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    公开号:WO1986002112A1
    申请号:PCT/EP1985/000512
    申请日:1985-10-02
    公开日:1986-04-10
    发明作者:Friedrich Schreiner
    申请人:Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag；
    IPC主号:F16H61-00
    专利说明:
    [0001] Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufenwechselgetrieben
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum selbsttä¬ tigen Schalten von Stufenwechselgetrieben nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
    [0003] Bekannte selbsttätig schaltende Stufenwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge werden in Abhängigkeit von Drehzahlen vorrangig der Abtriebsdrehzahl des Getriebes und von Lastzuständen, z. B. Stellung des Gaspedales, im Leerlauf, in Teillast oder Vollast (Kick-down) selbsttätig im Bereich der zur Verfügung stehenden Gänge geschaltet.
    [0004] Es ist auch schon bekannt, daß durch den Fahrer über einen Wähl¬ schalter Gänge von dieser Schaltfolge ausgeschlossen werden kön¬ nen, z. B. bei Bergabfahrt. Solche Wählschalter haben neben den Stellungen für die normale Vorwärtsfahrt D, die Neutralstellung N und die Rückwärtsfahrt R z. B. noch die Stellungen I, II und III, wobei die automatischen Schaltungen des Getriebes dann analog da¬ zu auf den ersten Gang oder eben auf die Gänge 2 und 3 begrenzt sind. Siehe Broschüre ZF-Automatgetriebe HP 500, Beschreibung, Bedienung und Wartung Fl/12 ZFF 792006.
    [0005] Dieses System hat sich bewährt und gibt dem Fahrer ausrei¬ chende Eingriffsmöglichkeit bei selbsttätig schaltenden Stufen¬ wechselgetrieben mit relativ wenig Gängen.
    [0006] Bei Vielgang-Automatgetrieben, z. B. nach der P 32 47 658 oder P 33 37 930, ist auch schon bekannt, nicht nur höhere, son¬ dern auch tiefere Gänge durch eine entsprechende Verstellung von zwei Wählhebeln vom automatischen Schalten auszuschließen, z. B. bei Leerfahrten und Fahrten mit Teilbeladung. Weiter ist noch bekannt, durch einen Vorwählschalter auch bei einem selbsttätig schaltenden Stufenwechselgetriebe die Schaltpunkte zu verändern, so daß z. B. eine ökonomische oder leistungsbezogene Fahrweise möglich ist.
    [0007] Alle diese Einrichtungen befriedigen insbesondere bei einer Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von vielgängigen Stufenwechselgetrieben, mit denen eine hohe Anpassung des An¬ triebsstranges an den Motor und besonders an das verbrauchsgün¬ stige Kennfeld des Motors erzielt werden soll, nicht. Bei den bisher üblichen Automatgetrieben mit relativ wenigen Gängen ist die Verweildauer je Gang entsprechend der relativ geringen Ober¬ setzung und groben Stufung groß und deshalb die Schalthäufigkeit unproblematisch.
    [0008] Anders ist es jedoch bei vielgängigen Automatgetrieben mit feinen Stufensprüngen, wie sie zum treibstoffsparenden Betrieb notwendig sind.
    [0009] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln, die ins¬ besondere die geringen Abstände der Schaltpunkte bei vielgängigen Automatgetrieben berücksichtigt und bei der es infolge der rela¬ tiv vielen Gänge trotzdem nicht zu einer zu hohen Schalthäufig¬ keit führt.
    [0010] Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Anspruch 1 erfüllt.
    [0011] Während bei bisher bekannten selbsttätig schaltenden Stufen¬ wechselgetrieben alle Gänge geschaltet werden, wenn man von der Beschränkung insbesondere im Schubbetrieb durch die Stellung 1, 2, 3 des Wählschalters absieht, wird je nach Fahrzustand durch die Auswahl von Schaltmodi nur eine Auswahl der möglichen Gänge für Schaltungen herangezogen, so daß es sich beim Aufwärts- bzw. beim Abwärtsschalten in der Gangfolge Schalt- oder Gangsprünge ergeben. Damit ist es möglich, im Vollastbetrieb und bei hoher Leistungsanforderung in bisher bekannter Weise von Gang zu Gang zu schalten, was nur bei diesem Fahrzustand sinnvoll ist, während z. B. bei scharfen Bremsen oder bei Leerfahrt nicht alle Gänge geschaltet werden, sondern ein Modi, der dem Fahrzustand ent¬ spricht, ausgewählt wird. Die Gangauswahl in Abhängigkeit des entsprechenden Nutzfahrzeuges und für verschiedene Fahrzustände und deren Festlegung in Schaltmodi führt zu einer erheblichen Einschränkung der Schalthäufigkeit, ohne daß die optimale Anpas¬ sung an den jeweiligen Fahrzustand und an das verbrauchsgünstige Kennfeld des Motors beeinträchtigt wird.
    [0012] In besonders einfacher Weise kann der Fahrzustand über die Beschleunigungsänderung ermittelt werden, weil sich in diesem Wert alle Einflußfaktoren, die auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges wirken können, darstellen. Der elektronischen Einheit muß nur, wie bisher auch üblich, die Drehzahl aus dem Antriebs¬ strang übermittelt werden.
    [0013] Die Ermittlung der Beschleunigungsänderung aus der Drehzahl des Getriebeabtriebsstranges scheint deshalb besonders vorteil¬ haft, weil der jeweils geschaltete Gang nicht berücksichtigt werden muß. Auch die Beschleunigungsänderung kann von der elek¬ tronischen Einheit relativ einfach ermittelt werden, indem die Beschleunigung in festgelegten Takten ermittelt und für eine vorgesehene Zeitdauer gespeichert wird. Dieser Speicherwert ist dann nur mit den jeweils einzelnen Beschleunigungswerten zu ver¬ gleichen. Der Steuerung stehen also mehrere Schaltfolgen - Schalt¬ modi - zur Verfügung, deren Auswahl nach der momentanen Betriebs¬ situation - Fahrzustand - erfolgt. Dabei hat die Ermittlung der Schaltfolge, also des jeweiligen Schaltmodus, Vorrang vor dem drehzahlabhängigen Schaltpunkt des gerade geschalteten Schaltmo¬ dus. Besonders in Grenzbereichen zwischen zwei nur geringfügig voneinander abweichenden Fahrzuständen kann für die Auswahl des Schaltmodus die Lastabhängigkeit von Bedeutung sein, so daß die¬ se neben der Beschleunigungsänderung in die Auswahlkriterien für den jeweiligen Schaltmodus mit einbezogen wird.
    [0014] Bei plötzlich auftretenden, sehr großen Beschleunigungsände¬ rungen, z. B. bei einer Vollbremsung, ist es möglich, daß selbst der die meisten Gänge überspringende Schaltmodus noch zu keiner optimalen Anpassung führt. Deshalb kann ein Zusatzmodus, der gar keine feste Gangfolge beinhaltet, sondern ganz kurzzeitig in Neu¬ tral und dann in den Gang schaltet, der der momentan anliegenden Drehzahl entspricht, vorteilhaft sein.
    [0015] Für das Anfahren kann es auch sinnvoll sein, einen entspre¬ chenden Schaltmodus vorzuwählen, der das Anfahren im 3. oder z. B. auch 4. Gang vorsieht, weil ja dieser Modus aus dem Stand heraus über die Beschleunigungsänderung nicht ermittelt werden kann.
    [0016] Den Wählschalterstellungen, insbesondere für die Vorwärts¬ fahrt, können in Abhängigkeit von der Vielgängigkeit des Stufen¬ wechselgetriebes jeweils mehrere Gänge zugeordnet werden, so daß z. B. der Wählschalterstellung I die Begrenzung auf die Gänge 1 und 2 zugeordnet wird. Dem Wählschalter im Rückwärtsfahrbereich können auch noch Stellungen zugeordnet werden, die weitere Rück¬ wärtsgänge vorsehen und schließlich können mit der Wählschalter¬ stellung bestimmte Schaltmodi ganz verhindert werden.
    [0017] Aus der DE-PS 27 08 6-21 ist bekannt, die Beschleunigung zur Ermittlung von Schaltpunkten neben dem Drehmoment im eingelegten Gang und der Abtriebsdrehzahl mit heranzuziehen. In dieser Schrift werden aber die Schaltpunkte für alle Gänge des selbsttätig schaltenden Stufenwechselgetriebes durch Vergleich von gespei¬ chertem Soll- mit erfaßtem Ist-Wert ermittelt. Eine Auswahl von Gängen zur Bildung verschiedener Schaltfolgen ist dieser Schrift nicht zu entnehmen. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von einem Ausführungsbeispiel und anhand von Zeichnungen erläutert, wobei die Einzelheiten der Zeichnung Gegenstand der Erfindung sind.
    [0018] Es zeigen:
    [0019] Fig. 1 ein Stufenwechselgetriebe mit 10 möglichen Vor¬ wärtsgängen in einer Anordnung als hydrodynami¬ sches mechanisches Stufenwechselgetriebe in Um¬ laufräderanordnung.
    [0020] Fig. 2 eine Darstellung der in jedem Gang jeweils einge¬ schalteten Kupplungen und Bremsen und die in je¬ dem Gang erreichte Gesamtübersetzung für ein Stu¬ fenwechselgetriebe nach Fig. 1.
    [0021] Fig. 3 mögliche Schaltmodi für ein Getriebe nach Fig. 1.
    [0022] Fig. 4 eine Darstellung der Gänge, auf die die automati¬ sche Schaltung entsprechend der Wählschalterstel¬ lungen beschränkt ist.
    [0023] Fig. 5 eine mögliche Auswahl der Schaltmodi in Abhängig¬ keit der Wählschalterstellung für die Schaltbe¬ grenzung.
    [0024] In dem Beispiel nach Fig. 1 ist das selbsttätig schaltende Stufenwechselgetriebe 1 in Form eines hydrodynamisch-mechanischen Umlaufrädergetriebes ausgeführt. Es besteht aus einem hydrodyna¬ mischen Drehmomentwandler 2, einem Grundgetriebe 3 und einem Gruppengetriebe 4. Infolge der Vielgängigkeit dieses Stufenwech¬ selgetriebes ist es auch denkbar, den hydrodynamischen Drehmoment¬ wandler durch eine hydrodynamische Kupplung zu ersetzen. Während diese Ausführung im Prinzip ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet wird, erlaubt die Vielgängigkeit eines selbsttätig schaltenden Stufenwechselgetriebes auch die Ausführung in Vorgelegebauweise mit Zugkraftunterbrechung, weil ja die Gangabstufungen relativ klein sind und zu geringen Drehzahlunterschieden der Schaltpunkte führen.
    [0025] Aus Fig. 2 sind neben der Übersetzung i in den einzelnen Gän¬ gen noch die in den einzelnen Gängen jeweils geschalteten Kupplun¬ gen und Bremsen des Grund- 3 und Gruppengetriebes 4 zu erkennen.
    [0026] In Fig. 3 sind mögliche Schaltmodi Fl bis F8 dargestellt, wobei der Sσhaltmodus Fl eine Hoch- und Rückschaltung beinhaltet, wie sie bisher nach dem Stand der Technik bekannt ist und wo im Prinzip jeweils von Gang zu Gang wie bekannt drehzahl- und last¬ abhängig geschaltet wird. Die Schaltmodi F2 bis F4 beinhalten nur Hochschaltungen und bei dem Schaltmodul F2 sind die Gänge 1 und 3 von einer selbsttätigen Schaltung ausgeschlossen. Bei F3 sind es die Gänge 1, 2, 4, 6, 8 und bei F4 die Gänge 1 bis 4, 6, 7 und 9, die übersprungen werden.
    [0027] Bei dem dargestellten Schaltmodi für Rückschaltungen F5 bis F8 erfolgt bei F5 eine mögliche Rückschaltung zwischen den Gängen 10 und 5 von Gang zu Gang, während bei einer weiteren Rückschaltung der 4. und 2. Gang übersprungen wird.
    [0028] Die jeweils selbsttätig geschalteten bzw. die bei einer Rück¬ schaltung durch hohe Gänge der Schaltmodi F6 bis F8 sind aus der Fig. 3 leicht erkennbar und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
    [0029] Fig. 4 zeigt schematisch eine mögliche Anordnung der Stel¬ lung des Wählschalters, wie sie sich bei einem Vielgang-Getriebe darstellen könnte. Während in der Stellung D im Prinzip alle Gän¬ ge selbsttätig geschaltet werden können, werden in der Stellung 1 die Gänge 3 bis 10, in der Stellung 2 die Gänge 5 bis 10 und in der Stellung 3 die Gänge 7 bis 10 von einer selbsttätigen Schal¬ tung ausgechlossen, so daß z. B. eine Begrenzung von Hochschal¬ tungen bei Gefällefahrt in der gewünschten und im Prinzip bekann¬ ten Weise erfolgen. Während die Schaltbegrenzung bei den Schaltmodi - einzelne Gänge werden nicht gechaltet und übersprungen - in Abhängigkeit von Fahrzustand selbsttätig erfolgt und nur in Ausnahmefällen, z. B. beim Anfahren von Hand, vorgewählt werden, ist der Wähl¬ schalter zum Begrenzen der selbsttätig zu schaltenden Gänge noch immer von Hand zu betätigen.
    [0030] Als Wählschalter für die Begrenzung der Gänge, die selbst¬ tätig schaltbar sind, kann auch ein in der P 32 47 658 bzw. P 33 37 930 ausführlich beschriebener Wählschalter benutzt wer¬ den, weil dieser sowohl untere wie auch obere Gänge von der selbsttätigen Schaltung ausschließen kann.
    [0031] Der Wählschalter beeinflußt auch die Auswahl der Schaltmodi, so daß, wie Fig. 5 zeigt, bei der Wählhebelstellung 1 die beiden Schaltmodi F3 und F4 und in der Wählhebelstellung 2 der Schaltmo¬ dus F4 ausgeschlossen sind.
    [0032] Die Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufen¬ wechselgetrieben soll anhand von ausgewählten Fahrzuständen bei¬ spielhaft erklärt werden:
    [0033] Fahrt am Berg mit hoher Last Wählhebelstellung D oder entsprechende Doppelhebelstellung. Bei hoher Last und großer Leistungsanforderung ist der Schaltmodus Fl sinnvoll, der bei relativ kleinen Beschleunigungsänderungen von der elektronischen Einheit vorgewählt wird, so daß alle vom Getriebe her zur Verfügung stehenden Gänge je nach Steilheit des Fahrprofils auch geschaltet werden können.
    [0034] Übergang am steilen Berg mit hoher Last Infolge der relativ großen negativen Beschleunigungsänderung (Verzögerung) erfolgt in Abhängigkeit davon je nach Steilheit die Auswahl von Modus F5 bis F8. Bei sehr starker Steigung, z. B. bei einem automatisch ausgewählten Modus F8, wird sofort vom 10. in den 5. und weiter in den 1. Gang zurückgeschaltet. Bei nicht so großer Verzögerung könnte auch der Modus F6 gewählt werden, so daß nur die Gänge 8, 6, 4, 2 übersprungen werden.
    [0035] Fahrt in der Ebene mit hoher Last Hier würde evtl. F2 oder F3 gewählt, wobei der Schaltmodus F2 einem 8-Gang und F3 einem 5-Gang-Getriebe vergleichbar wäre.
    [0036] Fahrt mit geringer Last Infolge der möglichen größeren Beschleunigungsänderungen beim Hochschalten werden Schaltmodi mit wenigen Gängen, z. B. F3 und F4, gewählt. Bei nötigen RückwärtsSchaltungen am Berg werden infolge der geringen Verzögerungen z. B. der Schaltmodus F5 oder F6 vorgewählt.
    [0037] Anfahren Der Wählschalter wird z. B. durch die Schaltmodi Fl bis F4 er¬ gänzt, so daß sowohl im 1., 2., 3. und auch 5. Gang angefahren werden kann oder es wird ein Doppelhebel-Wählschalter benutzt, dessen Stellungen jeden Gang als Anfahrgang festlegen können.
    [0038] Weiter ist es auch möglich, grundsätzlich den Modi F3 als Anfahrmodi, also den 3. Gang, als Anfahrgang festzulegen. Ein gewünschtes Anfahren im 1. oder 2. Gang müßte dann mit dem Wähl¬ schalter festgelegt werden.
    [0039] Für die Auswahl der Schaltmodi, die in der elektronischen Einheit gespeichert werden und dem jeweils Beschleunigungsände¬ rungen zugeordnet sind, können auch noch die Lastabhängigkeit zugeordnet werden, so daß die Schaltpunkte jedes Schaltmodus für den Gangwechsel nur noch drehzahlabhängig festgelegt sind.
    [0040] Während sich aus der Beschleunigungsänderung, die aus dem Antriebssträng ermittelt wird, der Fahrzustand ableitet der sich gerade für das Fahrzeug ergibt, selbstverständlich auch unter Berücksichtigung des Fahrwunsches - Wirkung des Antriebsmotors hergeleitet aus der Gashebelstellung - wird mit der Einbeziehung des Lastzustandes bzw. der Lastabhängigkeit in die Auswahl der Schaltmodi, der Wille des Fahrers noch stärker berücksichtigt. Als Lastzustand könnten die GashebelStellungen z. B. Teillast - Vollast - Kick-down benutzt werden.
    [0041] Bezugszeichen
    [0042] F Schaltmodi
    [0043] Fl Schaltmodus
    [0044] F2 Schaltmodus
    [0045] F3 Schaltmodus
    [0046] F4 Schaltmodus
    [0047] F5 Schaltmodus
    [0048] F6 Schaltmodus
    [0049] F7 Schaltmodus
    [0050] F8 Schaltmodus
    [0051] 1 Stufenwechselgetriebe
    [0052] 2 Hydrodynamischer Drehmomentwandler
    [0053] 3 Grundgetriebe
    [0054] 4 Gruppengetriebe
    [0055] •
    [0056] 11 Getriebeeingangswelle
    [0057] 12 Getriebeabtriebsstrang
    [0058] A Kupplungen
    [0059] B Kupplungen
    [0060] C Kupplungen
    [0061] G Kupplungen
    [0062] W Kupplungen
    [0063] D Bremsen
    [0064] E Bremsen
    [0065] F Bremsen
    [0066] H Bremsen
    [0067] J Bremsen
    [0068] I Übersetzungen
    权利要求:
    Claims A n s p r ü c h e
    1. Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufen¬ wechselgetrieben mit einer elektronischen Steuereinheit und einer drehzahl- und lastabhängigen Ermittlung der Schaltpunkte für die Gangumschaltung sowie mit einem Wählschalter für die Park- und/ oder Neutralstellung, die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, wobei der Bereich der Vorwärtsfahrt noch Stellungen aufweist, mit denen ein Gang oder mehrere Gänge von der automatischen Schaltung ausge¬ schlossen sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mehrere den möglichen Fahrzuständen zugeordnete Schaltmodi (Fl bis F8) gespeichert sind und in Abhängigkeit vom tatsächlich er¬ mittelten Fahrzustand ein Schaltmodus (Fl bis F8) ausgewählt und nach dessen Gangfolge geschaltet wird.
    2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Schaltmodi (Fl bis F8) eine Auswahl von Gängen des Stufenwechselgetriebes (1) mit zugeordneten last- und/oder drehzahlabhängigen Schaltpunkten sind.
    3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Fahrzustand über die fortlaufend er¬ faßte Beschleunigungsänderung ermittelt wird.
    4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Beschleunigung in festgelegten Zeit¬ einheiten ermittelt und für eine vorgegebene Zeitdauer zum Ver¬ gleich mit den einzelnen in den Zeiteinheiten ermittelten Be¬ schleunigungswerten gespeichert wird.
    5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Ermittlung der Beschleunigung aus der Drehzahl im Getriebeabtriebsstrang (12) erfolgt.
    6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Schaltmodus (Fl bis F8) in Abhängig¬ keit der Beschleunigungsänderung zuerst und die Schaltung dann drehzahl- und lastabhängig erfolgt.
    7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Schaltmodus (Fl bis F8) aus der Be¬ schleunigungsänderung und der Lastabhängigkeit zuerst und die Schaltung drehzahlabhängig danach erfolgt.
    8. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltmodi (Fl bis F8) sowohl für die Aufwärts- wie auch für die Rückschaltungen gültig sind.
    9. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sσhalt- odi jeweils nur für eine mögliche Schaltfolge beim Aufwärts- oder Abwärtsschalten gültig sind.
    10. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bestimmte Schalt¬ modi (Fl bis F8) auch von Hand vorgewählt werden können.
    11. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Schaltmodus "als Zusatzroutine gespeichert ist, der aus jedem Gang in die Neutral¬ stellung und sofort wieder drehzahlabhängig in einen neuen Gang schaltet, wenn die Beschleunigungsänderung besonders groß ist und keinem der festgelegten Schaltmodi zugeordnet werden kann.
    12. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen, im Vorwärtsfahrbereich zugeordneten Stellungen des Wählschalters auch mehreren Gängen des Vorwärtsbereiches zugeordnet sind.
    13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Wählschalter auch noch eine Vorwahl für weitere Rückwärtsgänge hat.
    14. Steuereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wählschalter¬ stellung auch die Auswahl des Schaltmodus beeinflußt.
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    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    LUPCT/EP84/00302||1984-10-04||
    EP8400302||1984-10-04||DE19853567176| DE3567176D1|1984-10-04|1985-10-02|Control device for automatic shifting of staged gear-boxes|
    KR1019860700455A| KR880700046A|1984-11-13|1986-07-11|액정 재료 및 장치에의 사용에 적합한 α-하이드록시 카복실산 유도체|
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