltung in einem computerunterstützen handgeschalteten Getriebe beschrieben wurde, so ist sie doch potentiell auch zum Schalten von Getriebehauptgruppen und/oder Bereichsgruppen einsetzbar.
Die jeweilige Stellung des Gangschalthebels 31 oder des von diesem gesteuerten Schaltmechanismus 32 kann durch eine Stellungssensorvorrichtung erfasst werden. Im Stand der Technik sind verschiedene Stellungsfühleinrichtungen bekannt, wobei eine bevorzugte Bauweise in der US-A- 5,743,143 veranschaulicht ist, die auf die Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung lautet.
In den 5A und 5B ist der Schaltmechanismus 32 als eine Schaltwellenvorrichtung 160 mit einer einzigen Schaltwelle veranschaulicht, der eine Schaltwelle 162 aufweist, die in Abhängigkeit von X-X-Bewegungen des Gangschalthebels 31 verdrehbar und in Abhängigkeit von Y-Y-Bewegungen des Gangschalthebels 31 axial verstellbar ist. Mechanismen dieser Art sind in ihren Einzelheiten in der vorerwähnten US-Patentschrift Nr. 4,920,815 beschrieben.
Die Schaltwelle 162 trägt die Hauptgruppenschaltgabeln 90, 92, die mit ihr eine wahlweise Axialbewegung ausführen können und ein Schaltblockelement 164, in das ein Schaltfinger oder dergleichen eingreift. Zwei Spulen 166, 168 geben zwei Signale (gemeinsam GR) ab, die jeweils für die axiale Stellung bspw. die Drehstellung der Welle 162 und damit die Stellung des Gangschalthebels 31 bezüglich des in 2 dargestellten Schaltschemas kennzeichnend sind. Vorzugsweise kann auch die Geschwindigkeit des Stellungswechsels (dGR/dt) bestimmt und dazu verwendet werden, das Schalten des Systems 10 zu verbessern.
Wenn z. B., bezugnehmend auf 2, die Gangschalthebelstellung abgefühlt werden kann, entfällt die Notwendigkeit für einen ortsfesten Schalter oder dergleichen an der Stelle AR, um eine angeforderte Einleitung einer Umschaltung zwischen dem niedrigen Bereich und dem hohen Bereich zu erkennen. Da außerdem physikalische Schalter nicht mehr erforderlich sind, kann die Schaltschemastellung RR, bei der eine Bereichsumschaltung angeordnet wird, etwa zu den Stellen 180, 182 oder 184 hin verändert werden, um das Sys temverhalten unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verbessern.
Wenn der erste (1.) bis vierte (4.) (Gang) eingelegt ist, ist eine Umschaltung in den hohen Bereich sehr unwahrscheinlich und der Punkt, an dem eine automatische Bereichsumschaltung eingeleitet wird, kann in die Position 184 (von dem erwarteten Gangschalthebelweg weg) bewegt werden, um eine unbeabsichtigte Betätigung der Bereichsumschaltung zu verhüten. Wenn der sechste (6.) (Gang) bei hoher Motordrehzahl eingelegt ist, ist eine Umschaltung in den hohen Bereich wahrscheinlich und eine Verschiebung des Punktes der Einleitung der automatischen Bereichsumschaltung in die Position 180 erlaubt dann eine schnellere Einleitung der Bereichsumschaltung.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Fahrer die Kraftstoffversorgung des Motors steuern, es sei denn, dass die augenblicklichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, dass seine Betätigung des Gaspedals ein Einrücken der der augenblicklich einzulegenden Zielgangstufe entsprechenden Klauenkupplungen nicht gestattet. Wenn die Betriebsbedingungen, einschließlich der fahrerseitigen Einstellung des Gaspedals, anzeigen, dass der Fahrer eine Splitter-Umschaltung in eine Zielgangstufe abschließen will, wird der Motor entsprechend der fahrerseitigen Gaspedalstellung mit Kraftstoff versorgt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann eine automatische Kraftstoffversorgung des Motors stattfinden. Wenn die Splittergruppe zeitlich vor der Hauptgruppe eingerückt wird, wie dies bevorzugt wird, behält der Fahrer die vollständige Kontrolle der Kraftstoffversorgung des Motors, um den Umschaltvorgang durch Einrücken der Hauptgruppe abzuschließen.
Der Einrückzustand (d. h. Gang eingerückt oder Leerlauf) der Hauptgetriebegruppe 16A ist ein wichtiger Steuerparameter des Systems 10. Wenn bspw. Hauptgruppenleerlaufstellung erkannt wird, kann unabhängig von dem Vorhandensein oder Fehlen von Synchronitätsbedingungen, bei dem Splitter ein Einrücken mit voller Kraft befohlen werden. Auch veranlasst das System, wenn die Hauptgruppe eingerückt ist, während der Splitter im Leerlauf steht, kein Einrücken des Splitters bis im Wesentlichen Synchronismus erkannt ist, worauf es dann erforderlichenfalls eine automatische Kraftstoffsteuerung einleiten kann. Es ist naturgemäß wichtig ein falsches Erkennen des Leerlaufzustandes und/oder des eingerückten Zustandes der Hauptgruppe zu verhindern oder auf ein Minimum zu reduzieren.
Bezugnehmend auf 2 werden ein erstes, schmales Band 202 und ein zweites breiteres Band 204 vertikaler Verstellungen von dem Verbindungsabschnitt 200 aus dazu benutzt festzustellen, ob die Hauptgruppe im Leerlauf steht oder nicht. Wenn nicht bestätigt wird, dass die Hauptgruppe im Hauptgruppenleerlauf steht, ist das Leerlaufbestätigungsband das schmälere Band 202. Dadurch wird sichergestellt, dass die Hauptgruppe 16A tatsächlich im Leerlauf steht bevor ein Hauptgruppenleerlaufzustand erklärt wird. Wenn bestätigt ist, dass die Hauptgetriebegruppe 16A im Leerlauf steht, ist das Leerlaufbestätigungsband das breitere Band 204. Das stellt sicher, dass ein einfaches Überschwingen über die Leerlaufstellung oder ein Ratschen der Hauptgruppenklauenkupplungen nicht fälschlicherweise als ein eingerückter Zustand der Hauptgruppe interpretiert wird.
Die Feststellung, dass der Gangschalthebel an der Stelle 206 steht, wird immer als Hauptgruppenleerlauf interpretiert, während die Feststellung, dass der Gangschalthebel an der Stelle 208 steht, immer so interpretiert wird, dass die Hauptgruppe eingerückt ist. Wenn aber festgestellt wird, dass der Gangschalthebel an der Stelle 210 steht, bewirkt dies keine Änderung einer vorhergehenden Bestimmung eines Leerlaufzustandes oder eines eingerückten Zustandes.
Andere Fahrzeugbetriebsbedingungen wie bei oder zusätzlich zu dem augenblicklich eingerückten oder dem Leerlaufzustand der Hauptgruppe 16A können dazu verwendet werden, die Breite der Leerlaufbestimmungsbänder zu verändern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltlogik zeitlich so abgestimmt, dass bei einer Compound-Schaltung der Splitter normalerweise vor der Hauptgruppe eingerückt wird. Wenn die Hauptgruppe ausgerückt ist, wird der Splitter ohne Rücksicht auf die Synchronitätsbedingungen zum Einrücken gebracht. Die ECU übernimmt die Kraftstoffsteuerung von dem Fahrer zum Abschließen einer Splitter-Schaltung lediglich dann, wenn die Hauptgruppe eingerückt ist (alle Schaltungen, bei denen lediglich der Splitter geschaltet wird und nur die Compound-Schaltungen, bei denen der Fahrer zufällig dem Splitter „voreilt") und dann nur, wenn der Fahrer eine sehr unsachgemäße Kraftstoffsteuerung vornimmt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Fahrer bei einer Compound-Schaltung, wenn der Splitter dem Fahrer „voreilt" bezüglich der Kraftstoffsteuerung ganz auf sich gestellt, um den Schaltvorgang durch Einrücken der Hauptgruppe abzuschließen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Form eines Flussdiagramms in den 6A und 6B dargestellt ist, wird der Splitter-Aktuator bei der Vorwahl einer Splitter-Schaltung vorbelastet, um mit verhältnismäßig kleiner Kraft in die Splitter-Leerlaufstellung zu schalten bis Leerlauf zustand des Splitters (und/oder der Hauptgruppe) festgestellt wird.
Nach der Feststellung des Leerlaufzustandes, wenn (1) bei eingerückter Hauptgruppe Synchronitätsbedingungen festgestellt werden oder (2) Leerlauf zustand der Hauptgruppe festgestellt wird, wird der Splitter-Kupplung befohlen, den entsprechenden Splittergang mit verhältnismäßig großer Kraft einzurücken.
Wenn der Hauptkupplungsschalter 42 anzeigt, dass die Hauptkupplung 14 wahrscheinlich ausgerückt ist oder wenn Synchronismus eindeutig nicht erreicht werden kann, wird der Aktuator veranlasst die Splitter-Kupplung 88 mit einer mittleren Kraft einzurücken. Eine mittlere Kraft wird auch dazu verwendet die Splitter-Kupplung einzurücken, wenn das System nicht sicherstellen kann, dass es eine ordnungsgemäße Information hat, um Synchronismus feststellen zu können und auch um ein Kupplungs-„Ratschen" oder „Rattern" zu erzeugen, um damit den Fahrer zu informieren, wenn Synchronitätsbedingungen zum Einrücken des Splitters nicht erreicht werden können.
Demgemäß ist zu ersehen, dass eine neue und verbesserte Splitter-Klauenkupplungseinrichtungssteuerung geschaffen wurde.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeuggetriebesystems während eines Versuchs eine Splitter-Getriebegruppe so umzuschalten, dass eine Zielgetriebestufe (GR_T) eingerückt wird, wobei das Getriebesystem ausgebildet ist mit einem kraftstoffgesteuerten Motor, mit einem Motorregler zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von Befehlsignalen, mit einen mechanischen Schaltgetriebe der Splitter-Bauweise, einschließlich einer Hauptgetriebegruppe, die in Reihe mit der Splitter-Getriebegruppe geschaltet ist und die eine Eingangswelle, welche durch den Motor über eine Hauptreibungskupplung angetrieben ist, eine Ausgangswelle und eine Anzahl wahlweise eingerückter und ausgerückter Gangstufen aufweist, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse der Eingangswellendrehzahl zur Rusgangswellendrehzahl (IS/OS) zu erzeugen, wobei die Splitter-Getriebegruppe zwei Splitter-Getriebegangstufen definiert und dadurch geschaltet wird, dass von einem ersten oder zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungselemente ein Satz außer Eingriff gebracht und dann der jeweils andere Satz des ersten bzw. zweiten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungselemente in Eingriff gebracht wird, mit einem Splitter-Gangschaltaktuator veränderlicher Kraft zum Steuern des Einrückens und Ausrückens der formschlüssigen Kupplungselemente in Abhängigkeit von Befehlssignalen, mit einer Steuereinheit zum Empfang von Eingangssignalen, die für Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen, einschließlich wenigstens zweier (Bedingungen) aus (i) Motordrehzahl (ES), (ii) Eingangswellendrehzahl (IS), (iii) Ausgangswellendrehzahl (OS), (iv) Hauptkupplung im eingerückten oder ausgerückten Zustand (CL) und (v) Hauptgruppe im eingerückten oder im ausgerückten Zustand (GR) kennzeichnend sind und zur Verarbeitung derselben entsprechenden logischen Regeln, um Ausgangssignale zumindest für den Splitter-Gangschaltaktuator zuliefern, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: (a) dem Splitter-Gangschaltaktuator befehlen von dem ersten und dem zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungen, einen eingerückten (Satz) mit einer ersten Kraft auszurücken; (b) feststellen, dass von der Hauptgetriebegruppe und der Splitter-Getriebegruppe wenigstens eine (Gruppe) ausgerückt ist; und dann (c) dem Splitter-Gangschaltaktuator befehlen, von dem ersten und zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungen den jeweils anderen (Satz) mit einer zweiten Kraft einzurücken, die größer ist als die erste Kraft, wenn entweder (i) Ausrückung der Hauptgetriebegruppe oder (ii) im Wesentlichen Synchronbedingungen zum Einlegen der Zielgetriebestufe ermittelt wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem enthält, dass nach dem Schritt (b) von dem ersten bzw. dem zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungen das Einrücken des jeweils anderen (Satzes) mit einer dritten Kraft befohlen wird, die größer ist als die erste Kraft, aber kleiner als die zweite Kraft, wenn entweder (i) Ausrücken der Hauptkupplung oder (ii) ein Fehler in der Information zur Bestätigung im Wesentlichen synchroner Bedingungen zum Einrücken der Zielgetriebestufe ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit mit Mikroprozessoren ausgerüstet ist und über ein elektronisches Datenlink (DL), das einem industriell anerkannten Protokoll (SAEJ-1922/1939) entspricht, kommuniziert.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Getriebesystem ein durch eine Steuereinheit unterstütztes, handgeschaltetes Getriebesystem ist, das eine fahrerbetätigte drosselklappenstellungsabhängige Anforderungsvorrichtung zur Erzeugung eines für eine fahrerseitige Anforderung zur Kraftstoffversorgung des Motors kennzeichnenden Signals (THL)enthält, wobei der Motorregler wenigstens eine Betriebsweise, in der die Kraftstoffversorgung des Motors gemäß der von dem Fahrer entsprechend eingestellten drosselklappenstellungsabhängige Kraftstoff-Anforderungsvorrichtung erfolgt und wenigstens eine Betriebsweise aufweist, in der der Motor so mit Kraftstoff versorgt wird, dass ein angeforderter Motordrehzahlwert (ES) erreicht wird, wobei die Steuereinheit das für die jeweilige Einstellung der drosselklappenstellungsabhängigen Anforderungsvorrichtung kennzeichnende Signal empfängt und die Steuereinheit Befehlssignale an den Motorregler abgibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem enthält, dass nach dem Schritt (a) sowohl der erste als auch der zweite Satz formschlüssiger Klauenkupplungselemente ausgerückt gehalten werden, wenn festgestellt wird, dass (i) die Hauptgetriebegruppe eingerückt ist und (ii) Synchronbedingungen zum Einrücken der Zielgangstufe nicht vorliegen.
Steuersystem zum Steuern eines Kraftfahrzeuggetriebesystems während eines Versuchs eine Splitter-Getriebegruppe so umzuschalten, dass eine Zielgetriebestufe (GR_T) eingerückt wird, wobei das Getriebesystem ausgebildet ist mit einem kraftstoffgesteuerten Motor, mit einem Motorregler zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von Befehlsignalen, mit einen mechanischen Schaltgetriebe der Splitter-Bauweise, einschließlich einer Hauptgetriebegruppe, die in Reihe mit der Splitter-Getriebegruppe geschaltet ist und die eine Eingangswelle, welche durch den Motor über eine Hauptreibungskupplung angetrieben ist, eine Ausgangswelle und eine Anzahl wahlweise eingerückter und ausgerückter Gangstufen aufweist, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse der Eingangswellendrehzahl zur Ausgangswellendrehzahl (IS/OS) zu erzeugen, wobei die Splitter-Getriebegruppe zwei Splitter-Getriebegangstufen definiert und dadurch geschaltet wird, dass von einem ersten oder zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungselemente ein Satz außer Eingriff gebracht und dann der jeweils andere Satz des ersten bzw. zweiten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungselemente in Eingriff gebracht wird, mit einem Splitter-Gangschaltaktuator veränderlicher Kraft zum Steuern des Einrückens und Ausrückens der formschlüssigen Kupplungselemente in Abhängigkeit von Befehlssignalen, mit einer Steuereinheit zum Empfang von Eingangssignalen, die für Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen, einschließlich wenigstens zweier (Bedingungen) aus (i) Motordrehzahl (ES), (ii) Eingangswellendrehzahl (IS), (iii) Ausgangswellendrehzahl (OS), (iv) Hauptkupplung im eingerückten oder ausgerückten Zustand (CL) und (v) Hauptgruppe im eingerückten oder im ausgerückten Zustand (GR) kennzeichnend sind und zur Verarbeitung derselben entsprechenden logischen Regeln, um Ausgangssignale zumindest für den Splitter-Gangschaltaktuator zuliefern, wobei das Steuersystem gekennzeichnet ist durch: Mittel, um dem Splitter-Gangschaltaktuator zu befehlen von dem ersten und dem zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungen einen eingerückten (Satz) mit einer ersten Kraft auszurücken: Mittel, um festzustellen, dass von der Hauptgetriebegruppe und der Splitter-Getriebegruppe wenigstens eine (Gruppe) ausgerückt ist; und Mittel, um dem Splitter-Gangschaltaktuator zu befehlen, von dem ersten und zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungen den jeweils anderen (Satz) mit einer zweiten Kraft einzurücken, die größer ist als die erste Kraft, wenn entweder (i) Ausrückung der Hauptgetriebegruppe oder (ii) im Wesentlichen Synchronbedingungen zum Einlegen der Zielgetriebestufe ermittelt wird bzw. werden.
Steuersystem nach Anspruch 6, das außerdem Mittel enthält, um von dem ersten bzw. dem zweiten Satz formschlüssiger Klauenkupplungen das Einrücken des jeweils anderen (Satzes) mit einer dritten Kraft zu befehlen, die größer ist als die erste Kraft, aber kleiner als die zweite Kraft, wenn entweder (i) Ausrücken der Hauptkupplung oder (ii) ein Fehler in der Information zur Bestätigung im Wesentlichen synchroner Bedingungen zum Einrücken der Zielgetriebestufe ermittelt wird.
Steuersystem nach Anspruch 6, bei dem die Steuereinheit mit Mikroprozessoren ausgerüstet ist und über ein elektronisches Datenlink DL, das einem industriell anerkannten Protokoll (SAEJ-1922, 1939) entspricht, kommuniziert.
Steuersystem nach Anspruch 6, bei dem das Getriebesystem ein durch eine Steuereinheit unterstütztes, handgeschaltetes Getriebesystem ist, das eine fahrerbetätigte drosselklappenstellungsabhängige Anforderungsvorrichtung zur Erzeugung eines für eine fahrerseitige Anforderung zur Kraftstoffversorgung des Motors kennzeichnenden Signals (THL) enthält, wobei der Motorregler wenigstens eine Betriebsweise, in der die Kraftstoffversorgung des Motors gemäß der von dem Fahrer entsprechend eingestellten drosselklappenstellungsabhängige Kraftstoff-Anforderungsvorrichtung erfolgt und wenigstens eine Betriebsweise aufweist, in der der Motor so mit Kraftstoff versorgt wird, dass ein angeforderter Motordrehzahlwert (ES) erreicht wird, wobei die Steuereinheit das für die jeweilige Einstellung der drosselklappenstellungsabhängigen Anforderungsvorrichtung kennzeichnende Signal empfängt und die Steuereinheit Befehlssignale an den Motorregler abgibt.
Steuersystem nach Anspruch 8, bei dem der Splitter-Aktuator einen druckmediumsbestätigten Kolben aufweist, der an eine Druckfluidquelle über ein durch Pulsbreitenmodulation gesteuertes Ventil angeschlossen ist.