DE69913595T2

DE69913595T2 - Adaptive Klauenkupplung-Eingriffskontrolle beim Hochschalten

Info

Publication number: DE69913595T2
Application number: DE69913595T
Authority: DE
Inventors: Leonard David Wadas; Alan Thomas Genise
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-27
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2019-03-28
Also published as: EP0947741A2; BR9901505A; US5984831A; EP0947741B1; EP0947741A3; DE69913595D1; CN1230643A; CN1196876C; JPH11336886A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist mit den folgenden parallel anhängigen Anmeldungen verwandt, die alle der EATON CORPORATION, der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, gehören:
EP 947 739 mit dem Titel "RANGE SHIFT CONTROL";
EP 947 737 mit dem Titel "ADAPTIVE NEUTRAL SENSING";
EP 947 372 mit dem Titel "ENGINE FUEL CONTROL FOR COMPLETING SHIFTS IN CONTROLLER-ASSISTED, MANUALLY SHIFTED TRANSMISSIONS";
EP 947 740 mit dem Titel "DYNAMIC RANGE SHIFT ACTUATION";
EP 947 744 mit dem Titel "JAW CLUTCH ENGAGEMENT CONTROL FOR ASSISTED, MANUALLY SHIFTED, SPLITTER-TYPE TRANSMISSION SYSTEM";
EP 947 737 mit dem Titel "ADAPTIVE SPLITTER ACTUATOR ENGAGEMENT FORCE CONTROL";
EP 896 172 mit dem Titel "PARTIALLY AUTOMATED, LEVER-SHIFTED MECHANICAL TRANSMISSION SYSTEM";
EP 925 991 mit dem Titel "ASSISTED LEVER-SHIFTED TRANSMISSION".
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine adaptive Steuerung bzw. ein Verfahren und ein System zur Steuerung des Einrückens einer Klauenkupplung während der Vollendung eines Getriebehochschaltvorgangs gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6 sowie ein Computerprogrammprodukt zur Steuerung eines Fahrzeuggetriebesystems. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuerung, bei der ein Controller ein Einrücken von Klauenkupplungen anweist, wenn die Getriebeeingangswellendrehzahl innerhalb einer vorgegebenen Abweichung oder eines Versatzbereiches in Bezug auf die wahre synchrone Drehzahl (IS = OS*GR_T) liegt oder dies angenommen wird. Die Größe der Abweichung oder des Versatzes (d. h. die Weite des "Synchronfensters") wird in Abhängigkeit von der Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (d/dt(OS)) und der Motordrehzahl (d/dt(ES)) adaptiv verändert.
Die adaptive Steuerung kann in Zusammenhang mit einem voll- oder teilautomatisierten Fahrzeuggetriebesystem oder bei der Range- oder vorzugsweise der Split-Gruppe eines durch einen Controller unterstützten manuell geschalteten Getriebes eingesetzt werden.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Manuell geschaltete mechanische Verbundgetriebe in der Range-, Split- und/oder kombinierten Range- und Split-Bauart sind in Schwerlastfahrzeugen weit verbreitet und aus dem Stand der Technik allgemein 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 sowie 5 642 643 ersichtlich, deren Beschreibungen hier durch Verweis mit eingeschlossen sind. Gewöhnlich enthalten diese Getriebe eine Hauptgruppe, die direkt oder fernsteuerbar mittels eines manuellen Gangschalthebels geschaltet wird, und eine oder mehrere in Reihe mit dieser verbundene Hilfsgruppen. Die Hilfsgruppen werden im häufigsten Fall mittels eines Hilfsaktuators geschaltet, der gewöhnlich in Abhängigkeit von einer manuellen Betätigung eines oder mehrerer Hauptschalter pneumatisch, hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch betrieben wird. Schaltsteuerungen für derartige Systeme sind 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 ersehen.
Voll- oder teilautomatisierte Getriebesysteme, bei denen eine auf einem Mikroprozessor basierende elektronische Steuereinheit (ECU) Eingangssignale entgegennimmt, die für unterschiedliche Systembetriebsbedingungen kennzeichnend sind, und diese gemäß logischen Regeln verarbeitet, um Ausgangsbefehlssignale an einen oder mehrere Systemaktuatoren auszugeben, sind aus dem 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 ersichtlich.
Die Druckschrift mit dem nächstliegenden Stand der Technik, die EP-A-0 641 959 (US-Patent 5 425 284) beschreibt ein Steuerungssystem/-verfahren zur Steuerung des Schaltens automatisierter mechanischer Getriebesysteme, auf dem die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6 beruhen. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Steuerungssystems/ -verfahrens ist ein Fenster für ein synchrones Schalten (für Schaltvorgänge außer Verbundhochschaltvorgänge) derart definiert, dass es zu einem Einrücken der Klauenkupplung kommt oder kommen soll, wenn die Eingangswelle des Getriebes mit einer Drehzahl umläuft, die gleich der wahren Synchrondrehzahl oder geringfügig größer als diese ist, um beim Einrücken der Klauenkupplung einen "Schub"-Eindruck zu erzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein computer- bzw. rechnerunterstütztes mechanisches Verbundgetriebesystem, bei dem die Hauptgruppe mittels eines manuell betätigten Gangschalthebels geschaltet wird und der Motor mit Kraftstoff versorgt wird und/oder die Hilfsgruppen durch Aktuatoren geschaltet werden, was wenigstens zum Teil durch eine ECU gesteuert wird, um das Schalten zu verbessern. Die ECU verwendet erfasste und/oder berechnete Eingangsgrößen, die für Systembetriebsparameter, wie beispielsweise die Betätigung eines Splitschalters und/oder eines Rangeschalters, die Position und/oder Änderungsrate der Position des Gangschalthebels, die eingelegte Gangstufe, Motordrehzahl, Änderungsrate der Motordrehzahl, Ausgangswellendrehzahl, Änderungsrate der Ausgangswellendrehzahl, den Kupplungsbetätigungszustand und/oder die Fahrpedalstellung, kennzeichnend sind, um durch Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors und/oder Betätigung der Range- und/oder Split-Schaltaktuatoren einen Schaltvorgang zu unterstützen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1, 6 bzw. 11 definiert ist, werden die Nachteile des Standes der Technik auf ein Minimum reduziert oder überwunden, indem eine Klauenkupplungssteuerung für Hochschaltvorgänge geschaffen ist, die das "Synchronfenster" zum Einrücken der Klauenkupplungsglieder adaptiv anpasst, um im Hinblick auf die Fahrzeugbetriebsbedingungen einen optimierten Kompromiss zwischen zuverlässigem Schalten, schnellem Schalten und erschütterungsfreiem Schalten (d. h. wenig oder keine Schaltstöße) zu erzielen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Dreistellungs-Splitkupplung (siehe US-Patentschrift Nr. 5 651 292) eines durch einen Controller unterstützten manuell geschalteten Getriebes während der Hochschaltvorgänge gesteuert, indem das Synchronfenster, in dem ein Einrücken einer Splitkupplung angewiesen wird, in Abhängigkeit von den zeitlichen Änderungsraten sowohl der Motordrehzahl (d/dt(ES)) als auch der Fahrzeuggeschwindigkeit (d/dt(OS)) verändert wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird für den Fall, dass sich sowohl die Hauptgruppe als auch die Splitgruppe nicht in Eingriff befinden, der Splitter veranlasst, ohne Rücksicht auf synchrone Bedingungen einzurücken.
Falls die Fahrzeugverlangsamung kleiner ist als ein Fahrzeugverzögerungsreferenzwert (d. h. d/dt(OS) > REF₁ ?), bleibt die Abweichung oder das Synchronfenster bei einem Standardwert, der ausgewählt ist, um Schaltvorgänge mit gutem Komfort zu ergeben. Falls jedoch die Fahrzeugverzögerung groß ist (d. h. d/dt(OS) < REF₁?), wird das Synchronfenster geöffnet (d. h. der Abweichungsbereich vergrößert), und zwar in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung, falls die Motorverzögerung wenigstens gleich einem Referenzwert ist (d. h. d/dt(ES) < REF₂ ?), oder in Abhängigkeit von so wohl der Fahrzeugverzögerung als auch von der Motorverzögerung, falls die Motorverzögerung relativ niedrig ist (d. h. d/dt (ES) > REF₂ ?).
Diese Steuerungsmethode erlaubt dem Fahrer, dieselbe Schalttechnik (sogar "schwimmendes Schalten") in Ebenen und bei steilen Steigungen einzusetzen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hilfsunterstützung durch eine ECU zu bereitzustellen, um Hochschaltvorgänge eines mechanischen Verbundgetriebes zu verbessern.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines durch eine ECU unterstützten mechanischen Verbundgetriebesystems, das vorteilhafterweise die adaptive Steuerung des Klauenkupplungseinrückens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 zeigt ein Diagramm, dass das Schaltschema und für das Getriebe nach 1 repräsentative numerische Übersetzungen veranschaulicht.
3 veranschaulicht den Aufbau des mechanischen Verbundgetriebes nach 1, in einer schematischen Darstellung.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Dreistellungs-Splitaktuators zur Verwendung bei dem Getriebesystem nach 1.
5A und 5B zeigen schematische Darstellungen einer Sensoreinrichtung für die Schaltwellenstellung zur Verwendung in dem System nach 1.
6 veranschaulicht in Form eines Flussdiagramms die erfindungsgemäße Steuerung auf schematische Weise.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein computerunterstütztes (d. h. auf einem Mikroprozessor basierendes, durch einen Controller unterstütztes) mechanisches Fahrzeugverbundgetriebesystem 10, das besonders gut dazu geeignet ist, die adaptive Steuerung der Klauenkupplungseinrückung gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, ist aus den 1–5B ersichtlich, auf die Bezug genommen wird.
Das System 10 ist von der Bauart, wie sie gewöhnlich in Schwerlastfahrzeugen, wie beispielsweise Zugmaschinen von Zugmaschine/Sattelauflieger-Fahrzeugen, eingesetzt wird, und enthält einen Motor, gewöhnlich einen Dieselmotor 12, eine Hauptreibungskupplung 14, die innerhalb eines Kupplungsgehäuses untergebracht ist, ein mehrgängiges Verbundgetriebe 16 sowie eine (nicht veranschaulichte) Antriebsachsanordnung. Das Getriebe 16 enthält eine Ausgangswelle 20, die über ein Kardangelenk 24 mit einer Fahrzeugantriebswelle 22 antriebsmäßig verbunden ist, um die Antriebsachsanordnung anzutreiben. Das Getriebe 16 ist in einem Getriebegehäuse untergebracht, auf das das Gangschaltungsgehäuse der Schalthebeleinrichtung 30 unmittelbar aufgesetzt ist. Das vorliegende System ist auch für entfernt angeordnete Schalthebel anwendbar, wie sie in Fahrzeugen mit oberhalb des Motors angeordneter Fahrerkabine (engl.: cab-over-engine type) gebräuchlich sind.
2 veranschaulicht ein Schaltschema zur unterstützten handbetätigten Gangschaltung eines Verbundgetriebes in der kombinierten Range- und Splitbauart, das mittels eines manuell betätigten Gangschalthebels geschaltet wird. Kurz gesagt ist der Gangschalthebel 31 in der Richtung von einer Seite zur anderen Seite oder der X-X-Richtung bewegbar, um eine bestimmte Gangstufe oder bestimmte Gangstufen zu wählen, die einzulegen ist bzw. sind, während er in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung oder der Y-Y-Richtung bewegbar ist, um die einzelnen Gänge wahlweise einzulegen oder herauszunehmen. Das Schaltschema kann eine automatische Bereichsumschaltungsmöglichkeit für die Range-Gruppe sowie eine automatisch ausgewählte und/oder ablaufende Split-Schaltung enthalten, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Manuelle Getriebe, die Gangschaltmechanismen und Schaltschemas dieser Art verwenden, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und in größerer Einzelheit in den vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 5 000 060 und 5 390 561 beschrieben.
Für gewöhnlich enthält die Gangschalthebeleinrichtung 30 einen Schaltfinger oder dergleichen (nicht veranschaulicht), der nach unten in einen Gangschaltmechanismus 32, z. B. in eine Schaltstangengehäuseanordnung mit mehreren Schaltstangen oder in eine Einrichtung mit einer einzelnen Schaltwelle, ragt, wie dies aus dem Stand der Technik all gemein bekannt und in den vorgenannten US-Patentschriften Nr. 4 455 883, 4 550 627, 4 920 815 und 5 272 931 veranschaulicht ist.
Im Rahmen der automatischen Range-Umschaltung überschreitet der Gangschalthebel, wenn er sich in dem Übergangsbereich oder -band zwischen der mittleren Gasse (3/4-5/6) und der rechten Gasse (7/8–9/10) des Schaltschemas bewegt, einen Punkt AR, was einen mechanischen oder elektrischen Range-Schalter betätigt oder durch einen Positionssensor erfasst wird, um eine automatische Durchführung eines Range-Schaltvorgangs zu veranlassen.
Das Schalten des Getriebes 16 mit einer Hauptgruppe 16A, die mit einer Hilfsgruppe 16B in Reihe verbunden ist, wird durch das Fahrzeuggetriebesystem 10, wie es in den 1–5B veranschaulicht ist, teilautomatisch durchgeführt/unterstützt. Die Hauptgruppe 16A enthält eine Eingangswelle 26, die mit der Antriebs- oder Kurbelwelle 28 des Fahrzeugmotors 12 über eine Hauptkupplung 14 antriebsmäßig gekuppelt ist, während eine Ausgangswelle 20 der Hilfsgruppe 16B üblicherweise mittels einer Antriebswelle 24 mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs betriebsmäßig verbunden ist. Die Hilfsgruppe 16B ist ein Splitter, vorzugsweise der kombinierten Range- und Split-Bauart, wie in den US-Patentschriften Nr. 4 754 665 und 5 390 561 beschrieben.
Die von der Hauptgetriebegruppe 16 zur Verfügung stehenden Gangstufen können manuell dadurch eingestellt werden, dass der Gangschalthebel 31 entsprechend dem vorgeschriebenen Schaltschema von Hand positioniert wird, um die speziell gewünschte Gangstufe der Hauptgruppe 16A einzulegen.
Das System kann Sensoren 30 (zur Erfassung der Motordrehzahl (ES)), 32 (zur Erfassung der Eingangswellendrehzahl (IS)) und 34 (zur Erfassung der Ausgangswellendrehzahl (OS)) enthalten, die für die jeweiligen Größen kennzeichnende Signale liefern. Wenn die Kupplung 14 vollständig eingerückt ist (d.h, kein Kupplungsschlupf) und in dem Getriebe ein Gang mit einem bekannten Übersetzungsverhältnis eingelegt ist, gilt bekanntermaßen ES = IS = OS * GR (siehe-US-Patent 4 361 060). Demgemäß können bei eingerückter Kupplung 14 die Motordrehzahl und die Eingangswellendrehzahl als gleich groß betrachtet werden, und der Sensor 32 ist nicht erforderlich. Der Sensor 32 für die Eingangswellendrehzahl kann weggelassen werden und diese durch die Motordrehzahl (ES) ersetzt werden, wie sie durch einen Sensor oder über einen Datenlink (DL) erfasst wird.
Der Motor 12 ist elektronisch gesteuert/geregelt, wozu ein elektronischer Controller 36 enthalten ist, der über einen elektronischen Datenlink (DL) Daten austauscht, der gemäß einem Standardindustrieprotokoll, wie beispielsweise SAE J-1922, SAE J-1939, ISO 11898 oder dergleichen, arbeitet. Die Fahrpedal-/Drosselklappenstellung (Anforderung durch den Fahrer) ist ein gewünschter Parameter zur Wahl von Schaltpunkten und in anderen Steuerlogiken. Es kann ein gesondeter Fahrpedal-/Drosselstellungssensor 38 vorgesehen sein, oder die Fahrpedal-/Drosselstellung (THL) kann durch Auslesen aus dem Datenlink erfasst werden. Das Gesamtdrehmoment des Motors (T_EG) und das Reibungsgrundmoment des Motors (T_BEF) sind ebenfalls auf dem Datenlink erhältlich.
Die Hauptkupplung 14 ist über ein fahrerbetätigtes Kupplungspedal 40 gesteuert, und ein Sensor 42 stellt ein Signal (CL) bereit, das den eingerückten oder ausgerückten Zustand der Kupplung anzeigt. Der jeweilige Betriebszustand der Kupplung kann auch durch einen Vergleich der Motordrehzahl mit der Eingangswellendrehzahl ermittelt werden, falls beide Signale zur Verfügung stehen. Ein Hilfsgruppenaktuator 44, der einen Range-Schaltaktuator und einen Split-Aktuator 46 aufweist, ist dazu vorgesehen, die Rangekupplung und die Splitgruppenkupplung gemäß Ausgangsbefehlssignalen von der ECU 48 zu betätigen. Der Gangschalthebel 31 weist einen Knauf 50 auf, der einen Split-Wahlschalter 52 enthält, mittels dessen eine Absicht des Fahrers, einen Split-Schaltvorgang einzuleiten, erfasst werden kann.
Das System 10 kann eine Anzeigeeinheit 54 für den Fahrer enthalten, die eine grafische Darstellung des sechs Stellungen aufweisenden Schaltschemas mit einzeln beleuchtbaren Anzeigeelementen 56, 58, 60, 62, 64 und 66 enthält, die jeweils eine der wählbaren Gangeinlegestellungen repräsentieren. Vorzugsweise kann jeweils die Hälfte der Anzeigeelemente des Schaltschemas (d. h. 58A und 58B) einzeln beleuchtbar sein, um zu ermöglichen, dass das Display den Fahrer über die Stellung des Gangschalthebels und des Splitters bei der jeweils eingelegten Gangstufe informiert.
Das System enthält eine Steuereinheit oder ECU 48, vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit von der Art, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 595 986, 4 361 065 und 5 335 566 veranschaulicht ist, deren Beschreibungen hiermit durch Verweis ausdrücklich mit aufgenommen sind, wobei die Steuereinheit dazu dient, Eingangssignale 68 entgegen zu nehmen und diese gemäß vorgegebenen logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale 70 an Systemaktuatoren auszugeben, beispielsweise an den Splitgruppenaktuator 46, den Motorcontroller 36, den Rangegruppen-Umschaltaktuator und/oder die Anzeigeeinheit 54. Es kann ein gesondeter Systemcontoller verwendet werden, oder aber es kann der Motorcontroller ECU 36 benutzt werden, der über einen elektronischen Datenlink kommuniziert.
Wie in der US-Patentschrift Nr. 5 651 292 (deren Beschreibung hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist) und in der parallel anhängigen Patentanmeldung mit der US-Serial No. 08/597,304 (die auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung lauten) veranschaulicht, ist der Splitaktuator 46 vorzugsweise eine drei Stellungen aufweisende Vorrichtung, die es gestattet, eine Neutralstellung der Splitgruppe zu wählen und aufrecht zu erhalten. Alternativ kann auch eine "Pseudo"-Split-Neutralstellung dadurch geschaffen sein, dass der Split-Aktuator entregt wird, wenn sich die Split-Kupplung in einer nicht eingerückten Zwischenstellung befindet.
Der Aufbau des Getriebes 16 in der kombinierten Range- und Split-Bauart mit 10 Vorwärtsgängen ist auf schematisierte Weise in 3 veranschaulicht. Getriebe dieser allgemeinen Bauart sind in den vorstehend erwähnten US-Patentschriften Nr. 5 000 060, 5 370 013 und 5 390 561 beschrieben.
Das Getriebe 16 enthält eine Hauptgruppe 16A und eine Hilfsgruppe 16B, die beide innerhalb eines Gehäuses untergebracht sind, das eine vordere Stirnwand 16C, die durch das Kupplungsgehäuse gebildet sein kann, und eine hintere Stirnwand 16D, jedoch (in dieser speziellen Ausführungsform) keine Zwischenwand aufweist.
Die Eingangswelle 26 trägt ein drehfest an dieser angeordnetes Eingangszahnrad 76 und bildet eine sich nach hinten öffnende Aufnahmetasche, in der ein einen verminderten Durchmesser aufweisender Fortsatz der Ausgangswelle 20 geführt ist. In der Aufnahmetasche oder der Sackbohrung kann eine reibungsarme Buchse oder dergleichen vorgesehen sein. Das hintere Ende der Eingangswelle 26 ist durch 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 Hauptwellenkupplungen 84 und 86 sowie die Hauptwellen-Splitkupplung 88 trägt, ist in Gestalt eines im Wesentlichen rohrförmigen Körpers ausgebildet, der eine außen keilverzahnte Außenoberfläche und eine sich in Axialrichtung erstreckende Durchgangsbohrung zur Durchführung der Ausgangswelle 20 aufweist. Zum Schalten der Kupplungen 84 bzw. 86 sind Schaltgabeln 90 und 92 vorgesehen (siehe 5A). Die Hauptwelle 82 ist unabhängig von der Eingangswelle 26 und der Ausgangswelle 20 relativ zu diesen drehbar und vorzugsweise frei, eine begrenzte Radialbewegung in Bezug auf diese auszuführen.
Die Hauptgruppe 16A enthält zwei im Wesentlichen identische Hauptgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 94, von denen jede eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 96 aufweist, die daran befestigte Vorgelegewellenzahnräder 98, 100, 102, 104 und 106 trägt. Die Zahnradpaare 98, 100, 102, 104 und 106 kämmen ständig mit dem Eingangszahnrad 76, mit Hauptwellenzahnrädern 108 und 110 bzw. mit einem (nicht veranschaulichten) lose laufenden Zwischenzahnrad, das mit einem Rückwärtsgang-Hauptwellenzahnrad 112 kämmend in Eingriff steht.
Die Hauptgruppen-Vorgelegewelle 96 ragt nach hinten in die Hilfsgruppe hinein, wo ihr hinteres Ende unmittelbar oder mittelbar in der hinteren Gehäusestirnwand 16D gelagert ist.
Die Hilfsgruppe 16B des Getriebes 16 enthält zwei im Wesentlichen gleiche Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 114, zu denen jeweils eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 116 gehört, die mit ihr umlaufende Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 118, 120 und 122 trägt. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnradpaare 118, 120 und 122 stehen in Dauereingriff mit einem Split-Zahnrad 124, einem Split-/Rangezahnrad 126 bzw. einem Range-Zahnrad 128. Die Split-Kupplung 88 ist mit der Hauptwelle 82 drehfest verbunden, um wahlweise entweder das Zahnrad 124 oder das Zahnrad 126 an diese anzukuppeln, während eine synchronisierte Range-Kupplung 130 mit der Ausgangswelle 20 fest verbunden ist, um wahlweise entweder das Zahnrad 126 oder das Zahnrad 128 an diese anzukuppeln.
Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellen 116 haben eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt und weisen eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme von hinteren Verlängerungen der Hauptgruppen-Vorgelegewellen 96 auf. Lager oder Buchsen sind dazu vorgesehen, die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 116 auf der Hauptgruppen-Vorgelegewelle 96 drehbar zu lagern.
Die Split-Klauenkupplung 88 ist durch eine zweiseitig wirkende, nicht synchronisierte Kupplungseinrichtung gebildet, die wahlweise zur Verbindung entweder des Zahnrads 126 oder des Zahnrads 124 mit der Hauptwelle 82 in die äußerst rechte bzw. die äußerst linke Stellung oder in eine Zwischenstellung positioniert werden kann, in der weder das Zahnrad 124 noch das Zahnrad 126 an die Hauptwelle angekuppelt ist. Die Splitgruppen-Klauenkupplung 88 wird in Axialrichtung mittels einer Schaltgabel 93 positioniert, die durch einen Dreistellungsaktuator, etwa einen Kolbenaktuator, gesteuert ist, der auf einen fahrerbetätigten Auswahlschalter (beispielsweise einen auf dem Schaltknauf angeordneten Druckknopf oder dergleichen), wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, und auf von der ECU 48 herrührende Steuersignale anspricht (vgl. US-Patent 5 661 998). Die zwei Stellungen aufweisende synchronisierte Range-Kupplungseinrichtung 130 ist eine Zweistellungskupplung, die wahlweise entweder in ihre äußerst rechte oder äußerst linke Stellung positioniert werden kann, um entweder das Zahnrad 128 oder das Zahnrad 126 an die Ausgangswelle anzukuppeln. Die Kupplungseinrichtung 130 wird mittels einer (nicht dargestellten) Schaltgabel positioniert, die mittels einer Zweistellungs-Kolbeneinrichtung betätigt wird. Jeder Kolbenaktuator kann durch einen funktionsmäßig gleichwirkenden Aktuator, beispielsweise einen Kugelumlaufspindelmechanismus, einen Kugelrampenmechanismus oder dergleichen, ersetzt werden.
Durch entsprechende wahlweise axiale Positionierung der Split-Kupplung 88 und/oder der Range-Kupplung 130 in deren vordere und/oder hintere Axialstellungen können vier voneinander verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Hauptwellendrehbewegung und der Ausgangswellendrehbewegung eingestellt werden. Dementsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 16B eine Hilfsgruppe in der kombinierten Range- und Split-Bauart mit drei Schaltebenen, die vier wahlweise wählbare Gangstufen oder Antriebsübersetzungen zwischen deren Eingang (Hauptwelle 82) und deren Ausgang (Ausgangswelle 20) zur Verfügung stellt. Die Hauptgruppe 16A stellt einen Rückwärtsgang und drei potentiell wählbare Vorwärtsgänge bereit. Jedoch wird einer der auswählbaren Vorwärtsgänge der Hauptgruppe, nämlich die dem Hauptwellenzahnrad 110 zugeordnete untere Vorwärtsgangstufe, in dem hohen Bereich nicht benutzt. Demgemäß wird das Getriebe 110 richtigerweise als ein Getriebe des Typs "(2 + 1) × (2 × 2)" bezeichnet, das abhängig davon, ob es wünschenswert und praktikabel ist, den niedrigsten Gang zu splitten, neun oder zehn wählbare Vorwärtsgänge liefert.
Ein Split-Schaltvorgang des Getriebes 16 wird als Reaktion auf eine Auslösung mittels eines durch den Fahrzeugführer zu betätigenden Split-Schaltknopfes 52 oder dergleichen, gewöhnlich eines auf dem Schalthebelkauf angeordneten Schaltknopfes, durchgeführt, während die Betätigung der Umschalteinrichtung für die Range-Kupplung automatisch in Abhängigkeit von einer Bewegung des Gangschalthebels zwischen der mittleren und der äußerst rechts liegenden Gasse des Schaltschemas anspricht, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Alternativ kann die Split-Umschaltung auch automatisiert sein (vgl. US-Patent 5 435 212). Range-Schaltvorrichtungen dieser allgemeinen Bauart sind herkömmlich 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 in einer Ausführungsform eines Gruppen- oder Verbundgetriebes veranschaulicht ist, das keine Zwischenwand aufweist, ist die vorliegende Erfindung gleichfalls auf Getriebe der Bauweise anwendbar, 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 bei handgeschalteten Getrieben, werden die Split-Kupplungen mittels Zweistellungsaktuatoren betätigt, und sind deshalb mit einem relativ geringen Spiel versehen (d. h. einem Spiel von ungefähr 0,008–0,012 Zoll bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 3,6 Zoll), um eine übermäßig raue Splitschaltung zu vermeiden. Typischerweise würden bei dem oben angegebenen Spiel und den üblichen Eingriffskräften die Kupplungszähne bei einem Synchronitätsfehler der Eingangswelle von mehr als ungefähr 60 U/Min ratschen oder "krachen" ("Zahn-auf-Zahn-stoßen"), und ein Einrücken der Kupplung käme nicht zustande.
Wie an sich bekannt ist (vgl. US-Patentschrift Nr. 5 052 535, deren Beschreibung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist), ist die zulässige relative Drehgeschwindigkeit, bei der die formschlüssigen Kupplungen noch ordnungsgemäß einrücken (d. h. ein ausreichendes Eindringen der Kupplungszähne stattfindet), eine direktproportionale Funktion des gesamten wirksamen Spiels in dem Kupplungssystem. Die maximal zulässigen asynchronen Bedingungen, bei denen ein Einrücken der Kupplung erlaubt ist, werden im Hinblick auf den rauesten Kupplungseinrückvorgang gewählt, der noch akzeptabel ist.
Bei Geschwindigkeitswechselgetrieben, die nicht synchronisierte formschlüssige Kupplungseinrichtungen verwenden, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge, ist bei einem vorgegebenen Gesamtspiel (d. h. einem vorgegebenen maximal zulässig harten Kupplungseinrückvorgang) der Bereich der asynchronen Bedingungen, bei denen die Kupplungselemente noch miteinander in Eingriff kommen, oft schmäler als dies unter gewissen Bedingungen erwünscht ist, was das Schalten schwieriger gestaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie auch in näheren Einzelheiten in der vorerwähnten US-Patentschrift Nr. 5 651 292 beschrieben, weisen die miteinander in Eingriff kommenden Kupplungsverzahnungen, die an der Split-Kupplung 88 und an dem Split-Zahnrad 124 sowie dem Split-/Range-Zahnrad 126 ausgebildet sind, ein verhältnismäßig großes Spiel (d. h. etwa 0,020–0,060 Zoll bei einer Kupplung mit einem Teilkreisdurchmesser von 3,6 Zoll), wodurch sichergestellt wird, dass annähernd jede mit voller Kraft versuchte Splitschaltung auch vollendet wird.
Die Split-Kupplung 88 wird mittels einer Schaltgabel 93 bewegt, die an der Kolbenstange 140 der Kolbenaktuatoreinrichtung 142 befestigt ist (siehe 4). Die Aktuatoreinrichtung 142 kann ein üblicher Dreistellungsaktuator (siehe US-Patentschrift Nr. 5 054 591, deren Beschreibung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist) oder ein Aktuator von der Bauart sein, die in der US-Patentschrift Nr.
5 682 790 oder 5 661 998 (deren Beschreibung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist) veranschaulicht ist, bei dem eine Pulsweitenmodulationsbeaufschlagung einer wahlweise mit Druck beaufschlagbaren bzw. druckentlastbaren Kammer 144 dazu verwendet werden kann, um die drei Split-Stellungen (L, N, H) der Schaltgabel einzustellen.
Der Split-Kupplungsaktuator 142 ist vorzugsweise in der Lage, mittels des Speisedrucks, beispielsweise durch Pulsweitenmodulation, eine veränderliche Kraft auszuüben. Eine Kraft, die kleiner ist als die volle Kraft, kann verwendet werden, wenn die Kupplung ausgerückt wird und/oder wenn synchrone Bedingungen nicht verifiziert werden können.
In dem System 10 zeigt der-Split-Schalter 52 die Absicht des Fahrers an, einen Split-Schaltvorgang unter der Steuerwirkung der ECU 48 einzuleiten. Der Controller 48 ist mit logischen Regeln ausgestattet, gemäß denen für den Fall, dass die Hauptgruppe eingerückt ist, ein Schaltvorgang aus der Split-Leerlaufstellung in eine ausgewählte Split-Zielgangstufe hinein derart eingeleitet wird, dass unter normalen Bedingungen, einschließlich einer ordnungsgemäßen Steuerung der Kraftstoffzufuhr durch den Fahrer, der Synchronfehler (der gleich der Eingangswellendrehzahl abzüglich des Produktes aus der Ausgangswellendrehzahl und dem Übersetzungsverhältnis der Zielgangsstufe des Getriebes ist) erwartungsgemäß gleich einem oder kleiner als ein Wert ist, der ausgewählt ist, um ein sanftes Schalten mit hoher Qualität zu ergeben ((IS – (OS*GR)) = FEHLER ≤ REF). Die zeitliche Abstimmung geschieht im Hinblick auf erfasste/erwartete Wellendrehzahlen, Wellenbeschleunigung/-verzögerung und Aktuatoransprechzeiten. Wie bekannt ist, müssen automatisierte hydraulische, pneumatische oder mechanische Klauenkupplungseinrücksysteme derart abgestimmt sein, um eine Kupplungseinrückung zu ergeben, die einen Kompromiss zwischen Einrücken der Kupplung ohne Schaltstöße und Erbringung eines schnellen Schaltvorgangs darstellt. Falls die Kupplung nur exakt bei Synchronität einrückt, kann der Fahrer ungeduldig werden und die Kraftstoffzufuhr wieder betätigen, bevor die Kupplung in Eingriff kommt. Diese Vorgehensweise kann auch zur Folge haben, dass ein Schaltvorgang auf einer Steigung oder in einer beliebigen Situation, die zu einer schnellen Verzögerung des Fahrzeugs oder zu einer langsamen Verzögerung des Motors führt, verpasst wird. Falls die Kupplung weit außerhalb der Synchronität einrückt, wird sich der Fahrer über den "Schaltstoß" oder Ruck beschweren, zu dem es kommt, wenn die Kupplung ein rückt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erkennen die logischen Regeln in gewissen Situationen Betriebsbedingungen, bei denen das bevorzugte oder standardmäßige Synchronfenster (d. h. IS = (OS * GR) ± 60 U/min) erweitert werden muss, um einen Split-Schaltvorgang zu vollenden, selbst wenn dabei die Schaltqualität leidet. Zu diesen Situationen, wie sie gewöhnlich mit Hochschaltvorgängen zusammenhängen, kommt es u. a. wenn ein Schaltvorgang bei niedriger Motordrehzahl gestartet wird, bei der die erwartete Motordrehzahl bei Vollendung des Schaltvorgangs unerwünscht niedrig sein wird, wenn die Verzögerung der Ausgangswelle relativ hoch ist (dOS/dt < REF₁), wenn die Verzögerung des Motors relativ gering ist (dES/dt > REF₂) und/oder wenn sich der Absolutbetrag des Synchronfehlers nicht mit einer akzeptablen Geschwindigkeit an den Normalwert annähert.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Vollendung von Split-Schaltvorgängen bei eingerückter Hauptgruppe (d. h. ein Schaltvorgang aus der mittleren oder neutralen Stellung in die Zielgangsstellung des Splitters) angewiesen, wenn die Eingangswellendrehzahl (IS) innerhalb des Synchronfensters liegt oder dies angenommen wird (d. h. ((OS*GR_T) + offset₁) > IS > ((OS × GR_T) – offset₂)). Wenn für diese Beschreibung angenommen wird, dass die Versatz- oder Abweichungswerte (offsets) gleich sind, kann dies ausgedrückt werden durch IS = ((OS*GR_T) ± offset). Bei idealen Betriebsbedingungen ist die Abweichung (offset) ein minimaler Standardwert, der eine akzeptable Schaltqualität und schnelles Schalten ergeben soll. In dem obigen Beispiel liegt die standardmäßige Abweichung bei ± 60 U/Min, was ein Standardsynchronfenster mit einer Weite von 120 U/Min ergibt.
Durch Verwendung eines Dreistellungs-Splitaktuators und eines vergrößerten Spiels der Split-Kupplung sind Einrückvorgänge der Splitkupplung über einen sehr großen Bereich (Band) nicht synchroner Bedingungen möglich, jedoch (wegen der Schaltqualität und aus anderen Gründen) gewöhnlich nicht wünschenswert.
Gemäß der erfindungsgemäßen Klauenkupplungssteuerung vergleicht die ECU im Falle eines Split-Hochschaltvorgangs, wenn die "Split-Neutralstellung" vorliegt, die Fahrzeugverzögerung (wie durch dOS/dt angezeigt) mit einem Referenzwert (REF₁), der ausgewählt ist, um die größte Fahrzeugbeschleunigung zu kennzeichnen, bei der das Standardsynchronfenster schnelle, "stoßfreie" und zuverlässige Schaltvorgänge ermöglicht. Falls die Fahrzeugverzögerung diesen Referenzwert übersteigt, sollte das Synchronfenster erweitert werden, um zuverlässigere (wenngleich rauere) Split-Schaltvorgänge zu bewerkstelligen. Falls dies nicht der Fall ist, ergibt das Standardsynchronfenster ausreichend schnelle und zuverlässige Schaltvorgänge.
Falls die Fahrzeugverzögerung größer ist als der Referenzwert, wird die Motorverzögerung mit einem Motorverzögerungsreferenzwert (REF₂) verglichen, um zu ermitteln, ob der Motor mit wenigstens einem erwarteten Wert (gewöhnlich im Bereich von ungefähr –450 U/Min bis –600 U/Min bei Dieselmotoren für Schwerlastfahrzeuge) verzögert wird. Falls der Motor in einer akzeptablen Weise verlangsamt wird, wird die Synchronfensterabweichung lediglich um einen Betrag vergrößert, der in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung ermittelt wird. Falls jedoch die Fahrzeugverzögerung groß ist und die Motorverzögerung klein ist (dES/dt > REF₂), dann wird die Synchronfensterabweichung um einen Betrag erhöht, der als Summe aus (i) dem in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung bestimmten Betrag und (ii) einem in Abhängigkeit von der Motorverzögerung bestimmten Betrag ermittelt wird.
Bei Hochschaltvorgängen, die reine Split-Schaltvorgänge sind, wie beispielsweise Schaltvorgänge 3–4 und 5–6 werden die Schaltvorgänge durch Einrücken der geeigneten Split-Kupplung vollendet, wie oben erwähnt. Bei kombinierten Hauptgruppen- und Splitgruppen-Hochschaltvorgängen (auch als "Verbundschalten" bezeichnet), wie beispielsweise Hochschaltvorgänge 2–3, 4–5 oder 8–9, besteht die bevorzugte Schaltmethode darin, dass der Fahrer die geeignete Split-Stellung (unter Verwendung der Wahleinrichtung 52) vorwählt, das Drehmoment (unter Verwendung der Hauptkupplung 14 und/oder der Fahrpedal-/Drosselsteuerung) unterbricht und anschließend den Gangschalthebel verwendet, um in den Leerlauf zu schalten, während das Fahrpedal und/oder eine Motorbremse dazu verwendet wird, um eine synchrone Eingangswellendrehzahl zum Einlegen der Zielgangstufe (GR_T) zu bewirken. Um dem Fahrzeugführer die maximale Kontrolle über sein Fahrzeug zu geben, ist es bevorzugt, dass der Splitter die Hauptgruppe "überbietet" (d. h. vor dieser in Eingriff kommt). Falls erfasst wird, dass sich die Hauptgruppe im Leerlauf befindet, rückt der Splitter vorzugsweise unabhängig davon ein, ob synchrone Bedingungen vorliegen oder nicht vorliegen, und der Fahrzeugführer vollendet den Schaltvorgang gegebenenfalls mit der Unterstützung der Kraftstoffzufuhrsteuerung durch die ECU. Falls jedoch der Fahrzeugführer den Gangschalthebel dazu verwendet, um die Splitgruppe zu überbieten, wird die Splitkupp lung in der neutralen oder ausgerückten Stellung gehalten, bis synchrone Bedingungen erfasst sind, und anschließend wird der Schaltvorgang durch Einrücken der geeigneten Splitkupplung vollendet.
Während die erfindungsgemäße Klauenkupplungs-Eingriffssteuerung für Hochschaltvorgänge in Verbindung mit einer Steuerung von Split-Schaltvorgängen in einem computeruntstützten, manuell geschalteten Getriebe beschrieben worden ist, ist diese auch beim Schalten von Hauptgruppen und/oder Rangegruppen eines Getriebes anwendbar.
6 veranschaulicht die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung in Form eines Flussdiagramms.
Die Stellung des Gangschalthebels 31 oder der dadurch gesteuerten Schalteinrichtung 32 kann mittels einer Stellungssensoreinrichtung erfasst werden. Im Stand der Technik sind unterschiedliche eine Position erfassende Einrichtungen bekannt, von denen eine bevorzugte Bauart in der US-Patentanmeldung mit der Serial No. 08/695 052 veranschaulicht ist, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung lautet.
Es wird nun auf die 5A und 5B Bezug genommen, in denen die Schalteinrichtung 32 in Form einer eine einzelne Schaltwelle enthaltenden Schaltwelleneinrichtung 160 veranschaulicht ist, die eine Welle 162 aufweist, die in Abhängigkeit von X-X-Bewegungen des Schalthebels 31 verdrehbar und in Abhängigkeit von Y-Y-Bewegungen des Schalthebels 31 axial verschiebbar ist. Einrichtungen dieser Art sind im Detail in der vorgenannten US-Patentschrift 4 920 815 beschrieben.
Die Schaltwelle 162 trägt die wahlweise axial mit dieser bewegbaren Hauptgruppenschaltgabeln 90 und 92 sowie ein Schaltblockelement 164 zur Aufnahme eines Schaltfingers oder dergleichen. Zwei Spulen 166 und 168 geben zwei Signale (zusammengefasst GR) ab, die für die axiale Stellung und die Dreh- oder Winkelstellung der Welle 162 und somit die Stellung des Gangschalthebels 31 bezüglich des in 2 dargestellten Schaltschemas kennzeichnend sind. Vorzugsweise kann auch die Änderungsrate der Stellung (dGR/dt) ermittelt und zur Verbesserung von Schaltvorgängen des Systems 10 verwendet werden.
Falls, um ein Beispiel zu geben und bezugnehmend auf 2, die Stellung des Gangschalthebels erfasst werden kann, entfällt die Notwendigkeit, einen ortsfesten Schalter oder dergleichen an dem Punkt AR vorzusehen, um die angeforderte Einleitung einer Umschaltung zwischen dem niedrigen Bereich und dem hohen Bereich zu erkennen. Da physikalische Schalter nicht mehr erforderlich sind, kann ferner die Position in dem Schaltschema, bei der eine Bereichsumschaltung angefordert wird, verändert werden, beispielsweise zu den Punkten 180, 182 oder 184 verschoben werden, um das Systemverhalten 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 zum Einleiten eines automatischen Range-Schaltvorgangs kann in die Position 184 (weg von dem erwarteten Gangschalthebelweg) bewegt werden, um eine unbeabsichtigte Aktivierung eines Range-Schaltvorgangs zu verhindern. In dem sechsten (6.) Gang und bei einer hohen Motordrehzahl ist eine Umschaltung in den hohen Bereich wahr scheinlich, und durch Verschieben des Punktes zum Einleiten einer automatischen Bereichsumschaltung zu der Position 180 wird ein schnelleres Einleiten eines Range-Schaltvorgangs zugelassen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es dem Fahrzeugführer/der Fahrzeugführerin erlaubt, die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor zu steuern, es sei denn, dass die augenblicklichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen, dass seine/ihre Betätigung des Fahrpedals ein Einrücken der Split-Klauenkupplungen, die der momentan einzulegenden Zielgangsstufe zugeordnet sind, nicht gestattet. Falls die Betriebsbedingungen, einschließlich der Einstellung des Fahrpedals durch den Fahrzeugführer, anzeigen, dass der Fahrzeugführer einen Split-Schaltvorgang in eine Zielgangstufe abschließen wird, wird der Motor entsprechend der von dem Fahrzeugführer vorgegebenen Fahrpedalstellung mit Kraftstoff versorgt. Falls dies nicht der Fall ist, kann eine automatische Kraftstoffversorgung des Motors stattfinden. Falls die Splitgruppe zeitlich vor der Hauptgruppe geschaltet wird, wie dies bevorzugt ist, behält der Fahrzeugführer die vollständige Kontrolle über die Kraftstoffversorgung des Motors, um den Schaltvorgang durch Einrücken der Hauptgruppe zu vollenden.
Der Einrückzustand der Hauptgetriebegruppe 16A (d. h., ob ein Gang eingelegt ist oder Leerlauf vorliegt) stellt für das System 10 einen wichtigen Steuerparameter dar. Wenn beispielsweise eine Leerlaufstellung der Hauptgruppe erfasst wird, kann die Splitgruppe veranlasst werden, mit voller Kraft einzurücken, unabhängig davon, ob synchrone Bedingungen vorliegen oder fehlen. 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, woraufhin 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 erster schmaler Bereich oder ein Band 202 und ein zweiter, breiterer Bereich oder ein Band 204 vertikaler Verstellungen von dem Verbindungsabschnitt 200 aus dazu benutzt, um festzustellen, ob sich die Hauptgruppe im Leerlauf oder nicht im Leerlauf befindet. 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 sich die Hauptgetriebegruppe 16A im Leerlauf befindet, ist das Leerlaufbestätigungsband das breitere Band 204. Dies stellt sicher, dass ein einfaches Überschwingen über die Leerlaufstellung oder ein Ratschen der Hauptgruppenklauenkupplungen nicht fälschlicherweise als ein eingerückter Zustand der Hauptgruppe interpretiert wird.
Ein Erkennen, dass der Gangschalthebel an der Stelle 206 steht, wird immer als Hauptgruppenleerlauf interpretiert, während ein Erkennen, dass sich der Gangschalthebel an der Stelle 208 befindet, immer so interpretiert wird, dass die Hauptgruppe eingerückt ist. Wenn aber festgestellt wird, dass sich der Gangschalthebel an der Stelle 210 befindet, bewirkt dies keine Änderung einer vorhergehenden Bestimmung eines Leerlaufzustandes oder eines eingerückten Zustandes.
Andere Fahrzeugbetriebsbedingungen als der augenblicklich eingerückte oder der Leerlaufzustand der Hauptgruppe 16A oder zusätzliche Fahrzeugbetriebsbedingungen können dazu verwendet werden, die Breite der Leerlaufbestätigungsbänder bzw. -bereiche zu verändern.
Demgemäß ist ersichtlich, dass eine neue und verbesserte Klauenkupplungseingriffssteuerung für das Hochschalten geschaffen ist, die eine adaptive Steuerung für Hochschaltvorgänge aufweist, die, wenn Fahrzeugbetriebsbedingungen es erfordern, es erlaubt, dass Hochschaltvorgänge in einer raueren Weise als unter gewöhnlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen zu Ende geführt werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeuggetriebesystems (10) während eines Versuchs, eine formschlüssige Klauenkupplung einzurücken, um einen Hochschaltvorgang in eine Zielgangsstufe (GR_T) zu vollenden, wobei zu dem Getriebesystem gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Motor (12), ein Motorcontroller (36) zur Steuerung/Regelung der Kraftstoffbelieferung des Motors in Abhängigkeit von Befehlssignalen, ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe (14), das eine durch den Motor angetriebene Eingangswelle (28) und eine Ausgangswelle (26) aufweist und mehrere wahlweise eingerückte oder ausgerückte Gangstufen definiert, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswellendrehzahl (IS) und der Ausgangswellendrehzahl (OS) bereitzustellen, wobei die Gangstufen durch Einrücken wenigstens eines ausgewählten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungselemente eingerückt werden, ein Schaltaktuator zur Steuerung des Einrückens und Ausrückens der formschlüssigen Klauenkupplungselemente in Abhängigkeit von Befehlssignalen, eine Steuereinheit, die dazu dient, um Eingangssignale, die für Fahrzeugsbetriebsbedingungen, einschließlich wenigstens zwei der Größen (i) Motordrehzahl (ES), (ii) Eingangswellendrehzahl (IS) und/oder (iii) Ausgangswellendrehzahl (OS), kennzeichnend sind, entgegenzunehmen und diese gemäß logischen Regeln zu verarbeiten und um Befehlssignale an wenigstens den Schaltaktuator auszugeben, wobei die logischen Regeln als Vorbedingung zur Anweisung eines Einrückens einer formschlüssigen Klauenkupplung mit voller Kraft, um ein Einrücken der Zielgangsstufe zu vollenden, erfordern, dass die Eingangswellendrehzahl (IS) innerhalb einer Betriebsabweichung (± Offset) in Bezug auf die wahre Synchrondrehzahl zum Ein rücken einer Zielgangsstufe liegt, wobei das Verfahren aufweist: Feststellen eines Versuchs, einen Hochschaltvorgang in eine bestimmte Zielgangsstufe (GR_T) durch Einrücken einer formschlüssigen Klauenkupplung zu vollenden; Ermittlung eines Standardwerts für die Abweichung; wobei das Verfahren ferner gekennzeichnet ist durch: Ermittlung einer zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) und der Motordrehzahl (dES/dt); Vergleich der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem ersten Referenzwert (RE F₁) und der zeitlichen Änderungsrate der Motordrehzahl mit einem zweiten Referenzwert (REF₂); falls die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) größer ist als der erste Referenzwert (REF₁), Veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich dem Standardabweichungswert ist; falls die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) kleiner ist als der erste Referenzwert (REF₁) und falls die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl kleiner ist als der zweite Referenzwert (REF₂), Veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich der Summe aus (i) dem Standardabweichungswert und (ii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelten Betrag ist; und falls die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) kleiner ist als der erste Referenzwert (REF₁) und falls die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl (dES/dt) größer ist als der zweite Referenzwert (REF₂), Veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich der Summe aus (i) dem Standardabweichungswert und (ii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Betrag und (iii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Motordrehzahl bestimmten Betrag ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit auf einem Mikroprozessor basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit über einen elektronischen Datenlink (DL) entsprechend einem von der Industrie anerkannten Protokoll kommuniziert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Getriebesystem ein von einer Steuereinheit unterstütztes manuell geschaltetes Getriebesystem ist, das eine durch einen Fahrzeugführer betätigte Gasanforderungsvorrichtung aufweist, die dazu dient, ein für die Motorkraftstoffzufuhranforderung (THL) des Fahrzeugführers kennzeichnendes Signal zu liefern, wobei der Motorcontroller wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Motorkraftstoffzufuhr entsprechend der vom Fahrzeugführer eingestellten Gasanforderungsvorrichtung bereitgestellt wird, und wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Motorkraftstoffzufuhr derart zur Verfügung gestellt wird, um einen benötigten Wert der Motordrehzahl (ES) zu erreichen, wobei die Steuereinheit ein Eingangssignal entgegennimmt, das für (iv) die Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung kenn zeichnend ist, und wobei die Steuereinheit Befehlssignale an den Motorcontroller ausgibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe durch ein Verbundgetriebe der Split-Bauart gebildet ist und die formschlüssige Klauenkupplung zur Vollendung des Einrückens einer Zielgangsstufe eine Split-Klauenkupplung ist.
Steuerungssystem zur Steuerung eines Fahrzeuggetriebesystems während eines Versuchs, eine formschlüssige Klauenkupplung einzurücken, um einen Hochschaltvorgang in eine Zielgangsstufe (GR_T) zu vollenden, wobei zu dem Getriebe gehören: ein durch Kraftstoffzufuhr gesteuerter/ geregelter Motor (12), ein Motorcontroller (36) zur Steuerung/Regelung der Kraftstoffbelieferung des Motors in Abhängigkeit von Befehlssignalen, ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe (14), das eine durch den Motor angetriebene Eingangswelle (28) und eine Ausgangswelle (26) enthält und mehrere wahlweise eingerückte oder ausgerückte Gangstufen aufweist, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Drehzahl der Eingangswelle (IS) und der Drehzahl der Ausgangswelle (OS) bereitzustellen, wobei die Gangstufen durch Einrücken wenigstens eines ausgewählten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungselemente eingerückt werden, ein Schaltaktuator zur Steuerung des Einrückens und Ausrückens der formschlüssigen Klauenkupplungselemente in Abhängigkeit von Befehlssignalen, eine Steuereinheit, die dazu dient, Eingangssignale, die Fahrzeugbetriebsbedingungen kennzeichnen, zu denen wenigstens eine der Größen (i) Motordrehzahl (ES), (ii) Eingangswellendrehzahl (IS) und/oder (iii) Ausgangswellendrehzahl (OS) gehören, entgegenzunehmen und diese gemäß logischen Regeln zu verarbei ten, um Befehlssignale an wenigstens den Schaltaktuator auszugeben, wobei die logischen Regeln als Vorbedingung, um zur Vollendung des Einrückens der Zielgangstufe ein Einrücken einer formschlüssigen Klauenkupplung mit voller Kraft anzuweisen, erfordern, dass die Eingangswellendrehzahl (IS) innerhalb einer Betriebsabweichung (+– offset) in Bezug auf die wahre Synchrondrehzahl zum Einrücken einer Zielgangstufe liegt, wobei das Steuerungssystem aufweist: Mittel zur Feststellung einer durch Einrücken einer formschlüssigen Klauenkupplung versuchten Vollendung eines Hochschaltvorgangs in eine bestimmte Zielgangstufe (GR_T); Mittel zur Ermittlung eines Standardwerts für die Abweichung; wobei das Steuerungssystem ferner gekennzeichnet ist durch: Mittel zur Ermittlung einer zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) und der Motordrehzahl (dES/dt); Mittel, die dazu dienen, die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem ersten Referenzwert (REF₁) und die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl mit einem zweiten Referenzwert (REF₂) zu vergleichen; und die. (a) für den Fall, dass die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) größer ist als der erste Referenzwert (REF₁), veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich dem Standardwert für die Abweichung ist; (b) für den Fall, dass die zeitliche Ableitung der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) kleiner ist als der erste Referenzwert (REF₁) und falls die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl (dES/dt) kleiner ist als der zweite Referenzwert (REF₂), veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich der Summe aus (i) dem Standardwert für die Abweichung und (ii) einem Betrag ist, der in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; und (c) für den Fall, dass die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) kleiner ist als der erste Referenzwert (REF₁) und die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl (dES/dt) größer ist als der zweite Referenzwert (REF₂), veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich der Summe aus (i) dem Standardwert für die Abweichung und (ii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Betrag und (iii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Motordrehzahl bestimmten Betrag ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit auf einem Mikroprozessor basiert.
System nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit über einen elektronischen Datenlink (DL) gemäß einem von der Industrie festgelegten Protokoll kommuniziert.
System nach Anspruch 6, wobei das Getriebesystem ein von einer Steuereinheit unterstütztes manuell geschaltetes Getriebesystem ist, das eine von einem Fahrzeugführer betätigte Gasanforderungsvorrichtung enthält, die dazu dient, ein Signal bereitzustellen, das die von einem Fahr zeugführer angeforderte Kraftstoffbelieferung (THL) kennzeichnet, wobei der Motorcontroller wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung gemäß der von dem Fahrzeugführer eingestellten Gasanforderungsvorrichtung vorgenommen wird und wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung derart bewerkstelligt wird, um einen benötigten Motordrehzahlwert (ES) zu erreichen, wobei die Steuereinheit ein Eingangssignal entgegennimmt, das für (iv) die Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung kennzeichnend ist, und wobei die Steuereinheit ein Befehlssignal an den Motorcontroller ausgibt.
System nach Anspruch 6, wobei das Getriebe ein Verbundgetriebe der Split-Bauart ist und die formschlüssige Klauenkupplung zur Vollendung des Einrückens der Zielgangstufe eine Split-Klauenkupplung ist.
Computerprogrammprodukt zur Steuerung eines Fahrzeuggetriebesystems während eines Versuchs, eine formschlüssige Klauenkupplung einzurücken, um einen Hochschaltvorgang in eine Zielgangstufe (GR_T) zu vollenden, wobei zu dem Getriebesystem gehören: ein durch Kraftstoffbelieferung gesteuerter/geregelter Motor (12), ein Motorcontroller (36) zur Steuerung/Regelung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von Befehlssignalen, ein mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebe (14), das eine durch den Motor angetriebene Eingangswelle (28) und eine Ausgangswelle (26) enthält und mehrere wahlweise eingerückte oder ausgerückte Gangstufen zur Schaffung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswellendrehzahl (IS) und der Ausgangswellendrehzahl (0S) aufweist, wobei die Gangstufen durch Einrücken wenigstens eines ausgewählten Satzes formschlüssiger Klauenkupplungselemente eingerückt werden, ein Schaltaktuator zur Steuerung des Einrückens und Ausrückens der formschlüssigen Klauenkupplungselemente in Abhängigkeit von Befehlssignalen, eine Steuereinheit, die dazu dient, Eingangssignale, die Fahrzeugbetriebsbedingungen kennzeichnen, zu denen wenigstens eine der Größen (i) Motordrehzahl (ES), (ii) Eingangswellendrehzahl (IS) und/oder (iii) Ausgangswellendrehzahl (OS) gehören, entgegenzunehmen und diese gemäß logischen Regeln zu verarbeiten, um Befehlssignale an wenigstens den Schaltaktuator auszugeben, wobei die logischen Regeln als Vorbedingung zur Anweisung eines Einrückens einer formschlüssigen Klauenkupplung mit voller Kraft für das Vollenden des Einrückens der Zielgangstufe erfordern, dass die Eingangswellendrehzahl (IS) innerhalb einer Betriebsabweichung (+– offset) in Bezug auf die wahre Synchrondrehzahl für das Einrücken einer Zielgangstufe liegt, wobei das Produkt logische Regeln enthält, die dazu dienen, um: eine durch Einrücken einer formschlüssigen Klauenkupplung versuchte Vollendung eines Hochschaltvorgangs in eine spezifische Zielgangstufe (GR_T) zu ermitteln; einen Standardwert für die Abweichung zu ermitteln; eine zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) und der Motordrehzahl (dES/dt) zu ermitteln; die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem ersten Referenzwert (REF₁) und die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl mit einem zweiten Referenzwert (REF₂) zu vergleichen; und (a) falls die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) größer ist als der erste Referenzwert (REF₁), zu veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich dem Standardabweichungswert ist; (b) falls die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) kleiner ist als der erste Referenzwert (REF₁) und die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl (dES/dt) kleiner ist als der zweite Referenzwert (REF₂), zu veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich der Summe aus (i) dem Standardabweichungswert und (ii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Betrag ist; und (c) falls die zeitliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit (dOS/dt) kleiner ist als der erste Referenzwert (REF₁) und die zeitliche Änderungsrate der Motordrehzahl (dES/dt) größer ist als der zweite Referenzwert (REF₂), zu veranlassen, dass die Betriebsabweichung gleich der Summe aus (i) dem Standardwert für die Abweichung und (ii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Betrag und (iii) einem in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsrate der Motordrehzahl bestimmten Betrag ist.
Produkt nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit ist.
Produkt nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit über einen elektronischen Datenlink (DL) entsprechend einem industriegemäßen Protokoll kommuniziert.
Produkt nach Anspruch 11, wobei das Getriebesys tem ein von einer Steuereinheit unterstütztes manuell geschaltetes Getriebesystem ist, das eine von einem Fahrzeugführer betätigte Gasanforderungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Signals enthält, das für eine vom Fahrzeugführer angeforderte Motorkraftstoffbelieferung (THL) kennzeichnend ist, wobei der Motorcontroller wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung gemäß der vom Fahrzeugführer eingestellten Gasanforderungsvorrichtung erfolgt, und wenigstens einen Betriebsmodus aufweist, bei dem die Kraftstoffbelieferung derart bewerkstelligt wird, um einen erforderlichen Wert für die Motordrehzahl (ES) zu erreichen, wobei die Steuereinheit ein Eingangssignal entgegennimmt, das für (iv) die Einstellung der Gasanforderungsvorrichtung kennzeichnend ist, und wobei die Steuereinheit Befehlssignale an den Motorcontroller ausgibt.
Produkt nach Anspruch 11, wobei das Getriebe durch ein Verbundgetriebe der Split-Bauart gebildet ist und die formschlüssige Klauenkupplung zur Vollendung des Einrückens der Zielgangstufe eine Split-Klauenkupplung ist.