DE69621988T2

DE69621988T2 - Automatische überlagerte Gangwahl für ein manuelles Fahrzeugetriebe

Info

Publication number: DE69621988T2
Application number: DE69621988T
Authority: DE
Inventors: Malcolm Darnell
Original assignee: LuK Leamington Ltd
Current assignee: LuK Leamington Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: EP0759857A1; US5819585A; ES2179179T3; GB9505174D0; JPH10500376A; CN1083355C; KR100507730B1; WO1996028317A1; EP1150044A3; EP0759857B1; DE69621988D1; KR970702795A; CN1148364A; EP1150044A2; BR9605930A

Description

Diese Erfindung betrifft Fahrzeuggetriebe, die ein mehrstufiges Schaltgetriebe enthalten, und insbesondere Getriebe, die über einen automatischen Übersetzungsverhältniswählmodus verfügen.
DE-A-37 35 184 offenbart ein halbautomatisches Getriebesystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, enthaltend Steuermittel zum Testen der Plausibilität eines im Voraus gewählten Gangwechsels und zum Hemmen oder Verzögern des Gangwechsels, falls dieser nicht angebracht ist.
DE-A-32 01 440 offenbart eine manuelle Übersteuerung eines automatischen Getriebesystems.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein manuelles Getriebesystem bereitzustellen, mit Mitteln, die den manuell gewählten Gang automatisch übersteuern, wenn ungünstige Betriebsbedingungen bei dem manuell gewählten Gang eintreten.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeuggetriebe bereitgestellt, umfassend eine Hauptantriebskupplung, ein mehrstufiges Schaltgetriebe, einen Gangschaltungsmechanismus zum Einlegen des betriebsbereiten Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes, einen manuell betätigbaren Gangschalthebel, der dem Bediener die manuelle Wahl des betriebsbereiten Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes ermöglicht, wenn das Getriebe im manuellen Modus arbeitet, und ein elektronisches Steuermittel, welches das Ausrücken und Einrücken der Antriebskupplung beim Anfahren und Anhalten des zugehörigen Fahrzeuges und während der Gangwechsel steuert, und welches den Betrieb des Gangschaltungsmechanismus als Reaktion auf die Bewegungen des Gangschalthebels steuert, wobei das elektronische Steuermittel eine automatische Übersteuerungsfunktion bereitstellt, in welcher, wenn während seines manuellen Modus ein bestimmter Betriebszustand eintritt, das Steuermittel das gegenwärtige, manuell gewählte Übersetzungsverhältnis übersteuert und automatisch ein passenderes Übersetzungsverhältnis für die Betriebszustände wählt;
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel auch in einem automatischen Modus arbeiten kann, in dem das Steuermittel automatisch das betriebsbereite Übersetzungsverhältnis wählt;
bei Bewegung des Gangschalthebels nach der automatischen Wahl eines Übersetzungsverhältnisses, sei es infolge der automatischen Übersteuerungsfunktion oder der Betätigung im automatischen Modus, das automatisch gewählte Übersetzungsverhältnis durch das manuell gewählte Übersetzungsverhältnis übersteuert wird, wobei das manuell gewählte Übersetzungsverhältnis über eine bestimmte Zeitperiode gehalten wird, wonach wieder die automatische Übersteuerungsfunktion oder der automatische Modus aufgenommen wird.
Für gewöhnlich wird der manuelle Modus übersteuert, wenn einer der folgenden vorbestimmten Betriebszustände eintritt:
1. Wenn eine vorbestimmte Motordrehzahl überschritten wird, wird das Gangübersetzungsverhältnis hinaufgeschaltet.
2. Wenn die Motordrehzahl unter einen vorbestimmten Wert fällt (z. B. 1050 U/min) wird das Gangübersetzungsverhältnis hinuntergeschaltet. Das elektronische Steuermittel kann so eingerichtet sein, dass das Hinunterschalten nur dann eintritt, wenn die Motordrehzahl, die sich durch die Wahl des geringeren Gangübersetzungsverhältnisses ergibt, weiterhin unter einem momentanen Grenzwert bleibt (z. B. 1050 + 300 Ulmin).
Die vorliegende Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:
Fig. 1 in schematischer Form die allgemeine Anordnung eines Fahrzeuggetriebes zeigt, welches die vorliegende Erfindung verkörpert.
Fig. 2 in Form eines Fließdiagramms die Kriterien zeigt, die in dem manuellen Übersteuerungsmerkmal verwendet werden.
Fig. 3 schematisch die Erzeugung des Kupplungseingriffssteuersignals zeigt.
Mit Bezugnahme auf Fig. 1 zeigt diese einen Motor 10 mit einem Starter und einem zugehörigen Starterschaltkreis 10a, der durch eine Reibungskupplung 14 mit einem Fünfgang-Synchrongetriebe 12 mit Vorgelege über eine Getriebe- Antriebswelle 15 gekoppelt ist. In dem beschriebenen Beispiel wird Kraftstoff dem Motor durch eine Drosselklappe 16 zugeführt, die ein Drosselventil 18 enthält, welches vom Gaspedal 19 betätigt wird. Die Erfindung ist gleichermaßen bei einem Benzin- oder Dieselmotor mit elektronischer oder mechanischer Kraftstoffeinspritzung anwendbar.
Die Kupplung 14 wird durch eine Kupplungsausrückgabel 20 betätigt, die von einem Nehmerzylinder 22 betrieben wird.
Die Wahl des betriebsbereiten Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes kann manuell oder automatisch gesteuert werden.
Ein Gangschalthebel 24 arbeitet in einer Schaltkulisse 50, die zwei Schenkel 51 und 52 aufweist, die durch eine Querbahn 53 verbunden sind. Wenn sich der Hebel 24 im Schenkel 51 befindet, arbeitet das Getriebe im manuellen Modus und der Hebel 24 ist vorgespannt, so dass er in eine mittlere Position 51a zurückkehrt, wenn er gelöst wird. Jede Bewegung des Hebels 24 aus der mittleren Position 51a in eine Hinunterschalt-Position 51b wählt ein Hinunterschalten um ein Übersetzungsverhältnis von dem gegenwärtigen betriebsbereiten Verhältnis des Schaltgetriebes, und jede Bewegung in eine Hinaufschalt-Position 51c wählt ein Hinaufschalten um ein Übersetzungsverhältnis.
Die Position des Hebels 24 im Schenkel 51 und 52 wird von einer Reihe von Sensoren erfasst (z. B. Mikroschaltern und optischen Sensoren, die um die Schaltkulisse mit Abstand angeordnet sind), die gemeinsam mit 33 bezeichnet sind, und deren Signalausgänge Vs zu der elektronischen Steuereinheit 36 geleitet werden. Die Steuereinheit 36 gibt ihrerseits Signale an einen Gangschaltungsmechanismus 25 aus, der zum Beispiel hydraulische Stößel und elektromagnetische Steuerventile enthält, um die Wählelemente in den Eingriff mit dem gewünschten Schaltgetriebeverhältnis zu bewegen. Ein Beispiel für einen geeigneten Gangschaltungsmechanismus ist in der früheren, gleichzeitig anhängigen UK Patentanmeldung Nr. 9502140.8 der Antragsteller offenbart und beansprucht.
Der Schenkel 52 der Schaltkulisse 50 hat vier Positionen; eine "P"-Position, in welche der Hebel gebracht wird, wenn das Fahrzeug geparkt werden soll, bei Betrieb im automatischen Verhältniswählmodus; eine "R"-Position, in welche der Hebel zur Wahl des Rückwärtsganges gebracht wird; eine "N"-Position, in welche der Hebel zur Wahl des Neutralbereichs gebracht wird, und eine "D"- Position, in welche der Hebel gebracht wird, wenn gewünscht ist, dass das Vorwärtsantriebsverhältnis des Schaltgebtriebes von der Steuereinheit 36 automatisch in Übereinstimmung mit den gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Fahrzeuges gewählt werden sollte.
In der "D"-Position bestimmt die Steuereinheit 36, welches Übersetzungsverhältnis für die gegenwärtigen Fahrzeugsbetriebszustände am besten ist, und gibt geeignete Verhältniswählsignale an den Gangschaltungsmechanismus 25 aus.
Zu Bestimmung des geeigneten Betriebsverhältnisses empfängt die Steuereinheit 36 Signale von einer Mehrzahl von Fahrzeugbetriebsparameter-Sensoren, wie Signale Ve, die zu der Motordrehzahl proportional sind, vom Motordrehzahlsensor 26. Signale Vt werden vom Drosselventilpositionssensor 30 empfangen, die zu der gegenwärtigen Öffnung der Drosselklappe proportional sind, und es ist auch ein Gaspedalpositionssensor 19a vorgesehen, der Gaspedalpositionssensorsignale Va zu der Steuereinheit 36 sendet. In gewissen Ausführungen des Systems kann nur einer der Sensoren 19a und 30 vorgesehen sein. Üblicherweise ist in einer solchen Situation der Sensor 19a vorgesehen.
Die Steuereinheit 36 empfängt auch ein Gangsignal Vg von dem Gangpositionssensor 32, das dem gegenwärtig eingelegten Gangverhältnis entspricht, Signale Vc vom Nehmerzylinderpositionssensor 34, die sich mit der Position des Nehmerzylinders 22 ändern, und Signale Vdp, die zu der Drehzahl der Kupplungsmitnehmerscheibe proportional sind, vom Drehzahlsensor 42, der eigentlich die Drehzahl der Schaltgetriebewelle 15 erfasst (die gleich jener einer Mitnehmerscheibe 40 der Kupplung 14 ist). Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 45, zum Beispiel vom variablen Reluktanz-Typ, ist ebenso vorgesehen, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vv zu der Steuereinheit 36 zu senden. Auch hier kann in einigen Ausführungen der Mitnehmerscheiben-Drehzahlsensor 42 fehlen und die Drehzahl der Mitnehmerscheibe kann von der Steuereinheit 36 aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnis berechnet werden.
Mit der Steuereinheit 36 ist ein Summer 50 verbunden, der den Fahrzeugbetreiber warnt/aufmerksam macht, wenn bestimmte Betriebsbedingungen eintreten. Zusätzlich oder anstelle des Summers 50 kann ein aufleuchtendes Warnlicht (nicht dargestellt) verwendet werden.
Wie zuvor angeführt, steuert die Steuereinheit 36 auch das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 14. Dies erfolgt, indem die Steuereinheit 36 ein Referenzsignal Vr in einem Generator C erzeugt, welches eine gewünschte Motordrehzahl darstellt. Dieses Referenzsignal wird im Komparator A mit dem tatsächlichen Motordrehzahlsignal Ve vom Motordrehzahlsensor 26 verglichen, um ein Fehlersignal E zu erzeugen, das im Komparator B mit dem Kupplungsstellgliedpositionssignal Vc vom Sensor 34 verglichen wird, um ein Kupplungseingriffssteuersignal Vce zu erzeugen, welches die Steuereinheit 36 an die hydraulische Steuerung 38 ausgibt. Der Betrieb einer Steuereinheit 36 in dieser allgemeinen Weise ist zum Beispiel in den früheren Europäischen Patenten 0038113 und 0043660 der Antragsteller ausführlicher beschrieben.
Zusätzlich zu der Steuerung des Einrückens und Ausrückens der Kupplung 14 steuert die Steuereinheit 36 auch die Drosselklappeneinstellung über eine Drosselklappensteuerung 37, wenn ihre Steuerlogik anzeigt, dass eine Übersteuerung der Drosselklappenöffnung, die durch die Betätigung des Gaspedals 19 vom Fahrer eingestellt ist, wünschenswert ist. In einigen Anwendungen kann die Drosselklappensteuerung 37 fehlen oder es kann eine Drehmomentverringerung während der Gangwechsel erreicht werden indem die Motorzeitsteuerung und/oder Kraftstoffversorgung geändert wird (eventuell unter Verwendung eines bestehenden elektronischen Motorbedienungssystems).
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Steuereinheit 36 das manuelle Übersteuerungsprogramm, das schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, in dem, wenn ein vorbestimmter Betriebszustand eintritt, wenn sich das Getriebe in seinem manuellen Übersetzungswählmodus befindet, die Steuereinheit die Steuerung des betriebsbereiten Schaltgetriebeverhältnisses in den automatischen Modus umschaltet und automatisch ein betriebsbereites Verhältnis wählt, das für die gegenwärtigen Fahrzeugbetriebszustände besser geeignet ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kommt es zu einer manuellen Übersteuerung, wenn einer der folgenden vorbestimmten Betriebszustände eintritt:
1. Wenn eine vorbestimmte Motordrehzahl (z. B. 6300 U/min) überschritten wird, wird das Gangübersetzungsverhältnis hinaufgeschaltet.
2. Wenn die Motordrehzahl unter einen vorbestimmten Wert fällt (z. B. 1050 U/min), wird das Gangübersetzungsverhältnis hinuntergeschaltet, vorausgesetzt dass der Anstieg in der Motordrehzahl, der sich aus der Wahl des geringeren Verhältnisses ergibt, weiterhin unter einem im Voraus eingestellten Grenzwert bleibt (z. B. 1050 + 300 U/min).
Dieser im Voraus eingestellte Grenzwert wird festgelegt, um eine Motorbremsung zu verhindern und für die höchstmögliche Gangaufnahme zu sorgen. In einigen Ausführungen der Erfindung kann dieser im Voraus festgelegte Grenzwert fehlen; so dass das Hinunterschalten ausgeführt wird, egal, welcher Wert der Motordrehzahl sich dadurch ergibt. Eine Verwendung dieser Ausführungsform ist es, für eine Motorbremsung in Notfällen zu sorgen.
Der Test der obengenannten Bedingung 1 wird im Kasten C von Fig. 2 durchgeführt, und die Tests für Bedingung 2 werden in den Kästen Y und Z von Fig. 2 durchgeführt. Kasten Z entfällt, wenn der im Voraus eingestellte Motordrehzahl-Grenzwert nicht erforderlich ist.
Wie offensichtlich ist, kann der Betreiber, wenn er den gegenwärtig von der Steuerung 36 gewählten Gang übersteuern will (egal, ob diese im normalen automatischen Modus oder im manuellen Übersteuerungszustand arbeitet), dies tun, indem er den Hebel 24 in die richtige Position 51b oder 51c in der Schaltkulisse 50 bewegt, wonach dieser Gang über eine bestimmte Zeitperiode gehalten wird, bevor die beiden obengenannten Zustände erneut geprüft werden.
Obwohl die Erfindung zuvor im Zusammenhang mit einem Getriebe beschrieben wurde, das sowohl einen manuellen als auch automatischen Betriebsmodus aufweist, ist offensichtlich, dass sie bei Getrieben ausgeführt werden kann, die über keinen automatischen Modus verfügen, und bei welchen das betriebsbereite Übersetzungsverhältnis vom Betreiber durch Bewegen des Schalthebels 24 gewählt wird, woraufhin die elektronische Steuerung die notwendigen Signale an den Gangschaltungsmechanismus 25 ausgibt, um das gewählte Verhältnis einzurücken. Bei einer solchen Anordnung ist das elektronische Steuermittel zur Übersteuerung des Übersetzungsverhältnisses angeordnet, das gegenwärtig von dem Betreiber gewählt ist, wenn die zuvor beschriebenen, im Voraus festgelegten Betriebszustände eintreten.

Claims

1. Fahrzeuggetriebe, umfassend eine Hauptantriebskupplung (14), ein mehrstufiges Schaltgetriebe (12), einen Gangschaltungsmechanismus (25) zum Einlegen des betriebsbereiten Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes, einen manuell betätigbaren Gangschalthebel (249), der dem Bediener die manuelle Wahl des betriebsbereiten Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes ermöglicht, wenn das Getriebe im manuellen Modus arbeitet, und ein elektronisches Steuermittel (36), welches das Ausrücken und Einrücken der Antriebskupplung beim Anfahren und Anhalten des zugehörigen Fahrzeuges und während der Gangwechsel steuert, und welches den Betrieb des Gangschaltungsmechanismus (25) als Reaktion auf die Bewegungen des Gangschalthebels (24) steuert, wobei das elektronische Steuermittel (36) eine automatische Übersteuerungsfunktion bereitstellt, in welcher, wenn während seines manuellen Modus ein bestimmter Betriebszustand eintritt, das Steuermittel (36) das gegenwärtige, manuell gewählte Übersetzungsverhältnis übersteuert und automatisch ein passenderes Übersetzungsverhältnis für die Betriebszustände wählt;

dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (36) auch in einem automatischen Modus arbeiten kann, in dem das Steuermittel automatisch das betriebsbereite Übersetzungsverhältnis wählt;

bei Bewegung des Gangschalthebels (24) nach der automatischen Wahl eines Übersetzungsverhältnisses, sei es infolge der automatischen Übersteuerungsfunktion oder der Betätigung im automatischen Modus, das automatisch gewählte Übersetzungsverhältnis durch das manuell gewählte Übersetzungsverhältnis übersteuert wird, wobei das manuell gewählte Übersetzungsverhältnis über eine bestimmte Zeitperiode gehalten wird, wonach wieder die automatische Übersteuerungsfunktion oder der automatische Modus aufgenommen wird.

2. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersteuerung erfolgt, wenn eine vorbestimmte Motordrehzahl überschritten wird, unter welchen Umständen ein Hochschalten des Übersetzungsverhältnisses durch das elektronische Steuermittel (36) ausgeführt wird.

3. Getriebe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersteuerung erfolgt, wenn die Motordrehzahl unter einen bestimmten Wert fällt, unter welchen Umständen ein Herunterschalten des Übersetzungsverhältnisses durch das elektronische Steuermittel (36) ausgeführt wird.

4. Getriebe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Herunterschalten erst dann ausgeführt wird, wenn die erhaltene Motordrehzahl unter einem im Voraus eingestellten Wert bleibt.