DE69604654T2

DE69604654T2 - Steuersystem für mechanisches getriebe mit einrichtung zur vermeidung von radschlupf

Info

Publication number: DE69604654T2
Application number: DE69604654T
Authority: DE
Inventors: Van Adriana Le
Original assignee: Magneti Marelli France SAS
Current assignee: Marelli France SAS
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2016-04-04
Also published as: WO1996031360A1; BR9604868A; US6015364A; DE69604654D1; EP0819066A1; ES2138335T3; FR2732277A1; EP0819066B1; FR2732277B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Getriebe für Kraftfahrzeuge.
Es ist bekannt, daß heutzutage auf dem Markt Fahrzeuge vorhanden sind, welche mit sogenannten mechanischen Getrieben und sogenannten automatischen Getrieben ausgestattet sind.
In dem Fall der mechanischen Getriebe wird der eingeschaltete Getriebegang eindeutig von dem Fahrer mit Hilfe eines dafür eingerichteten Schalthebels gewählt und die Getriebeschaltungen werden mechanisch und direkt von dem Schalthebel gesteuert.
Dahingegen hat der Fahrer in dem Fall der automatischen Getriebe über die Schrägstellung eines Hebels nur die Möglichkeit, eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrart (kleine oder große Geschwindigkeit) und den Leerlauf oder die Getriebefeststellung im Leerlauf (manchmal "Parkposition" genannt) zu wählen. Auf dieser Basis steuert ein Modul automatisch das Getriebe sowohl in dem einen Bewegungssinn als auch in dem anderen, d. h. sowohl in dem Sinn des Hochschaltens der Gänge als auch in dem Sinn deren Herunterschaltens, ohne daß der Fahrer somit eine genaue Gangwahl bestimmen kann.
Automatische Getriebe werden von gewissen Fahrern sehr geschätzt. Jedoch herrscht über automatische Getriebe keine Einstimmigkeit. Insbesondere der lateinische Markt nimmt diese wenig an.
Das Dokument EP-A-0543255 beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung der Öffnung einer Ventilklappe für manuelle Schaltgetriebe in Fahrzeugen, gemäß welchem eine Einstellbeschleunigung abhängig von dem Reibungskoeffizienten u (mü) der Straße berechnet wird. Eine zweite Ventilklappe wird automatisch betätigt, um diese Beschleunigung während des Anfahrens oder während einer Gangumschaltung durchzuführen. Diese Steuerung umfaßt ebenfalls Fühler für die Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeit des Getriebes und für den eingelegten Gang und einen Positionsfühler für die Schaltung und den Winkel des Gaspedals.
Das Dokument EP-A-0503942 beschreibt eine automatische Übertragungssteuerung, bei welcher, wenn eine geringe Haftung erfaßt wird, automatisch durch ein ABS oder durch Blockierung der Räder (18) das Einlegen des ersten Ganges unmöglich gemacht wird.
Seit einigen Jahren haben gewisse Unternehmen Fahrzeuge vorgeschlagen, welche mit sogenannten automatisierten mechanischen Getrieben ausgestattet sind.
In der anliegenden Abb. 1 ist die klassische allgemeine Struktur eines solchen automatisierten mechansichen Getriebesystems schematisiert.
Dieses Systeme weisen klassische mechanische Getriebe 10 auf, welche mit Wirkgliedern 20, und zwar allgemein Flüssigkeitswirkgliedern oder -servosteuerungen, ausgestattet sind, welche dafür geeignet sind, auf das Getriebe 10 einzuwirken, um Gangwechsel auf der Basis von Befehlen auszuführen, welche von einer Schalteinheit 30 ausgesandt werden. Diese Schalteinheit 30 weist einen Schalthebel 32 zur manuellen Betätigung und Schaltwandler 34, welche empfindlich auf die Verschiebung des Schalthebels 32 reagieren, um Umschaltungen der Gänge des Getriebes zu definieren, auf. Die Schalteinheit 30 ist mit einem elektronischen Modul 40 verbunden, welches die zuvor genannten von den Schaltwandlern 34 erzeugten Umschaltungen empfängt. Das elektronische Modul 40 steuert die mit dem Getriebe 10 verbundenen Wirkglieder 20 fern. Außerdem ist das elektronische Modul 40 allgemein mit Fühlern, beispielsweise einem Geschwindigkeitsfühler 50 des Fahrzeugs, verbunden, so daß das elektronische Modul 40 die Ausführung der von der Schalteinheit 30 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausgesandten Umschaltungen durch die Wirkglieder 20 steuert. Dafür überträgt das elektronische Modul 40 die von der Schalteinheit 30 ausgegebenen Umschaltungen nur dann auf die Wirkglieder 20, wenn diese Umschaltungen mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs vereinbar sind.
Der Fahrer bleibt somit Herr über den eingelegten Gang, da er auf den Hebel 32 einwirkt, um eine Änderung dieses Ganges zu bewirken (in dem Sinn eines Ganghochschaltens oder in dem Sinn eines Gangrunterschaltens, oder ein Rückwärtsgangeinlegen). Das elektronische Modul 40 steuert jedoch die Gesamtheit des Systems und ermöglicht nur dann den Gangwechsel, wenn die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs mit diesem Wechsel vereinbar sind.
Solche automatisierten mechanischen Getriebesysteme bieten zahlreiche Vorteile bezüglich der vorherigen bekannten Anordnungen:
- sie ermöglichen, den Fahrkomfort zu verbessern,
- sie ermöglichen, das Kupplungsfußpedal, wie in dem Fall eines automatischen Getriebes, wegzulassen,
- sie ermöglichen den Gangwechsel bei getretenem Gaspedal, wenn eine Integration mit der Motorschaltung vorgesehen ist,
- sie ermöglichen einen Zwischenpreis zwischen einem mechanischen und einem automatischen Getriebe,
- sie erhalten vollständig die Freude am Fahren,
- sie ermöglichen den Verbrauch, die Leistung und die Beanspruchung des Motors bezüglich einem mechanischen Getriebe zu verbessern,
- sie verlängern die Haltbarkeit der verschiedenen Organe,
- sie ermöglichen, die Fahrsicherheit bezüglich eines mechanischen Getriebes zu verbessern, und
- sie sind mit den klassischen mechanischen Getrieben kompatibel.
Jedoch trotz aller dieser Vorteile haben die automatisierten mechanischen Getriebesysteme bis heute keine weite Verbreitung gefunden.
Die vorliegende Erfindung hat jetzt zum Ziel, die automatisierten mechanischen Getriebesysteme zu verbessern.
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung dank einem automatisierten mechanischen Getriebesystem, wie in dem anliegenden Anspruch 1 definiert, erreicht.
Weitere Eigenschaften, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und bezüglich der beispielhaft, nicht begrenzend gegebenen anliegenden Zeichnungen hervorgehen, bei welchen:
- die zuvor beschriebene Abb. 1 schematisch in Form von funktionellen Blöcken ein automatisiertes mechanisches Getriebesystem gemäß dem Stand der Technik darstellt,
- Abb. 2 eine schematische Ansicht eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
- Abb. 3 ein Blockschaltbild eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
- Abb. 4 ein Fließdiagramm der Funktionsweise im Automatikmodus gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
- Abb. 5 ein Kartierungsbeispiel der Funktionsweise im Automatikmodus darstellt, und
- Abb. 6 ein Schaltsteuerschema darstellt.
In der anliegenden Abb. 2 ist eine Allgemeinansicht des automatisierten mechanischen Getriebesystems gemäß der vorliegenden Erfindung zu sehen, welches hauptsächlich aufweist:
- einen Verbrennungsmotor 110,
- ein mechanisches Getriebe 100,
- zwei Wirkglieder oder Stellantriebe 200 und 202, welche auf dem Gehäuse des Getriebes 100 angeordnet sind, um jeweils den mechanischen Schalt-/Auskupplungsvorgang der Getriebegänge und den mechanischen Auswahlvorgang des Getriebegangs zu gewährleisten,
- ein zusätzliches Wirkglied oder einen Stellantrieb 204, welcher mit dem Schalt- /Auskupplungssystem verbunden ist, um dieses zu steuern,
- eine Schalteinheit 300, welche einen Schalthebel 320 zur manuellen Betätigung und Schaltwandler 340 aufweist, welche empfindlich auf die Verschiebung des Schalthebels 320 reagieren, um Umschaltungen der Gänge des Getriebes zu definieren,
- ein elektronisches Modul 400, welches die zuvor genannten, von den Schaltwandlern 340 erzeugten Umschaltungen empfängt und die mit dem Getriebe 100 und der Schaltung verbundenen Wirkglieder 200, 202 und 204 über eine hydraulische Zentraleinheit 210 fernsteuert.
Das elektronische Modul 400 kann mit einem einfachen Drehzahlfühler 120 für den Motor des Fahrzeugs verbunden sein, so daß das elektronische Modul 400 die Ausführung der von der Schalteinheit 300 ausgegebenen Umschaltungen der Getriebegänge abhängig von der Motordrehzahl über die Wirkglieder 200, 202 und 204 steuert.
Vorzugsweise ist das elektronische Modul 400 jedoch auch direkt mit der Rechnereinheit 500 für die Steuerung des Motors verbunden.
Das Modul 400 kann somit aus den auf der Rechnereinheit 500 verfügbaren Informationen (insbesondere augenblicklicher Motordrehmoment, Motordrehzahl - d. h. Umdrehungsgeschwindigkeit - und Drehzahl am Ausgang des Getriebes) Nutzen ziehen und ebenfalls diese letztere fernsteuern, um die Motordrehzahl zu steuern, indem z. B. auf die Steuerung der Lufteinlaßklappe 510 oder auch auf die Einspritzsteuerung eingewirkt wird. Insbesondere während der Umschaltungen der Getriebegänge steuert das Modul 400 die Rechnereinheit 500 fern, so daß diese letzte eine Steuerung des Motors in Abhängigkeit von der gelieferten Umdrehungsgeschwindigkeit oder Drehzahl vornehmen kann, um Stöße oder Vibrationen während den Gangwechseln zu vermeiden.
Das Zusammenwirken zwischen dem Modul 400 und der Rechnereinheit 500 steuert vorzugsweise jede Getriebegangumschaltung in Form einer Abfolge der vier nachfolgenden Schritte:
1) In einem ersten Schritt fordert das Modul 400 von der Rechnereinheit 500, die von dem Motor gelieferte Drehzahl zu verringern, und steuert dann die Auskupplung,
2) in einem zweiten Schritt kuppelt das Modul 400 den zuvor eingelegten Getriebegang aus,
3) in einem dritten Schritt steuert das Modul 400 die Auswahl, die Synchronisierung und das Einlegen des neuen ausgewählten Getriebegangs fern (in Getrieben ohne Synchronisierung, wird das Einlegen des Gangs nur dann vorgenommen, wenn die Umdrehungen des Grunddrehmomentes des Getriebes die erforderliche Drehzahl erreicht haben),
4) in einem vierten Schritt fordert das Modul 400 von der Rechnereinheit 500 die Wiederherstellung der Motordrehzahl und steuert die Schaltung.
Das Schaltbild des Systems ist in größeren Einzelheiten in der anliegenden Abb. 3 dargestellt.
In dieser Abb. 3 sind außer den zuvor bezüglich der Abb. 2 beschriebenen Elemente die folgenden Elemente zu sehen:
- eine mit dem Modul 400 verbundene Anzeigevorrichtung 410, um zur Information des Fahrers den eingelegten Getriebegang anzuzeigen,
- ein Gaspedal 520, welches mit einem mit dem Modul 400 und der Rechnereinheit 500 verbundenen Positionsfühler 522 verbunden ist,
- ein hydraulischer Antriebsblock 212, welcher mit Druck-/Ölstandsfühlern 214, welche mit dem Modul 400 verbunden sind, und Steuerelektroventilen 216 verbunden ist, welche von dem Modul 400 ferngesteuert werden, und welche die Wirkglieder 200, 202 und 204 steuern,
- mit diesen Wirkgliedern 200, 202 und 204 und dem Modul 400 verbundene Positionsfühler 206, um die tatsächliche Position der Wirkglieder zu kontrollieren,
- Umdrehungsfühler 102, welche am Eingang und am Ausgang des Getriebes 100 angeordnet und mit dem Modul 400 verbunden sind, und
- eine Schnittstellenvorrichtung 530, welche zwischen der Rechnereinheit 500 und dem Motor 110 angeordnet ist, um den elektrischen Ausgang der Rechnereinheit 500 in einen Öffnungsbefehl für die Lufteinlaßsteuerklappe (Ventilklappe) umzuwandeln.
Die allgemeine Funktionsweise des soeben beschriebenen Systems ist die folgende.
Der von dem Fahrer betätigte Schalthebel 320 übermittelt dem Modul 400 über die Fühler 340 den Wunsch des Fahrers. Nachdem die Berechtigung der Forderung des Fahrers überprüft wurde, nimmt das Modul 400 die so geforderte Umschaltung des Gangs vor.
Das Modul 400 steuert die Elektroventile 216 zur Steuerung der Schaltung, der Auswahl und des Gangeinlegens und wirkt mit der Rechnereinheit 500 zur Motorsteuerung zusammen, um den Drehmoment und die Motordrehzahl während des Geschwindigkeitswechsels in geeigneter Weise zu steuern.
Die Steuerungen werden von den Positionsfühlern 206 auf den Stellantrieben 200, 202 und 204 und den Motordrehzahlfühlern 102 und 120 am Eingang und Ausgang des Getriebes 100 bestätigt.
Der in dem Getriebe 100 eingelegte, absolute Gang wird auf der Anzeigevorrichtung 410 angezeigt.
Es werden jetzt drei zusätzliche wichtige Eigenschaften der vorliegenden Erfindung präzisiert werden.
Gemäß einer ersten dieser zusätzlichen Eigenschaften der Erfindung besitzt das Modul 400 Vorrichtungen 420, welche dafür eingerichtet sind, einen automatischen Funktionsmodus für die Umschaltung der Gänge des Getriebes 100 fernzusteuern. Wenn die Vorrichtungen 420 aktiviert sind, werden die Getriebegangumschaltungen von dem Modul 400 selbst und nicht von dem Fahrer initiiert und ausgelöst.
Dafür weisen die Vorrichtungen 420 vorzugsweise einen Speicher auf, welcher die Informationen speichert, welche für die Sicherstellung der Getriebegangumschaltungen notwendig sind, insbesondere die Kartierungen der Umschaltungen abhängig von der Position des Gaspedals 520, der Motordrehzahl und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Die Qualität der Gangumschaltung in diesem Automatikfunktionsmodus berücksichtigt die Tatsache, daß das System auf ein traditionelles mechanisches Getriebe mit getrennten Gängen einwirkt.
In der anliegenden Abb. 5 ist ein nicht begrenzendes, in den Vorrichtungen 420 enthaltenes Kartierungsbeispiel einer Getriebegangumschaltung in Abhängigkeit von der Position des Gaspedals 520, der Motordrehzahl und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs dargestellt. In Abb. 5 sind die Gangumschaltungskurven mit dicken Strichen dargestellt, während die Getriebegangkurven mit dünnen Strichen dargestellt sind.
Wenn das System in dem automatischen Funktionsmodus arbeitet, werden die Gänge automatisch ohne Eingreifen des Fahrers gemäß den in der Abb. 5 dargestellten Kartierungen umgeschaltet.
Es kann sich um für dem Fachmann klassische Kartierungen für automatische Getriebe handeln.
Die Vorrichtungen 420 des Moduls 400 ermöglichen vorzugsweise die Speicherung von drei Kartierungsfamilien entsprechend den Fahrbedingungen: wirtschaftlich, bequem und sportlich, ermöglichen aber nicht deren selbstanpassende Steuerung. Die Auswahl zwischen diesen drei Kartierungsfamilien wird von dem Fahrer, z. B. mit Hilfe eines Wahlschalters, getroffen.
Die in der Abb. 5 gegebenen Zahlenwerte müssen ausschließlich als beispielhaft betrachtet werden. In der Praxis müssen die Kurven für jede Anwendung (Fahrzeugart) speziell definiert werden.
Genauer kann die Umschaltung in den Automatikmodus entweder a) manuell mit Hilfe einer dem Fahrer zur Verfügung stehenden Steuerung 322 oder b) automatisch vorgenommen werden.
Die dem Fahrer zur Verfügung stehende Steuerung 322 ist vorzugsweise von einem monostabilen Schalter gebildet, welcher z. B. auf dem Hebel 320 angeordnet ist. Durch die Betätigung dieser Steuerung 322 kann der Fahrer über die Umschaltung in den Automatikmodus entscheiden.
Vorzugsweise definiert die Betätigung der Steuerung 322 einen vorübergehenden Automatikbetrieb. D. h., daß das Modul 400 die automatische Fernsteuerung der Gangumschaltung erst nach der Betätigung der Steuerung 322 übernimmt. Außerdem behält das Modul 400 solange den automatischen Funktionsmodus bei, wie der Fahrer nicht auf den Schalthebel 320 für die Gangumschaltung einwirkt, und verläßt diesen automatischen Funktionsmodus bei einer solchen Betätigung des Hebels 320.
Das Organigramm entsprechend einem solchen von dem Fahrer eingestellten automatischen Funktionsmodus ist schematisch in der anliegenden Abb. 4 illustriert.
Bei der Durchsicht dieses Organigramms wird klar, daß der Übergang von dem automatischen Modus in den "manuellen" Modus, d. h. zur Fernsteuerung durch den Hebel 320, ausschließlich auf die Initiative des Fahrers hin durchgeführt wird. Sobald der Fahrer den Hebel 320 betätigt, geht das Modul 400 in den manuellen Modus über, wobei das Einlegen des höheren Gangs oder des niedrigeren Gangs als derjenige, in welchem sich das Getriebe 100 im automatischen Modus befand, veranlaßt wird. Die Befehle Leerlauf oder Rückwärtsgang wirken auch unmittelbar (um folglich von dem Automatikmodus in den Normalmodus überzuwechseln), wenn die Umschaltungsbedingungen erfüllt sind. Es gibt jedoch eine Ausnahme von der o. g. Regel: wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet oder Parkvorgänge ausgehend von dieser Stillstandsposition durchgeführt werden, bleibt das System trotz Betätigen des Hebels durch den Fahrer zur Auswahl eines Vorwärts- oder eines Rückwärtsgangs im Automatikmodus.
Als Variante kann der Übergang von dem Automatikmodus in den manuellen Modus auch durch Betätigung der Steuerung 322 (z. B. ein monostabiler Schalter) durchgeführt werden.
Der Vorteil der Verwendung eines monostabilen Schalters für die Steuerung des Automatikmodus liegt insbesondere darin, daß der Fahrer nicht mehrere Handgriffe ausführen muß, um in den manuellen Modus zurückzukehren.
Wenn der Fahrer den Automatikmodus verläßt, bricht das Modul 400 eine eventuelle Gangumschaltung, welche gerade im Moment der Betätigung des Hebels 320 ausgeführt werden soll, ab.
Vorzugsweise behält das System bei Ziehen des Zündschlüssels den zuvor bestehenden Funktionsmodus bei.
Der automatische Übergang in den automatischen Funktionsmodus wird von einer Untereinheit von Vorrichtungen 420 veranlaßt, wenn das Modul 400 keine Wünsche des Fahrers mehr erkennt, welche über die Betätigung des Hebels 320 ausgedrückt werden.
In diesem. Fall ist der Automatikmodus vorzugsweise ein eingeschränkter Funktionsmodus, bei welchem das Modul 400 die Möglichkeiten der Schaltung der Getriebegänge begrenzt, indem es z. B. ausschließlich die Umschaltungen bis in den dritten Gang für ein 5-Gang-Getriebe ermöglicht. Ein solch eingeschränkter Modus ist insbesondere ein Anreiz für den Fahrer, sich in eine Kundendienstwerkstatt zu begeben, um die Ursachen des Erkennungsdefektes bei den von den Wandlern 340 ausgegebenen Befehlen zu identifizieren und zu beheben.
Gemäß einer zweiten dieser zusätzlichen Eigenschaften der Erfindung weist das Modul 400 Vorrichtungen 430 auf, welche dafür eingerichtet sind, das automatische Einlegen des ersten Gangs zu veranlassen, wenn das System den Stillstand des Fahrzeugs bei laufendem Motor 110 mit einem anderen Getriebegang als der Leerlauf oder Rückwärtsgangposition erfaßt.
Diese Vorrichtungen 430 ermöglichen insbesondere bei einem Stillstand, z. B. an einer dreifarbigen Ampel, ein unmittelbares Anfahren, welches über das Gaspedal 520 gesteuert wird.
Vorzugsweise weist das System außerdem eine Vorrichtung 440, und zwar z. B. eine akustische Vorrichtung auf, welche dafür eingerichtet ist, den Fahrer vor gefährlichen Situationen, z. B. der Art Fahrzeug im Stillstand mit laufendem Motor und mit eingelegtem ersten Gang, aber mit offener Fahrzeugtür, zu warnen.
Das System berücksichtigt, daß sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, wenn die Motordrehzahl (von dem Fühler 120 erfaßt) und die Drehzahlen am Eingang und am Ausgang des Getriebes 100 (von den Fühlern 102 erfaßt) während eines zuvor definierten Zeitraums T unterhalb eines Mindestschwellenwertes liegen.
Dieser Parameter T ist entsprechend dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines ABS- Systems unterschiedlich gestaltbar.
Wenn das Fahrzeug nicht mit einem ABS-System ausgestattet ist, ist der Zeitraum T länger, um den Stillstand des Fahrzeugs nicht mit einer Dauer des Durchdrehens der blockierten Räder z. B. auf Glatteis zu verwechseln.
Gemäß einer typischen Einsatzweise sind die Vorrichtungen 430 dafür eingerichtet, das automatische Einlegen des ersten Gangs zu veranlassen, wenn:
- der Hebel 320 in Ruheposition ist, und
- sich das System nicht im automatischen Funktionsmodus befindet, und
- der eingelegte Gang ein Gang ist, welcher einem höheren Gang als dem ersten entspricht, und
- die Motordrehzahl oberhalb eines Schwellenwertes von z. B. 400 Umdrehungen/min liegt, und
- die Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes 100 unterhalb eines Schwellenwertes von z. B. 200 Umdrehungen/min liegt, und
- die Drehzahl der Abtriebswelle des Differentials unterhalb eines Schwellenwertes von z. B. 50 Umdrehungen/min liegt.
Die Vorrichtungen 430 veranlassen das Einlegen des ersten Gangs, indem sie hintereinander fernsteuern:
- das Auskuppeln des vorherigen Gangs (Gang 2 bis 5)
- die Auswahl der Stufe, welche den ersten Gang enthält, und
- das Einlegen des ersten Gangs.
Während aller dieser Vorgänge bleibt die Schaltung offen.
Gemäß einer dritten dieser zusätzlichen Eigenschaften der Erfindung besitzt das Modul 400 Vorrichtungen 450, welche dafür eingerichtet sind, einen Zustand der geringen Haftung der Räder des Fahrzeugs zu erfassen, und im Zuge einer solchen Erfassung eine Steuerung durch das Modul 400 zu bewirken, welche geeignet ist, Mindeständerungen des den Rädern übermittelten Motordrehmomentes sicherzustellen.
Vorzugsweise führen die Vorrichtungen 450 diese Steuerung durch eine unterschiedliche Parametrierung der folgenden Grundsätze durch:
- eine von der Rechnereinheit 500 angeforderte Absenkung des Motordrehmomentes vor der Gangumschaltung,
- das Auskuppeln vor der Gangumschaltung
- das Einkuppeln des Gangs nach der Gangumschaltung,
- die von der Rechnereinheit 500 angeforderte Wiederherstellung des Motordrehmomentes nach der Gangumschaltung, und
- das Einkuppeln während des Anfahrens des Fahrzeugs.
Außerdem sind die Vorrichtungen 450 vorzugsweise dafür eingerichtet, automatisch den Übergang in den zweiten Gang bei Stillstand des Fahrzeugs zu bewirken, wenn geringe Haftungszustände erfaßt werden.
Es ist festzustellen, daß der Zeitaufwand für die Umschaltung des Gangs mit dem zuvor genannten Verfahren größer wird. Dennoch bleibt der Zeitraum des Traktionsverlustes während der Gangumschaltung unverändert, denn dieser Zeitraum betrifft ausschließlich die Vorgänge: Auskuppeln, Auswählen, Einkuppeln, welche die übertragenen Änderungen des Motordrehmomentes nicht beeinflussen.
Die Zeitraume für Absenkung/Wiederherstellung des Drehmomentes und Auskuppeln/Einkuppeln sind länger bezüglich des normalen Haftungsmodus und unterschiedlich (länger) beim Herunterschalten in bezug zum Hochschalten der Gänge.
Das Wechseln in den Modus der geringen Haftung kann entweder a) manuell durch Betätigung einer geeigneten Steuerung 323 durch den Fahrer oder b) automatisch erfolgen.
Die Steuerung 323 ist vorzugsweise von einem bistabilen Schalter mit zwei Positionen gebildet: einer ersten Position entsprechend einem Funktionsmodus der geringen Haftung und einer zweiten Position entsprechend einem normalen Funktionsmodus.
Wenn die Vorrichtungen 450 den Übergang der Steuerung 323 in die erste Position erfassen, d. h. daß sie den Modus der sogenannten geringen Haftung der Räder erfassen, leiten sie direkt die Steuerung ein, welche geeignet ist, Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sicherzustellen.
Die Vorrichtungen 450 besitzen eine Untereinheit, welche dafür eingerichtet ist, eine Situation der "blockierten Räder", z. B. durch Abfrage eines entsprechenden Ausgangs an einer ABS- Rechnereinheit, zu erfassen und als Folge automatisch den Übergang in den Modus der geringen Haftung fernzusteuern.
Ausgehend von einem Modus der geringen Haftung kann die Rückkehr in den normalen Haftungsmodus entweder a) manuell mit Hilfe der Steuerung 323 (hierfür betätigt der Fahrer den Schalter 323, um ihn in die zweite Position zurückzubringen) oder b) automatisch (in diesem Fall führt das Modul 400 das System automatisch in den Normalmodus zurück, wenn es kein Signal der "blockierten Räder" empfängt) erfolgen.
Vorzugsweise wird die mit dem Motor 110 verbundene Schaltung in einer Schleife ohne Ausgang von dem Modul 400 gemäß einem Algorithmus der Art PI (Proportional Integral) gemäß dem in der Abb. 6 illustrierten Steuerschema gesteuert, Bezugnehmend auf Abb. 6 nennt man:
- Δω · rif: eine zu erreichende Einstellgröße, welche gleich der Differenz ist, die sich zwischen einer Einstellmotordrehzahl ωmot und der Einstelldrehzahl der Antriebswelle des Getriebes ω1 ergibt; der Wert Δω · rif entspricht einem Parameter, welcher dem System von dem Modul 400 in Abhängigkeit von der Position des Gaspedals und der laufenden Gangumschaltung zugewiesen wird,
- X · rif: die von dem Schaltstellantrieb 204 abgeleitete Position. Dies ist ein Parameter, welcher dem System in Abhängigkeit von der Position des Gaspedals und der laufenden Gangumschaltung zugewiesen wird (zu erreichendes Ziel).
PI: der Steueralgorithmus der Art PI
i: der Steuerstrom des Schaltelektoventils
EV: das Schaltelektroventil
Istwert X: die Position des Schaltstellantriebs 204, welche von dem mit diesem verbundenen Positionsfühler gemessen wird,
Istwert ωMOT: die gemessene Motordrehzahl
Istwert ω1: die gemessene Drehzahl der Antriebswelle
Istwert Δω ·: die Differenz, welche sich aus der gemessenen Motordrehzahl und der gemessenen Drehzahl der Antriebswelle ergibt.
Wie in Abb. 6 zu sehen ist, weist der Schaltregelkreis auf:
- ein Addierwerk 401, welches die Summierung der zuvor genannten Parameter Istwert Δω · sicherstellt,
- ein Rechenmodul 402, welches das Ausgangssignal des Addierwerks 401 bis zu einer Grenze X · rif max integriert und an seinem Ausgang X · rif liefert,
- ein Addierwerk 403, welches die Summierung der Signale X · rif und des Istwertes X · sicherstellt (wobei dieser letztere Wert gleich dem Differentialquotienten des gemessenen Signals X ist, welches von dem mit dem Schaltstellantrieb 204 verbundenen Fühler erzeugt wird),
- ein Rechenmodul 404, welches den Steueralgorithmus der Art PI auf das von dem Addierwerk 403 ausgegebene Signal anwendet, und an seinem Ausgang den Steuerstrom i für das Schaltelektroventil erzeugt,
- das von dem Strom i ferngesteuerte Elektroventil EV
- den Schaltstellantrieb 204, welcher mit dem Positionsfühler ausgestattet ist, welcher das gemessene Signal X liefert,
- ein Rechenmodul 405, welches den Differentialquotienten Istwert X des von diesem Fühler erzeugten Signals berechnet, und
- ein Rechenmodul 406, welches die abgeleitete Differenz Istwert Δω zwischen der gemessenen Motordrehzahl Istwert ωMOT und der gemessenen Drehzahl der Antriebswelle ω1 berechnet.
Der Modus der geringen Haftung wird erreicht, indem den Parametern Δω · rif und X adäquate Werte derart gegeben werden, daß sich die Schaltung langsamer schließt und Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sichergestellt werden.

Claims

1. Automatisiertes mechanisches Getriebesystem mit Vorrichtungen (450), welche dafür eingerichtet sind, einen Modus der geringen Haftung der Räder des Fahrzeugs zu steuern und zu erfassen und im Zuge einer solchen Erfassung eine Steuerung einzustellen, welche geeignet ist, Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß es Vorrichtungen (450) aufweist, welche dafür eingerichtet sind, einen Modus der geringen Haftung der Räder des Fahrzeugs zu erfassen und im Zuge einer solchen Erfassung eine Steuerung einzustellen, welche geeignet ist, Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sicherzustellen durch eine unterschiedliche Parametrierung der Gesetzmäßigkeiten:

- einer von einer Rechnereinheit (500) zur Motorsteuerung geforderten Absenkung des Motordrehmomentes vor der Gangumschaltung,

- des Auskuppelns vor der Gangumschaltung

- des Einkuppelns des Gangs nach der Gangumschaltung,

- der vor der Rechnereinheit (500) geforderten Wiederherstellung des Motordrehmomentes nach der Gangumschaltung, und

- des Einkuppelns während des Anfahrens des Fahrzeugs.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Vorrichtungen (450) aufweist, welche dafür eingerichtet sind, einen Modus der geringen Haftung der Räder des Fahrzeugs zu erfassen und automatisch das Umschalten in den zweiten Gang bei Stillstand des Fahrzeugs zu veranlassen, wenn die Bedingungen der geringen Haftung erfaßt werden.

3. System gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Vorrichtungen (323) zur manuellen Betätigung aufweist, welche geeignet sind, Vorrichtungen (450) zu aktivieren, welche dafür eingerichtet sind, einen Modus der geringen Haftung der Räder des Fahrzeugs zu erfassen und im Zuge einer solchen Erfassung eine Steuerung einzustellen, welche geeignet ist, Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sicherzustellen.

4. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (323) zur manuellen Betätigung von einem bistabilen Schalter mit zwei Positionen gebildet sind: einer ersten Position entsprechend einem Funktionsmodus der geringen Haftung und einer zweiten Position entsprechend einem normalen Funktionsmodus.

5. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Vorrichtungen aufweist, um eine Situation der "blockierten Räder" zu erfassen und dann automatisch Vorrichtungen (450) zu aktivieren, welche dafür eingerichtet sind, eine Steuerung einzustellen, welche geeignet ist Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sicherzustellen.

6. System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Erfassung einer Situation der "blockierten Räder" eine Abfrage eines an der ABS-Rechnereinheit entsprechenden Ausgangs durchführen.

7. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung in geschlossener Schleife ohne Ausgang von einem Algorithmus der Art proportional integral gesteuert wird.

8. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltregelkreis aufweist:

- ein Addierwerk (401), welches die Summierung eines Einstellwertes Δω · rif sicherstellt, welcher gleich der abgeleiteten Differenz zwischen einer Einstellmotordrehzahl und der Einstelldrehzahl der Antriebswelle des Getriebes ist

- ein Modul (402), welches das Ausgangssignal des zuvor genannten Addierwerks (401) bis zu einer Grenze X · rif max integriert,

- ein Addierwerk (403), welches die Summierung zwischen dem Ausgang des zuvor genannten Rechenmoduls und dem Differentialquotienten eines von einem mit dem Schaltstellantrieb (204) verbundenen Fühlers erzeugten Signals sicherstellt,

- ein Rechenmodul (404), welches den Steueralgorithmus der Art proportional integral auf das von dem zuvor genannten Addierwerk (403) ausgegebene Signal anwendet, und an seinem Ausgang einen Steuerstrom i für das Schaltelektroventil erzeugt,

- das Schaltelektroventil EV,

- den Schaltstellantrieb (204),

- ein Modul (405), welches den Differentialquotienten des von dem mit dem Schaltstellantrieb (204) verbundenen Fühler erzeugten Signals berechnet, und

- ein Rechenmodul (406), welches die abgeleitete Differenz Δω · zwischen der gemessenen Motordrehzahl ωMOT und der gemessenen Drehzahl der Antriebswelle ω1 berechnet.

9. System gemäß Anspruch 8, in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Modus der geringen Haftung erreicht wird, indem den Eingangsparametern Δω · rif des ersten Addierwerks 401 und Ausgangsparametern X · rif des ersten Rechenmoduls (402) adäquate Werte derart gegeben werden, daß sich die Schaltung langsam schließt und Mindeständerungen des auf die Räder übertragenen Motordrehmomentes sichergestellt werden.

10. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es Steuervorrichtungen (420) aufweist, welche dafür eingerichtet sind, einen automatischen Funktionsmodus für die Umschaltung der Gänge des Getriebes (100) fernzusteuern.

11. System gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (420) einen Speicher aufweisen, welcher die Informationen speichert, welche notwendig sind für die Sicherstellung der Getriebegangumschaltungen.

12. System gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (420) einen Speicher aufweisen, welcher die Kartierungen der Gangumschaltungen in Abhängigkeit von insbesondere der Position des Gaspedals (520), der Motordrehzahl und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs speichert.

13. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (420) mehrere Gangumschaltungskartierungen speichern, welche von dem Fahrer ausgewählt werden können.

14. System gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (420) drei von dem Fahrer auswählbare Kartierungen jeweils entsprechend einer wirtschaftlichen, bequemen und sportlichen Fahrweise speichern.

15. System gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (420) eine dem Fahrer zur Verfügung stehende Steuerung (322) aufweisen, um einen automatischen Funktionsmodus und gegebenenfalls einen Wechsel von dem Automatikmodus in den manuellen Modus zu initiieren.

16. System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Fahrer zur Verfügung stehende Steuerung (322) von einem monostabilen Schalter gebildet ist.

17. System gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (322) auf einem Schalthebel (320) für die Getriebegangschaltung angeordnet ist.

18. System gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Fahrer zur Verfügung stehende Steuerung (322) einen vorübergehenden Automatikbetrieb definiert.

19. System gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Fahrer zur Verfügung stehende Steuerung (322) einen vorübergehenden Automatikbetrieb definiert, bei welchem ein Steuermodul (400) den automatischen Funktionsmodus solange beibehält, wie der Fahrer nicht einen Schalthebel (320) für die Gangschaltung oder die Steuerung (322) selbst betätigt, und diesen automatischen Funktionsmodus bei einer solchen Betätigung des Hebels (320) oder der Steuerung (322) beendet.

20. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Untereinheit aufweist, welche dafür eingerichtet ist, einen automatischen Funktionsmodus einzustellen, wenn sie die über die Betätigung eines Hebels (320) ausgedrückten Wünsche des Fahrers nicht mehr erkennt.

21. System gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Untereinheit dafür eingerichtet ist, einen eingeschränkten Funktionsmodus einzustellen, welcher die Möglichkeiten der Getriebegangschaltung begrenzt.

22. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß es Vorrichtungen (430) aufweist, welche dafür eingerichtet sind, das automatische Einlegen des ersten Ganges zu steuern, wenn das System den Stillstand des Fahrzeugs bei laufendem Motor (110) mit einem Getriebegang, welcher von der Leerlaufposition oder dem Rückwärtsgang abweicht, erfaßt.

23. System gemäß einem der Anspruche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Signalgebungsvorrichtung (440) aufweist, welche dafür eingerichtet ist, den Fahrer vor gefährlichen Situationen zu warnen.

24. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Signalgebungsvorrichtung (440) aufweist, welche dafür eingerichtet ist, den Fahrer vor gefährlichen Situationen der Art Fahrzeug im Stillstand bei laufendem Motor mit eingelegtem ersten Gang und offener Fahrzeugtür zu warnen.

25. System gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebungsvorrichtung (440) eine akustische Vorrichtung ist.

26. System gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß es berücksichtigt, daß das Fahrzeug sich im Stillstand befindet, wenn die Motordrehzahl (120) und die Drehzahlen am Eingang und Ausgang des Getriebes (100) während eines zuvor definierten Zeitraumes T unterhalb eines Mindestschwellenwertes liegen.

27. System gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zuvor definierte Zeit T unterschiedlich entsprechend dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines ABS-Systems gestaltbar ist.

28. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Steuervorrichtung (430) aufweist, welche dafür eingerichtet ist, das automatische Einlegen des ersten Gangs zu steuern, wenn

- ein Schalthebel (320) sich in Ruheposition befindet, und

- sich das System nicht im automatischen Funktionsmodus befindet, und

- der eingelegte Gang ein Gang ist, welcher einem höheren Gang als dem ersten entspricht, und

- die Motordrehzahl oberhalb eines Schwellenwertes liegt, und

- die Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes (100) unterhalb eines Schwellenwertes liegt, und

- die Drehzahl der Abtriebswelle des Differentials unterhalb eines Schwellenwertes liegt.