DE3626100C2

DE3626100C2 - Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufenwechselgetrieben

Info

Publication number: DE3626100C2
Application number: DE3626100A
Authority: DE
Inventors: Gerold Bieber; Walter Fritz; Klaus Schweiger; Norbert Lemp; Klaus Woehr; Horst Wuttke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1985-08-10
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2006-08-02
Also published as: DE3626100A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Schalten von Stufenwechselgetrieben nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine solche Steuereinrichtung ist aus der nicht vor veröffentlichten EP 0 255 519 B1 für vorrangig vielgängige Automatgetriebe bekannt. Dabei ist es möglich, den Schalt punkt in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und von Lastzuständen - Stellung des Gaspedals - zu ermitteln und dann selbsttätig im Bereich der zur Verfügung stehenden Gänge zu schalten. Es kann aber auch, wie in der vorgenann ten Schrift weiterentwickelt, zur Schaltpunktermittlung die aus der Getriebeabtriebsdrehzahl ermittelte Beschleunigung mitwirken.

Solche Steuereinrichtungen ermöglichen auch ein Viel ganggetriebe automatisch zu betreiben, obwohl die automati sierten Schaltungen noch nicht alle möglichen Fahrzustände in optimaler Weise berücksichtigen. In besonderen Fahrzu ständen ist deshalb der Eingriff des Fahrers in die Automa tik durch die Betätigung z. B. der Taste M möglich. Weitere manuelle Abwärts- und Hochschaltungen erfolgen über die Tasten Minus und Plus, so daß der Fahrer alle, auch die kompliziertesten Fahrzustände meistern kann.

Dieser Eingriff lenkt aber den Fahrer zu stark vom Ge schehen auf der Straße ab, und die Vorteile einer automati schen Fahrweise gehen gerade in Situationen höchster Auf merksamkeit verloren.

Weiterhin ist aus der EP 0 108 572 A1 ein automatisch ge schaltetes Getriebe bekannt, bei dem die Gaspedalverstell geschwindigkeit registriert wird und der Gangschalthebel automatisch hydraulisch in zwei rechtwinklig zueinander liegenden Ebenen verstellt wird. Der Schalthebel weist da bei das übliche H-Schaltbild auf. Nach der Gaspedalverstel lung wird aus einer in einem Speicher abgelegten Schaltmas ke ein optimaler Gang ausgesucht und anschließend über Ver stellglieder geschaltet. Überschreitet die Gaspedalver stellgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert, so wird elek tronisch ein Schaltvorgang unterbunden und erst fortge setzt, wenn sich die Gaspedalverstellung stabilisiert hat.

Schließlich beschreibt die DE 31 51 087 A1 ein Kraftfahr zeug mit automatisierter Kupplung. Hierin wird beschrieben, wie eine Kupplung angesteuert werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, um bei hohen Ge schwindigkeiten einen Freilauf und bei niedrigen Geschwin digkeiten ein gesteuertes Öffnen oder Schließen der Kupp lung zu realisieren.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Steuerein richtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuent wickeln und diese erhöhte Anforderung für den Fahrer einzu schränken und nach Möglichkeit durch eine noch bessere An passung der Steuereinrichtung an alle vorkommenden Fahrsi tuationen den Eingriff des Fahrers in die Automatik ganz überflüssig zu machen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von An spruch 1 erfüllt.

Durch die Bedienung - Betätigung aber auch bewußte Nichtbe tätigung - des Fahrers von Lenkrad, Gaspedal, Betriebsbremse und Motorbremse, also alles Einrichtungen, die allein, aber auch in Verbindung zueinander zur Führung eines Kraftfahrzeuges nötig sind, können relativ früh, also vorausschauend viele Fahrsitua tionen für die automatische Fahrweise erkannt werden. Wobei auch die bewußte Nichtbetätigung von einem, insbesondere aber von meh reren Bedienelementen in bestimmten Fahrsituationen gleichfalls zur Auslösung von die Automatik überlagernden Befehlen führen kann. Die Verknüpfung der Bedienung des Kraftfahrzeuges mit sinn vollen Befehlen und die Überlagerung der Automatik mit diesen Be fehlen verbessert die Fahrweise im automatischen Bereich, so daß auf einen manuellen Eingriff durch den Fahrer ganz oder doch wei testgehend verzichtet werden kann. Damit wird dem Fahrer beson ders bei einer Fahrsituation, die seine ganze Aufmerksamkeit er fordert, weiter entlastet, und es können auch ungeübtere Fahrer diese Situationen leichter beherrschen.

Mit den Ansprüchen 2 bis 11 wird die Erfindung in vorteil hafter Weise weiter ausgestaltet.

Insbesondere bei Automatgetrieben mit einer Bestimmung des Schaltpunktes nach der errechneten Beschleunigung würde bei Mo torbremsbetrieb eine nicht gewollte Hochschaltung erfolgen. Diese kann durch einen überlagerten Befehl verhindert werden, so daß das Bremsmoment erhalten bleibt.

Wird hingegen die Betriebsbremse dazugeschaltet, so ist hier eine erhebliche Geschwindigkeitsreduzierung erwünscht, die mit einer Rückschaltung und einer damit höheren Wirkung der Motor bremse noch besser erreicht werden kann. Dabei kann der Umfang der Bremsung noch Einfluß ausüben auf die Rückschaltung - ein oder mehrere Gänge oder auch mehrmals rückschalten -.

Wird nach einer Bremsung kurzfristig wieder Zugkraft benötigt, so stehen auch für eine erneute Beschleunigung geeignete Gänge zur Verfügung.

Wird die Betriebsbremse jedoch allein betätigt - eventuell Notbremsung -, so ist es besonders sinnvoll, die Schalteinrich tung in Neutralstellung zu bringen, weil damit der Motor nicht mit abgebremst werden muß und bei einer erneuten Beschleunigung ein geeigneter Gang schneller eingelegt werden kann.

Ein Freilaufeffekt und damit eine ökonomische Fahrweise kann dann erzielt werden, wenn während einer definierten Zeit weder das Gas noch das Bremspedal betätigt ist und die Kupplung öffnet.

Wird an der Lenksäule oder an einer anderen geeigneten Stelle ein Sensor für den Lenkausschlag angeordnet und mit der elektronischen Einheit verbunden, so können vom Ausschlag abhän gige Signale für sinnvolle Rückschaltungen im automatischen Fahr bereich so verwendet werden, wie ein Fahrer ansonst vor einer entsprechenden Kurvenfahrt zurückschalten würde. Für eine erneute Beschleunigung nach der Kurve ist auf diese Weise auch ein geeig neterer Gang eingelegt.

Es ist bei Automatgetrieben bereits bekannt, die Lastanfor derung zur Beeinflussung der Schaltpunkte in einfacher Weise von der Gashebelstellung abzuleiten und mit der Vollgasstellung eine Rückschaltung zu erzwingen - kick-down -. In besonders vorteil hafter Weise kann der meist schon vorhandene Sensor oder Schalter am Gaspedal noch viel umfangreicher benützt werden. So kann zum Beispiel die Wandlerschaltkupplung geöffnet werden, wenn die Lastanforderung einen bestimmten Verstellweg überschreitet, oder es können noch alle die Automatik überlagernden Befehle aufgeho ben werden.

Die Erfindung wird anhand von Aus führungsbeispielen und von Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Steuereinrichtung in schematischer Darstel lung;

Fig. 2 Einschub in ein Flußdiagramm mit Dynamik in einer Pedalbetätigung;

Fig. 3 Einschub in ein Flußdiagramm mit Berücksichtigung der Betätigungsdauer.

Das in der Fig. 1 dargestellte Stufenwechselgetriebe 1 ist ein 16gängiges Synchrongetriebe und besteht aus einem 4gängigen Grundgetriebe 12 einer Splittgruppe 13 und einer Bereichs gruppe 14. Weiterhin gehört zum Getriebe eine Trennkupplung 15 und ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 16 mit Überbrückungs kupplung 160, der zwischen dem Motor 8 und der Trennkupplung 15 angeordnet ist. Die Gänge werden über eine Schalteinrichtung 18 geschaltet.

Die elektronische Einheit 2 erhält unter anderem die Signale über die Drehzahlen der Getriebeabtriebswelle 11 - Sensor 21 - der Turbinenabtriebswelle 17 - Sensor 22 - und die Sekundärdreh zahl der Trennkupplung 15, die aus Zweckmäßigkeitsgründen am Zahnrad von der ersten Konstanten auf der Vorgelegewelle - Sen sor 23 - abgenommen wird.

Der Wählschalter 3, 30 kann zum Beispiel als Konsolenschalter 3 oder Drucktastenschalter 30 ausgebildet sein und hat die Stel lungen P (Parken) und/oder R (Rückwärtsfahrt) sowie N (Neutral) und D (Vorwärtsfahrt) für den automatischen Bereich. Zur Umschal tung auf einen manuellen Fahrbetrieb - Gänge werden vom Fahrer aus geschaltet - sind noch die Stellungen M sowie die Stellungen Plus und Minus vorgesehen, wobei bei M der von der Automatik ge schaltete Gang gehalten wird. Bei der Verstellung von M auf Minus bzw. M auf Plus wird je nach Betätigungsdauer über ein oder auch mehrere Gänge zurück- oder hochgeschaltet.

Die Schalter oder Tasten für den Übergang von der automati schen in eine manuelle Schaltung M und die Betätigungseinrich tungen für manuelle Gangumschaltungen - Schalter oder Taste Plus und Minus - können auch zur besseren Handhabung unmittelbar am Lenkrad oder in dessen Bereich angeordnet sein.

Die Gashebelstellung 4 mit der Leergasstellung 41, Vollgas stellung 43 und einer Mittelstellung 42 wird über Lastschal ter 45, 46 in die elektronische Einheit 2 eingegeben, wobei, wenn nötig, noch eine stufenlose Eingabe der Gashebelstellung des Gas pedales möglich ist. Mit 5 ist ein Fußbremshebel bezeichnet und mit 51 der Signalgeber, der bei der Betätigung ein oder auch in Abhängigkeit von der Betätigungsdynamik oder der Zeit der Betäti gung mehrere oder unterschiedliche Signale an die elektronische Einheit 2 weitergibt.

Über dem Fußbremshebel 5 wird die allgemein bekannte Betriebs bremse oder auch eine Strömungsbremse, die im Antriebsstrang an geordnet ist, kombiniert mit einer Betriebsbremse beaufschlagt.

Auch ein Signalgeber 61 an der Betätigungseinrichtung für die Motorbremse 6 kann solche Signale an die elektronische Ein heit 2 geben.

Über einem Lenkwinkelgeber 73, der zum Beispiel an der Lenk säule 72 einer Lenkeinrichtung 7 angeordnet ist, können dem Lenk ausschlag eines Lenkrades 71 Signale in die elektronische Ein heit 2 gegeben werden.

Mit den vorgenannten Signalen aus dem Fußbremshebel 5 über den Signalgeber 51, der Betätigungseinrichtung für die Motorbremse 6 über Signalgeber 61 und dem Lenkwinkelgeber 73 der Lenkeinrich tung 7 können einfache Signale bei der Betätigung oder ab einem bestimmten Lenkausschlag am Lenkrad 71 oder auch Signale in Ab hängigkeit von der Betätigungsdauer und/oder dem Betätigungsum fang an die elektronische Einheit gegeben werden.

Diese Signale wirken als Befehle und überlagern die automa tische Gangschaltung, so daß zum Beispiel

- bei einer Betätigung der Motorbremse 6 und während der ge samten Betätigungsdauer alle automatischen Schaltungen un terbunden sind;
- bei einer Betätigung der Betriebsbremse an Fußbremshebel 5 die Schalteinrichtung 18 auf Neutral gestellt wird;
- bei einer Betätigung von Motor- und Betriebsbremse gleich zeitig Rückschaltungen über ein oder mehrere Gänge erfolgen, bis der Motor in der maximalen zulässigen Drehzahl läuft und das größtmögliche Motorbremsmoment erzielt wird;
- bei einer Betätigung des Gaspedals 40 in einem größeren Be reich die Wandlerschaltkupplung 160 geöffnet wird und damit in einer Phase von erhöhter Leistungsanforderung der Wandler mitwirkt.

Alle Überlagerungen werden spätestens aufgehoben, wenn das Gaspe dal 40 erneut aus der Leergasstellung 41 heraus betätigt wird. Aber auch die Bedienung in Form von bewußter Nichtbetätigung, zum Beispiel von Gaspedal 40 und Fußbremshebel 5, kann Befehle auslö sen. Erfolgt über eine definierte Zeit hinaus keine Betätigung, wird die Kupplung 15 geöffnet, so daß zwar nicht die Automatik direkt aber deren Wirkung auf den Antriebsstrang überlagert wird.

Die Fig. 2 zeigt ein mögliches Beispiel, wie die Dynamik bei der Betätigung eines Pedals durch einen Einschub in ein Fluß diagramm Berücksichtigung finden kann, wobei Alpha 1 die Winkel beschleunigung und t die Zeit ist. Die Kurve K mal t - das Pro dukt aus einer Konstanten und der Zeit - trennt den Bereich der dynamischen von der normalen Betätigung. Je nach Antwort können dann unterschiedliche Befehle zugeordnet werden.

Die Berücksichtigung der Betätigungsdauer ist in einem mög lichen Beispiel aus Fig. 3 erkennbar. Es wird dabei die eventuell mögliche Überschreitung eines vorab bestimmten Grenzwertes vom Betätigungsbeginn an gemessen, und diesem Betätigungsbeginn sowie der Überschreitung dieses Grenzwertes unterschiedliche Befehle, die die Automatik überlagern, zugeordnet.

Bezugszeichenliste

1 Stufenwechselgetriebe
11 Getriebeabtriebswelle
12 Grundgetriebe
13 Splittgruppe
14 Bereichsgruppe
15 Trennkupplung
16 Drehmomentwandler
160 Wandlerüberbrückungskupplung
17 Turbinenabtriebswelle
18 Schalteinrichtung
2 Elektronische Einheit
21 Drehzahlsensor an Getriebeabtriebswelle
22 Drehzahlsensor an Turbinenwelle
23 Drehzahlsensor an Sekundärseite Trennkupplung
3, 30 Wählschalter
3 Konsolenschalter
30 Drucktastenschalter
R Rückwärtsfahrt
N Neutralstellung
D Vorwärtsfahrt
M Manuelle Fahrweise (Handschaltung)
4 Gashebelstellung
40 Gaspedal
41 Leergas
42 Mittelstellung
43 Vollgas
45 Lastschalter
46 Lastschalter
5 Fußbremshebel
51 Signalgeber
6 Betätigungseinrichtung Motorbremse
61 Signalgeber
7 Lenkeinrichtung
71 Lenkrad
72 Lenksäule
73 Lenkwinkelgeber
8 Motor
α1 Winkelbeschleunigung
K Konstante
t Zeit
t_Grenz Zeitgrenzwert
t_Pedal Pedalbetätigungsdauer

Claims

1. Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufenwechselgetrieben (1) in Kraftfahrzeugen, die mit einem hydrodynamischen Wandler (16) und/oder einer Trenn kupplung (15) ausgestattet sind, mit einer elektronischen Steuereinheit (2) zur Ermittlung der Schaltpunkte für die Gangumschaltung aus Signalen für die Motorlast oder die Drosselklappenstellung oder die Gaspedalstellung und für die Motordrehzahl oder die Fahrgeschwindigkeit, mit Bedien elementen (5, 6, 40, 71) zur Führung des Kraftfahrzeugs, mit einer Schalteinrichtung (18) zum Schalten des Stufen wechselgetriebes (1) sowie mit einem Wählschalter (3, 30) mit Stellungen für die Park- und/oder Neutralstellung (N), für die Vorwärts- (D) und Rückwärtsfahrt (R) und mit einer Stellung für einen manuellen Fahrbetrieb (M), aus der her aus Hoch- (Plus) und Rückschaltungen (Minus) möglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorwärts fahrt des Kraftfahrzeugs aus der Betätigung oder Nichtbetä tigung der Bedienelemente (5, 6, 40, 71) weitere Signale erzeugt und der Steuereinheit (2) zugeführt werden, woraus andere Befehle für die Gangumschaltung erzeugbar sind, die die Befehle aus der normalen Ermittlung der Schaltpunkte überlagern.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Bedienelemente zur Er zeugung von Signalen das Lenkrad (71), das Gaspedal (40), der Fußbremshebel (5) und die Betätigungseinrichtung für die Motorbremse (6) einzeln oder gemeinsam verwendet wer den.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung oder Nichtbetätigung der Bedienelemente die Dauer oder die Betä tigungsdynamik erfaßbar sind.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betäti gen der Motorbremse (6) Signale erzeugbar sind, die alle automatischen Schaltungen unterbinden.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betäti gen der Motorbremse (6) und gleichzeitiges Betätigen des Fußbremshebels (5) Signale erzeugbar sind zur Rückschaltung über einen oder mehrere Gänge bis zum Erreichen der maximal zulässigen Motordrehzahl.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betäti gen des Fußbremshebels (5) Signale erzeugbar sind zum Bewe gen der Schalteinrichtung (18) in Neutralstellung.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betätigen des Fuß bremshebels (5) Signale erzeugbar sind zum drehzahlabhängi gen Einlegen eines geeigneten Ganges nach Wegfall der Bremsbetätigung.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Signale er zeugbar sind zur Öffnung der Kupplung (15) in Abhängigkeit vom Ablauf einer vorbestimmten Zeit, in der ein Betätigen vom Gaspedal (40) oder Fußbremshebel (5) nicht erfolgt.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängig keit vom Lenkausschlag des Lenkrades (71) Signale erzeugbar sind, die eine Rückschaltung über einen oder mehrere Gänge bewirken.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einer Lastanforderung über das Gaspedal (40), die einen vorgebbaren Verstellweg überschreitet, Signale erzeugbar sind, die zu einer Öffnung einer Wandlerschaltkupplung (160) führen.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß durch Betätigen des Gaspe dals (40) aus der Leergasstellung heraus Signale erzeugbar sind, die alle überlagernden Befehle aufheben.