DE60102311T2

DE60102311T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Gangschaltung mit elektrischer Schaltwalze

Info

Publication number: DE60102311T2
Application number: DE60102311T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Wako-shi Ota; Toshiya Wako-shi Nagatsuyu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: DE60102311D1; EP1132661A1; US20010023619A1; EP1132661B1; US6484597B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 2.
Ein Verfahren zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 2 ist bekannt aus JP 11 082710 A und aus PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Vol. 1999, Nr. 08, 30. Juni 1999.
Eine Gangschaltung mit Motorantrieb, in der ein Gangwechsel elektrisch als Antwort auf ein Hoch- oder Herunterschalten durchgeführt wird, ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 5-39865 offenbart worden. Weiterhin ist eine Gangschaltung mit Motorantrieb, in der nicht nur der Schaltvorgang, sondern auch das Kupplungseinrücken/ausrücken durch einen Motor ausgeführt wird, vom gegenwärtigen Patentanmelder in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 11-82709 offenbart worden.
In den oben beschriebenen Gangschaltungen mit Motorantrieb wird, wenn der Motor in eine gewünschte Schaltrichtung angetrieben wird, eine Schaltwalze intermittierend mittels eines Ratschenmechanismus gedreht, und eine Schaltgabel, die mit der Schaltwalze in Eingriff ist, wird bis zu einer bestimmten Position in der Parallelrichtung verschoben. Eine Schaltmuffe ist mit einer Spitze der Schaltgabel in Eingriff. Die Schaltmuffe wird zusammen mit der Verschiebung der Schaltgabel verschoben, um mit einem Zahnrad in Eingriff zu kommen, das einer gewünschten Schaltstufe entspricht, wobei eine Antriebskraft einer Maschine an ein Antriebsrad in einem bestimmten Reduktionsverhältnis übertragen wird.
In der oben beschriebenen Gangschaltung mit Motorantrieb kann jedoch ein pseudoneutraler Zustand (gelegentlich bezeichnet als "halbneutraler Zustand") auftreten, in dem selbst dann, wenn die Schaltwalze zu einem normalen intermittierenden Winkel gedreht ist, und die durch die Schaltgabel verschobene Schaltmuffe vorübergehend mit dem Zahnrad in Eingriff ist, die Schaltmuffe, die einmal mit dem Zahnrad in Eingriff war, abhängig von einer Differenz bezüglich der Rotation und einer Differenz bezüglich der Phase beim Eingreifvorgang zwischen der Schaltmuffe und dem Zahnrad freigegeben wird, wobei dabei ein Übertragen der Antriebskraft der Maschine auf das Antriebsrad fehlschlägt.
In solch einem Fall wird für eine herkömmliche halbautomatische Gangschaltung mit Motorantrieb, bei der gefordert wird, dass ein Schaltvorgang beim Gangwechsel durchgeführt wird, gefordert die Schaltwalze vom halbneutralen Zustand freizugeben, indem der Schaltvorgang von einem Fahrer wiederholt wird, der den halbneutralen Zustand vorgefunden hat.
Im Gegensatz dazu wird für eine vollautomatische Gangschaltung mit Motorantrieb der Gangwechsel automatisch mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Drosselöffnungsgrad als Parameter durchgeführt mit dem Ergebnis, dass die Schaltwalze nicht schnell vom halbneutralen Zustand freigegeben werden kann, da der Schaltvorgang selbst dann nicht absichtlich vom Fahrer wiederholt werden kann, wenn die Schaltwalze im halbneutralen Zustand gewesen ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das oben beschriebene technische Problem des Stands der Technik zu lösen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind zu erkennen, wenn der Schaltvorgang nicht normal beendet wurde und eine Schaltwalze dabei im halbneutralen Zustand ist, dass die Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist, und den Schaltvorgang automatisch erneut durchzuführen.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 erreicht.

(1) Das oben beschriebene Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass zum Überwachen des Schaltvorganges der Gangschaltung mit Motorantrieb die Rotationsposition einer Schaltwalze direkt überwacht wird, und dass, wenn festgestellt wird, dass sich die Schaltwalze in einer anderen Rotationsposition als einer, einer gewünschten Gangstufe entsprechenden Rotationsposition befindet, der Motor nochmals wieder in die Schaltrichtung angetrieben wird.
(2) Die oben beschriebene Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassungsmittel die Rotationsposition der Schaltwalze direkt an der Schaltwalze ermittelt und der Motor von Neuem in die Schaltrichtung angetrieben wird, wenn das Erfassungsmittel eine andere Rotationsposition der Schaltwalze als eine normale Rotationsposition ermittelt.

Mit dieser Konfiguration wird elektrisch ermittelt, ob die Schaltwalze in der halbneutralen Position ist oder nicht, und, wenn sich die Schaltwalze in der halbneutralen Position befindet, wird automatisch ein erneuter Schaltversuch durchgeführt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Ausführungen der 1 bis 22 nicht die Erfindung zeigen.
Es ist dargestellt in:
1: Eine Draufsicht eines operativen Teils eines Fahrzeugs, an dem eine Gangschaltung mit Motorantrieb angebracht ist.
2: Eine Teilschnittansicht, die eine Konfiguration eines Hauptteils eines Antriebssystems der Gangschaltung mit Motorantrieb zeigt.
3: Eine konzeptionelle Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Schaltmuffe mit einem Zahnrad in Eingriff ist.
4: Eine Perspektivansicht der Schaltmuffe von 3.
5: Eine Perspektivansicht des Zahnrades in 3.
6: Eine vergrößerte Teilansicht eines Stifts 32 auf der Seite mit Vorsprüngen der Schaltmuffe in 4.
7: Eine vergrößerte Teilansicht eines Stifts 42 auf der Seite mit Aussparungen des Zahnrades in 5.
8: Eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Stift 32 auf der Seite mit Vorsprüngen mit dem Stift 42 auf der Seite mit Aussparungen in Eingriff ist.
9: Eine Perspektivansicht einer Schaltmuffe beim Stand der Technik.
10: Eine Perspektivansicht eines Zahnrads beim Stand der Technik.
11: Ein Blockdiagramm, das eine Funktionsweise eines einen Gangwechsel verhindernden Systems zeigt.
12: Eine schematische Darstellung, welche die zeitliche Koordinierung beim Eingreifen zwischen der Schaltmuffe und dem Zahnrad beim Stand der Technik zeigt.
13: Eine schematische Darstellung, welche die zeitliche Koordinierung beim Eingreifen zwischen der Schaltmuffe und dem Zahnrad zeigt.
14: Ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Hauptteils eines Steuersystems der Gangschaltung mit Motorantrieb zeigt.
15: Ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer ECU 100 in 14 zeigt.
16: Ein Hauptflussdiagramm, das einen Gangwechselvorgang veranschaulicht.
17: Ein Flussdiagramm (Nr. 1), das den Gangwechselvorgang veranschaulicht.
18: Ein Flussdiagramm (Nr. 2), das den Gangwechselvorgang veranschaulicht.
19: Ein Flussdiagramm (Nr. 3), das den Gangwechselvorgang veranschaulicht.
20: Ein Flussdiagramm (Nr. 4), das den Gangwechselvorgang veranschaulicht.
21: Ein Flussdiagramm (Nr. 5), das den Gangwechselvorgang veranschaulicht.
22: Ein Flussdiagramm (Nr. 6), das den Gangwechselvorgang veranschaulicht.
23: Eine operative Zeitverlaufsdarstellung, die Änderungen der Position der Schaltspindel und der Motordrehzahl (beim Hochschalten) zeigt.
24: Eine operative Zeitverlaufsdarstellung, die Änderungen der Position der Schaltspindel und der Motordrehzahl (beim Herunterschalten) zeigt.
25: Ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem zusätzlichen Wert PID und einer relativen Betriebsdauer zeigt.
26: Ein Flussdiagramm, das ein Entscheidungsverfahren für einen erneuten Schaltversuch zeigt.
27: Eine operative Zeitverlaufdarstellung einer Schaltspindel entsprechend der vorliegenden Erfindung.
28: Eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Hauptteils des Ratschenmechanismus zeigt.
29: Eine Ansicht, die einen halbneutralen Zustand zeigt.
30: Ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Rotationsposition einer Schaltwalze und einer Ausgabe eines Schaltwalzensensors zeigt.
31: Ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel des Schaltwalzensensors zeigt.
1 ist eine Draufsicht eines operativen Teils eines Fahrzeugs, an dem eine Gangschaltung mit Motorantrieb der vorliegenden Erfindung angebracht ist. Dieses Fahrzeug umfasst einen Modus "auto", in dem Gangschalten automatisch entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Drosselöffnungsgrad durchgeführt wird, und einen Modus "semi-auto", der als Reaktion auf einen Schaltvorgang durch einen Fahrer durchgeführt wird.
Ein Bedienteil 50 ist mit einem Modus-Einstell-Schalter 57 ausgerüstet, der den Gangschaltmodus in den Modus "auto" oder" semi-auto" setzt, und mit einem Hochschalt-Schalter 51 und einem Herunterschalt-Schalter 52, die im Modus "semi-auto" in Betrieb sind. Im Modus "semi-auto" wird jedes Mal, wenn der Hochschalt-Schalter 51 gedrückt wird, um eingeschaltet zu werden, die Schaltposition um eine Stufe nach oben verschoben, und jedes Mal, wenn der Herunterschalt-Schalter 52 gedrückt wird, um eingeschaltet zu werden, die Schaltposition um eine Stufe nach unten verschoben. Der Bedienteil 50 ist außerdem mit einem Dimmerschalter 53 für das Schalten der Richtung eines Scheinwerfers, einem Beleuchtungsschalter 54 für das An-/Ausschalten des Scheinwerfers, einem Startschalter 55 für das Starten einer Maschine und einem Stop-Schalter 56 für das Stoppen der Maschine versehen.
2 ist eine Teilschnittansicht, die eine Konfiguration eines Hauptteils eines Antriebssystems der Gangschaltung mit Motorantrieb zeigt.
Eine Schaltspindel 3 wird über ein Untersetzungszahnradgetriebe 2 durch einen Antriebsmotor 1 normal oder rückwärts als elektrisches Stellglied gedreht. Eine Drehposition (Drehwinkel) der Schaltspindel 3 wird durch einen Winkelsensor 28 ermittelt, der an einem Ende der Schaltspindel 3 vorgesehen ist. Ein Umwandlungsmechanismus 8 für das Umwandeln einer Drehbewegung der Schaltspindel 3 in eine lineare Bewegung befindet sich an einem Ende eines Kupplungsarmes 6, der sich vertikal von der Schaltspindel 3 erstreckt. Wenn die Schaltspindel 3 durch den Antriebsmotor 1 von einer neutralen Position gedreht wird, wird der Einrückzustand einer Gangschaltkupplung 5 ungeachtet der Drehrichtung der Schaltspindel 3 freigegeben, und wenn die Schaltspindel 3 durch den Antriebsmotor 1 rückwärts zur neutralen Position gedreht wird, wird der Ausrückzustand der Gangschaltkupplung 5 wieder in der Einrückzustand zurückgebracht. Der Kupplungsarm 6 und der Umwandlungsmechanismus 8 sind so ausgelegt, dass der Einrückzustand der Gangschaltkupplung 5 freigegeben wird, wenn die Schaltspindel 3 um einen bestimmten Winkel gedreht wird (beispielsweise ±6°).
Ein Ende eines an der Schaltspindel 3 befestigten Hauptarms 7 ist mit einem Ratschenmechanismus 9 in Eingriff, der sich auf einer Schaltwalzenwelle 12 befindet. Wenn die Schaltspindel 3 durch den Antriebsmotor 1 gedreht wird, wird die Schaltwalze 10 in die Richtung gedreht, die der Drehrichtung der Schaltspindel 3 entspricht. Wenn die Schaltspindel 3 in die normale oder entgegengesetzte Richtung von der neutralen Position gedreht wird, sind der Hauptarm 7 und der Ratschenmechanismus 9 mit der Schaltspindel 3 in Eingriff, um folglich die Schaltwalze 10 zu drehen, und wenn die Schaltspindel 3 in die Richtung gedreht wird, in der sie zur neutralen Position zurückgebracht wird, wird der Eingriff des Hauptarmes 7 und des Ratschenmechanismus 9 mit der Schaltspindel 3 freigegeben, so dass die Schaltwalze 10 in der oben beschriebenen gedrehten Position bleibt.
28 ist eine Schnittansicht in einer Ebene senkrecht zur Schaltwalzenwelle 12 und zeigt eine Konfiguration eines Hauptteils des Ratschenmechanismus 9. Eine Nockenscheibe 902, die eine Endfläche in einer welligen Form hat, ist an einem Endteil der Schaltwalzenwelle 12 befestigt. Eine Vielzahl von Schaltstiften 901 sind auf der Oberfläche der Nockenscheibe 902 in solch einer Weise aufgerichtet, dass sie die Schaltwalzenwelle 12 umsäumen.
Eine ziehende Klaue 905a und eine drückende Klaue 905b befinden sich an einem Ende 905 des Hauptarmes 7. Wenn der Hauptarm 7 durch das normale Drehen der Schaltspindel 3 vorwärts bewegt wird, ist die drückende Klaue 905b mit dem Schaltstift 901 in Eingriff, um die Nockenscheibe 902 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, wodurch die Schaltwalze 10 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn der Hauptarm 7 durch das entgegengesetzte Drehen der Schaltspindel 3 rückwärts bewegt wird, die ziehende Klaue 905a mit dem Schaltstift 901 in Eingriff, um die Nockenscheibe im Uhrzeigersinn zu drehen, wodurch die Schaltwalze 10 im Uhrzeigersinn gedreht wird.
In der Nachbarschaft der Nockenscheibe 902, wird ein Stopperhebel 907 kippbar durch eine Kipphebelwelle 904 gelagert. Ein Nockenscheibenstopper 903, der arbeitet, indem er in eine Aussparung der Nockenscheibe 902 einrastet, um die Rotation der Nockenscheibe 902 zu blockieren, ist am schwingenden Ende des Stopperhebels 907 vorgesehen. Der Stopperhebel 907 ist normalerweise im Uhrzeigersinn in der Abbildung durch eine Feder 908 vorgespannt.
Ein Schaltwalzensensor 906 zum Ermitteln der Rotationsposition der Schaltwalzenwelle 12 ist auf der Schaltwalzenwelle 12 vorgesehen. Der Schaltwalzensensor 906 ist beispielsweise als Drehgeber ausgelegt. In dieser Ausführung erzeugt der Schaltwalzensensor 906, wie in 30 gezeigt, in einer normalen Gangschaltstellung (N, 1, 2, 3, 4), in welcher der Nockenscheibenstopper 903 in einer bestimmten Aussparung der Nockenscheibe 902 einrastet, eine Ausgangsspannung, die der Schaltstufe entspricht. In einem halbneutralen Zustand (HF), in dem der Nockenscheibenstopper 903, wie in 29 gezeigt, auf einem Vorsprung der Nockenscheibe 902 sitzt, gibt der Schaltwalzensensor 906 eine Spannung auf einem spezifischen niedrigen Niveau aus, ungeachtet der Rotationsposition der Schaltwalze 10.
Die Spitze von jeder der Schaltgabeln 11 ist in einer äußeren peripheren Rille 31 der jeweils entsprechenden Schaltmuffe 30 eingelegt, was im Detail später mit Bezug auf 4 beschrieben wird. Wenn die Schaltgabeln 11 durch die Drehbewegung der Schaltwalze 10 axial verschoben werden, wird je eine der Schaltmuffen auf eine Hauptwelle 4 in Übereinstimmung mit der Drehrichtung und dem Drehwinkel der Schaltwalze 10 übertragen.
4 ist eine Perspektivansicht der Schaltmuffe, die durch Bezugsziffer 30 gekennzeichnet ist. Die Schaltmuffe 30 ist auf der Hauptwelle (nicht gezeigt) in solch einer Weise eingesetzt, dass sie auf der Hauptwelle axial verschiebbar ist. Eine Rille 31, in welche die Spitze der Schaltgabel 11 eingelegt werden soll, ist in einer äußeren peripheren Seitenfläche der Schaltmuffe 30 in solch einer Weise gebildet, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Eine Vielzahl von Stiften 32 auf der Seite mit Vorsprüngen, die mit Stiften 42 auf der Seite mit Aussparungen eines Zahnrads 40 (das mit Bezug auf 5 beschrieben wird) ineinander greifen sollen, sind integral, zusammen mit einem ringförmigen Flansch 33, auf einem äußeren peripheren Teil einer axialen Bohrung der Schaltmuffe 30 gebildet.
5 ist eine Perspektivansicht des Zahnrads 40, das drehbar auf der Hauptwelle (nicht gezeigt) in einer spezifischen Position gelagert ist. Eine Vielzahl von Stiften 42 auf der Seite mit den Aussparungen, die mit den Stiften 32 auf der Seite mit Vorsprüngen der Schaltmuffe 30 ineinander greifen sollen, sind integral, zusammen mit einem ringförmigen Flansch 43, auf einem äußeren peripheren Teil einer axialen Bohrung des Zahnrads 40 gebildet. 3 ist eine konzeptionelle Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Schaltmuffe 30 über die Stifte 32 und 42 mit dem Zahnrad 40 in Eingriff ist.
9 und 10 sind jeweils Perspektivansichten einer Schaltmuffe 38 und eines Zahnrads 48 entsprechend einem Stand der Technik. Eine Vielzahl von Stiften 39 auf der Seite mit Vorsprüngen sind unabhängig voneinander auf einer Seitenfläche der Schaltmuffe 38 in solch einer Weise angeordnet, dass sie koaxial mit einer axialen Bohrung des Zahnrades 48 gelegen sind. In dieser Konfiguration muss jedoch, um die Stifte 39 auf der Seite mit Vorsprüngen unabhängig voneinander auf der Seitenfläche der Schaltmuffe 38 anzuordnen, die Grundfläche jedes Stifts 39 verhältnismäßig groß sein, um ausreichende Festigkeit zu gewährleisten. Infolgedessen wird entsprechend des Stands der Technik ein Verhältnis einer Breite des Stifts 39 auf der Seite mit Vorsprüngen in der Drehrichtung zu einer Breite einer Stiftbohrung 49 des Zahnrads 48 in der Drehrichtung groß. Folglich sind, wie in 4 gezeigt, ungefähr vier Stifte 39 auf der Seite mit Vorsprüngen auf der Seitenfläche der Schaltmuffe 38 vorgesehen.
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein relatives Positionsverhältnis zwischen dem Stift 39 auf der Seite mit Vorsprüngen der Schaltmuffe 38 und der Stiftbohrung 49 des Zahnrades 48 entsprechend dem Stand der Technik zeigt. Wie in dieser Abbildung gezeigt, ist eine Breite D2 der Stiftbohrung 49 in der Drehrichtung so groß wie ungefähr zweimal eine Breite D1 des Stifts 39 auf der Seite mit Vorsprüngen. Dementsprechend wird eine Periode Ta, in welcher der Stift 39 auf der Seite mit Vorsprüngen nicht in der Stiftbohrung 49 eingreifen oder darin eingesetzt werden kann, länger als eine Periode Tb, in welcher der Stift 39 auf der Seite mit Vorsprüngen in die Stiftbohrung 49 eingreifen oder darin eingesetzt werden kann.
Da die Stifte 32 auf der Seite mit Vorsprüngen integral auf dem ringförmigen Flansch 33 gebildet sind, ist es andererseits entsprechend dieser Ausführung möglich, wie in 13 gezeigt, eine Breite D3 des Stifts 32 auf der Seite mit Vorsprüngen in der Drehrichtung zu verringern, während ausreichende Festigkeit des Stifts 32 gewährleistet ist und entsprechend eine Breite D4 des Stifts 42 auf der Seite mit Aussparungen des Zahnrades 40 zu verringern. Infolgedessen ist es möglich, eine Periode Ta zu bilden, in welcher der Stift 32 auf der Seite mit Vorsprüngen nicht in eine Stiftbohrung 46 zwischen den Stiften 42 auf der Seite mit Aussparungen eingesetzt werden kann, die kürzer ist als eine Periode Tb, in welcher der Stift 32 auf der Seite mit Vorsprüngen in die Stiftbohrung 46 eingesetzt werden kann, und folglich die Wahrscheinlichkeit des Stifteinfügens zu verbessern.
Entsprechend dieser Ausführung kann ein Unterschied zwischen der Breite D5 der Stiftbohrung 46 in der Drehrichtung und der Breite D3 des Stifts 32 auf der Seite mit Vorsprüngen kleiner gemacht werden als ein Unterschied zwischen der Breite D2 der Stiftbohrung 49 in der Drehrichtung und der Breite D1 des Stifts 39 auf der Seite mit Vorsprüngen entsprechend dem Stand der Technik, und dementsprechend ist es möglich ein Spiel zwischen der Stiftbohrung 46 und dem Stift 32 auf der Seite mit Vorsprüngen, der in die Stiftbohrung 46 geringer eingreift, kleiner zu machen, und folglich Geräusche, die durch den Gangwechselvorgang verursacht werden, zu reduzieren.
Entsprechend dieser Ausführung ist die Abschrägung des Stifts auf der Seite mit Vorsprüngen wie in 6 gezeigt in einer nach außen gebogenen Form gebildet und die Abschrägung des Stifts 42 auf der Seite mit Aussparungen ist, wie in 7 gezeigt, in einer linearen Form gebildet. Dementsprechend kann der Stift 32 auf der Seite mit Vorsprüngen, wie in 8 gezeigt, in Linienkontakt mit dem Stift 42 auf der Seite mit Aussparungen entlang der axialen Richtung gebracht werden. Dies macht es möglich das Auftreten von Spannungskonzentration zu verhindern und folglich die Festigkeit der Stifte wesentlich zu verbessern und die Haltbarkeit und die Verschleißfestigkeit der Stifte zu erhöhen.
Wenn die Schaltmuffe 30 durch die Schaltgabel 11 in eine vorbestimmte Position verschoben ist und die Stifte 32 auf der Seite mit Vorsprüngen der Schaltmuffe 30 in die Stiftbohrungen 46 des Zahnrades 40 eingesetzt sind, ist in dieser Konfiguration bekanntlich das Zahnrad, das durch die Hauptwelle in einem Leerlaufzustand gelagert worden ist, mit der Hauptwelle über die Schaltmuffe 30 in Eingriff, um synchron mit der Hauptwelle gedreht zu werden. Auf diese Art wird eine Rotationskraft, die von einer Kupplungswelle an eine Gegenwelle übertragen wird (beide sind nicht dargestellt), über das Zahnrad 40 auf die Hauptwelle übertragen.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist die Maschine des Fahrzeugs, in dem die zu steuernde Gangschaltung mit Motorantrieb entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, eine Viertaktmaschine, in der eine Kraft der Maschine einem Kraftübertragungssystem übermittelt wird, das dazu ausgelegt ist, eine Kraft von einer Kurbelwelle auf eine Hauptwelle über eine Fliehkraftkupplung auf einer Kurbelwelle und eine Kupplung auf der Hauptwelle zu übertragen. Dementsprechend wird die Kraftübertragung zur Kupplung auf der Hauptwelle durch die Fliehkraftkupplung unterbrochen, wenn die Motordrehzahl ein bestimmter Wert oder kleiner ist. Das heißt, nach Stillstand des Fahrzeugs kann der Gang auf jede mögliche Schaltstufe geschaltet werden.
14 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Hauptteils eines Steuersystems der Gangschaltung mit Motorantrieb entsprechend der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, und 15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer in 14 dargestellten ECU 100 zeigt.
Auf 14 bezugnehmend wird der Antriebsmotor 1 an einen Anschluss MOTOR (+) und einen Anschluss MOTOR (-) der ECU 100 angeschlossen, und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Ne-Sensor 27 zum Ermitteln einer Motordrehzahl, der Winkel-Sensor 28 zum Ermitteln eines Drehwinkels der Schaltspindel 3, der Schaltwalzensensor 906 zum Ermitteln der Rotationsposition der Schaltwalze 10 und ein Drosselsensor 909 zum Ermitteln eines Drosselöffnungsgrads sind jeweils an Sensor-Signalanschlüsse S1, S2, S3, S4 und S5 angeschlossen. Der Hochschalt-Schalter 51 und der Herunterschalt-Schalter 52 sind jeweils an Gangwechselbefehlsanschlüsse G1 und G2 angeschlossen.
Eine Batterie 21 ist über eine Hauptsicherung 22, ein Hauptschalter 23 und einen Sicherungskasten 24 an einem Anschluss MAIN der ECU 100 angeschlossen. Die Batterie 21 ist ebenfalls über ein Benzinspar- (F/S) Relais 25 und über den Sicherungskasten 24 an einen Anschluss VB angeschlossen. Eine Erregerspule 25a des Benzinspar- (F/S) Relais 25 ist an einen Anschluss RELAIS angeschlossen.
In der ECU 100 werden, wie in 15 gezeigt, der Anschluss MAIN und der Anschluss RELAIS mit einem Spannungsversorgungsstromkreis 106 verbunden, und der Spannungsversorgungsstromkreis 106 ist an eine CPU 101 angeschlossen. Die Sensor-Signalanschlüsse S1, S2, S3, S4 und S5 sind über eine Interfaceplatine 102 an Eingangsanschlüsse der CPU 101 angeschlossen. Die Gangwechselbefehlsanschlüsse G1 und G2 sind über eine Interfaceplatine 103 an Eingangsanschlüsse der CPU 101 angeschlossen.
Ein Schaltstromkreis 105 umfasst einen FET (1), einen FET (2), einen FET (3) und einen FET (4). Die in Reihe gesetzten FET (1) und (2) sind parallel an die in Reihe gesetzten FET (3) und (4) angeschlossen, und ein Ende der Parallelschaltung ist an den Anschluss VB angeschlossen und das andere Ende der Parallelschaltung ist an einen Anschluss GND angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen den FET (1) und (2) ist an den Anschluss MOTOR (-) angeschlossen und der Verbindungspunkt zwischen den FET (3) und (4) ist an den Anschluss MOTOR (+) angeschlossen. Einzelne FET (1) bis (4) werden selektiv über einen Vor-Gerätetreiber 104 durch die CPU 101 der PWM-Steuerung unterworfen. Die CPU 101 steuert jedes der FET (1) bis (4) auf der Grundlage eines Steueralgorithmus, der in einem Speicher 107 gespeichert ist.
Ein Gangwechselverfahren in dieser Ausführung ist unten unter Bezug auf die Flussdiagramme von 16 bis 22 und 26 beschrieben und eine operative Zeitverlaufdarstellung ist in 27 dargestellt.
16 ist ein Hauptflussdiagramm für eine automatische Gangwechselsteuerung. In Schritt S1 wird entschieden, ob der Gangschaltmodus der Modus "auto" oder der Modus "semi-auto" ist. Wenn der Gangschaltmodus der Modus "auto" ist, geht der Prozessablauf zu Schritt S2, in dem eine Zielgangschaltstufe Gt auf der Grundlage von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Drosselöffnungsgrad θth ermittelt wird. In Schritt S3 wird die momentane Schaltstufe G0 mit der Zielgangschaltstufe Gt verglichen. Wenn die vorliegende Gangschaltstufe G0 der Zielgangschaltstufe Gt entspricht, was anzeigt, dass es nicht erforderlich ist irgendeinen Gangwechsel durchzuführen, geht der Prozessablauf weiter zu Schritt S6, und wenn sie nicht der Zielgangschaltstufe Gt entspricht, was anzeigt, dass es erforderlich ist einen automatischen Gangwechsel durchzuführen, geht der Prozessablauf weiter zu Schritt S4. Wenn in Schritt S4 G0 > Gt ist, wird bestimmt, dass es erforderlich ist ein Herunter-Schalten durchzuführen, und wenn G0 < Gt ist, wird bestimmt, dass es erforderlich ist ein Hoch-Schalten durchzuführen.
Andererseits, wenn in Schritt S1 bestimmt wird, dass der Gangschaltmodus der Modus "semi-auto" ist, geht der Prozessablauf zu Schritt S7, in dem bestimmt wird, ob einer der Schalt-Schalter 51 und 52 betätigt ist oder nicht. Wenn einer betätigt ist, geht der Prozessablauf zu Schritt S5, in dem "Hoch-/Herunterschaltsteuerung" auf der Grundlage vom in Schritt S4 bestimmten Resultat oder vom in Schritt S7 bestimmten betätigten Schalt-Schalter 51 oder 52 durchgeführt wird.
Die "Hoch-/Herunterschaltsteuerung" wird mit Bezug auf ein in 17 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben.
In Schritt S10, wird ein Erneuter-Schaltversuch-Merker Fretry zurückgesetzt. Wie im Detail beschrieben werden wird, wird der Erneuter-Schaltversuch-Merker Fretry gesetzt, um den Schaltvorgang nochmals durchzuführen, wenn der automatische Gangwechsel unvollständig abgeschlossen ist. In Schritt S11 wird bestimmt, ob die momentane Schaltrichtung Hochschalten ist. Wenn sie Hochschalten ist, geht der Prozessablauf zu Schritt S13. Wenn sie Herunterschalten ist, geht der Prozessablauf zu Schritt S12, in dem eine Motordrehzahl Ne als eine Variable Ne1 gespeichert wird, und der Prozessablauf geht zu Schritt S13.
In Schritt S13 werden einzelne FET des Schaltstromkreises 105 in der ECU100 selektiv in Übereinstimmung mit der Hoch- oder Herunter-Schaltrichtung der PWM-Steuerung unterworfen. Die PWM-Steuerung beginnt bei einer Zeit t1, wie in 27 gezeigt. Wenn Hochschalten stattfindet, werden die FET (2) und (4) der PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% unterworfen, wobei die FET (1) und (3) ausgeschaltet bleiben. Infolgedessen fängt der Antriebsmotor 1 an, sich in die Hochschaltrichtung zu drehen, und entsprechend fängt die Schaltspindel 3 an, sich in die Hochschaltrichtung zu drehen.
Wenn Herunterschalten stattfindet, werden die FET (1) und (3) der PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% unterworfen, wobei die FET (2) und (4) ausgeschaltet bleiben. Infolgedessen fängt der Antriebsmotor 1 an, sich in die Herunterschaltrichtung entgegengesetzt zur Hochschaltrichtung zu drehen, und entsprechend fängt die Schaltspindel 3 an, sich in die Herunterschaltrichtung zu drehen.
Da die PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% durchgeführt wird, kann die Gangwechselgeschwindigkeit erhöht werden und dadurch kann die Kupplungsverbindung schnell freigegeben werden. In dieser Ausführung ist die Gangschaltung so ausgelegt, dass die Kupplungsverbindung freigegeben wird, wenn die Schaltspindel um einen Winkel von 5° bis 6° gedreht ist.
Ein erster Zeitgeber (nicht dargestellt) beginnt Zeitzählung in Schritt S14 und ein Drehwinkel θ₀ der Schaltspindel 3 wird durch den Winkelsensor 28 in Schritt S15 ermittelt. In Schritt S16 wird entschieden, ob der ermittelte Drehwinkel θ₀ einen ersten Referenzwinkel θ_REF übersteigt, der in dieser Ausführung ±14° ist, oder ob nicht. Der Ausdruck "der ermittelte Drehwinkel θ₀ übersteigt ±14°" bedeutet, dass der ermittelte Drehwinkel θ₀ größer als +14° oder kleiner als –14° ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Drehwinkel θ₀ ±14° übersteigt, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die durch die Schaltgabel 11 verschobene Schaltmuffe bis zu einer normalen Stifteinfügeposition reicht, und folglich geht der Prozessablauf zu Schritt S17. Wenn bestimmt wird, dass der Drehwinkel θ₀ ±14° nicht übersteigt, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Schaltmuffe nicht bis zur normalen Stifteinfügeposition reicht, und folglich, geht der Prozessablauf zu Schritt S30 in 19 (welche später beschrieben wird).
Wenn die Verschiebung der Schaltmuffe bis zur normalen Stiftposition zu einer Zeit t2 aufgrund der Tatsache, dass der Drehwinkel θ₀ ±14° oder mehr ist, ermittelt ist, wird der erste Zeitgeber in Schritt S17 zurückgesetzt. In Schritt S18 werden einzelne FET des Schaltstromkreises 105 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Schaltrichtung selektiv der PWM-Steuerung unterzogen, um den Drehantriebsmotor 1 zu bremsen.
Wenn Hochschalten stattfindet werden die FET (1) und (4) der PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% unterworfen, wobei die FET (2) und (3) ausgeschaltet bleiben, und wenn Herunterschalten stattfindet, werden die FET (2) und (3) der PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% unterworfen, wobei die FET (1) und (4) ausgeschaltet bleiben. Infolgedessen ist der Antriebsmotor 1 kurzgeschlossen, um als eine Drehlast zu dienen, wobei das Antriebsdrehmoment der Schaltspindel 3 in der Hochschalt- oder Herunterschalt-Richtung gebremst wird. Dementsprechend ist es möglich, den Schlag zu lindern, der beim Kontakt der Schaltspindel 3 mit einem Stopper verursacht wird. Dieses ist in Termen von Festigkeit und Geräuschen ausgedrückt vorteilhaft. Zusätzlich wird der Drehwinkel der Schaltspindel 3 nach Kontakt mit dem Stopper auf 18° eingestellt.
Auf 18 bezugnehmend fängt ein zweiter Zeitgeber für das Bestimmen einer Bremszeit in Schritt S19 die Zeitzählung an, und es wird in Schritt S20 entschieden, ob die vom zweiten Timer gezählte Zeitspanne 15 ms übersteigt oder nicht. Wenn nicht, geht der Prozessablauf zu Schritt S21, in dem eine "Steuerung der Motordrehzahl (Ne)", die später im Detail beschrieben werden muss, durchgeführt wird. In Schritt S26, wird eine "Entscheidung über erneuten Schaltversuch", die später im Detail beschrieben werden muss, durchgeführt. Wenn in Schritt S20 festgestellt wird, dass die vom zweiten Timer gezählte Zeitspanne zu einer Zeit t3 15 ms übersteigt, geht der Prozessablauf zu Schritt S22, in dem der zweite Timer zurückgesetzt wird.
In Schritt S23, werden entsprechende FET des Schaltungsstromkreises 105 selektiv der PWM-Steuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Schaltrichtung unterworfen. Wenn Hochschalten stattfindet, werden die FET (2) und (4) der PWM- Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 70% unterworfen, wobei die FET (1) und (3) ausgeschaltet bleiben, und wenn Herunterschalten stattfindet, werden die FET (1) und (3) der PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 70% unterworfen, wobei die FET (2) und (4) ausgeschaltet bleiben. Da die Schaltmuffe mit einem verhältnismäßig schwachen Drehmoment an die Zahnradseite gedrückt wird, ist es infolgedessen möglich eine Last zu verringern, die auf die jeweiligen Stifte bis zur Stifteinfügung, und um den Stifteinfügezustand sicher aufrecht zu erhalten, wirkt.
Ein dritter Timer fängt in Schritt S24 mit der Zeitzählung an und es wird in Schritt S25 entschieden, ob die vom dritten Zeitgeber gezählte Zeitspanne 70 ms übersteigt oder nicht. Wenn nicht, geht der Prozessablauf zu Schritt S46, in dem die Ne-Steuerung durchgeführt wird. In Schritt S47, wird die "Entscheidung über erneuten Schaltversuch", die später im Detail beschrieben werden muss, durchgeführt. Wenn danach entschieden wird, dass die durch den dritten Timer gezählte Zeitspanne 70 ms in Schritt S25 übersteigt, geht der Prozessablauf zu Schritt S27, in dem der dritte Timer zurückgestellt wird. In Schritt S28 beginnt zu einer Zeit t4 eine Kupplung-AN-Steuerung, die später im Detail beschriebenen werden muss.
Entsprechend dieser Ausführung wird die Zeitüberschreitungsdauer (70 ms) des dritten Timers in einem Zeitraum Ta bestimmt, in der die Stifteinfügung unmöglich ist, wie unter Bezug auf 13 beschrieben. Das heißt, die Zeitüberschreitungsdauer (70 ms) wird so eingestellt, dass eine Anpresssteuerung mindestens während der Zeitdauer Ta durchgeführt wird. Obgleich der Vorsprungsseitenstift mit dem Aussparungsseitenstift während der Zeitspanne Ta in Druckkontakt ist, ist eine auf jeden der Stifte wirkende Last niedrig, weil die relative Einschaltdauer auf 70% verringert ist. Dies ist in Termen von Festigkeit der Stifte ausgedrückt vorteilhaft.
Die Zeitüberschreitungsdauer des dritten Zeitgebers ist nicht notwendigerweise auf einen bestimmten Wert festgelegt, sondern kann als die Funktion des Gangs variabel eingestellt werden, beispielsweise kann sie in einem Gangschaltbereich der ersten, zweiten und dritten Getriebestufe auf 70 ms gesetzt werden und in einem Gangschaltbereich der vierten und fünften Getriebestufe auf 90 ms eingestellt werden.
Andererseits, wenn im in 17 gezeigten Schritt S16 entschieden wird, dass der Drehwinkel θ₀ kleiner als der erste Referenzwinkel θ_REF ist, fährt der Prozessablauf bei Schritt S30 fort, der in 19 gezeigt ist.
In Schritt S30, wird bestimmt, ob die durch den ersten Timer gezählte Zeitspanne 200 ms übersteigt oder nicht. Da zuerst bestimmt wird, dass die durch den ersten Timer gezählte Zeitspanne 200 ms nicht übersteigt, fährt der Prozessablauf bei Schritt S31 fort, in dem die Ne-Steuerung durchgeführt wird, und geht dann weiter zu Schritt S37, in dem die "Entscheidung über erneuten Schaltversuch" durchgeführt wird. Dann kehrt der Prozessablauf zu Schritt S16 zurück, der in 17 gezeigt ist.
Wenn die vom ersten Timer gezählte Zeitspanne 200 ms übersteigt, was bedeutet, dass der momentane Gangwechsel fehlgeschlagen ist, wird der erste Timer in Schritt S32 zurückgesetzt. In Schritt S33 wird entschieden, ob ein Zählwert eines Zählers für erneuten Einfügeversuch null ist oder nicht. Wenn der Zählwert des Zählers für erneuten Einfügeversuch null ist (was bedeutet, dass der Zähler für erneuten Einfügeversuch im zurückgesetzten Zustand ist), wird bestimmt, dass die Steuerung für erneuten Einfügeversuch nicht durchgeführt wird, und der Prozessablauf fährt bei Schritt S34 fort, in dem die Steuerung für erneuten Einfügeversuch durchgeführt wird, wie später beschrieben wird. Dies geschieht, weil, wenn der Gangwechsel viel Zeit verbraucht, der Fahrer sich manchmal irgendwie missverstanden fühlen kann.
Wenn der Zählwert des Zählers für erneuten Einfügeversuch im gesetzten Zustand (= 1) ist, wird entschieden, dass der Gangwechsel fehlgeschlagen ist, obgleich die Steuerung für erneuten Einfügeversuch durchgeführt worden ist, und der Prozessablauf fährt bei Schritt S35 für Kupplungsverbindung ohne Gangwechseldurchführung fort. In Schritt S35 wird der Zähler für erneuten Einfügeversuch zurückgestellt und in Schritt S36 wird die im Detail später zu beschreibende Kupplungsverbindungsteuerung durchgeführt.
Die Steuerung für erneuten Einfügeversuch wird unter Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in 20 gezeigt ist. Die Steuerung für erneuten Einfügeversuch ist ein Prozessablauf, in dem das Drehmoment vorübergehend verringert wird, wenn die Schaltmuffe, die axial durch die Schaltgabel verschoben wird, nicht bis zur normalen Einpassposition verschoben werden kann, und dann ein bestimmtes Drehmoment eingestellt wird, um erneut die Bewegung der Schaltmuffe für einen erneuten Einfügeversuch der Stifte der Schaltmuffe zu versuchen.
In Schritt S40 sind die relativen Einschaltdauern der FET unter PWM-Steuerung (die FET (2) und (4) während des Hochschaltens oder die FET (1) und (3) während des Herunterschaltens) jeweils auf 20% verringert. Infolgedessen ist das Antriebsdrehmoment, das auf die Schaltmuffe durch die Schaltgabel 11 wirkt, geschwächt.
In Schritt S41 fängt der vierte Timer die Zeitzählung an, und in Schritt S42 wird entschieden, ob die vom vierten Zeitgeber gezählte Zeitspanne 20 ms übersteigt oder nicht. Wenn der Zeitspanne 20 ms nicht übersteigt, geht der Prozessablauf zu Schritt S43, in dem die Ne-Steuerung durchgeführt wird. Wenn der Zeitspanne 20 ms übersteigt, geht der Prozessablauf zu Schritt S44, in dem der vierte Timer zurückgestellt wird. In Schritt S45 wird der Zähler für erneuten Einfügeversuch gesetzt. Der Prozessablauf kehrt dann zu Schritt S13 zurück, der in 17 gezeigt ist, in dem der Antriebsmotor 1 wieder der PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% unterworfen wird, um das anfängliche große Drehmoment auf die Schaltmuffe anzuwenden.
Entsprechend dieser Ausführung ist, wenn der Gangwechsel nicht normal durchgeführt wird, das Anpressdrehmoment, das auf die Schaltmuffe wirkt, vorübergehend geschwächt und dann wirkt das starke Drehmoment wieder auf die Schaltmuffe, damit es möglich ist, die Steuerung für erneuten Einfügeversuch für die Schaltmuffe leicht durchzuführen.
Hier werden vor der Beschreibung der Verfahren zur Ne-Steuerung und Kupplung-AN-Steuerung, das Ziel und die schematische Funktionsweise jeder einzelnen Steuerung unter Bezug auf 23 und 24 beschrieben.
Wie in 27 gezeigt, beginnt in dieser Ausführung das Drehen der Schaltspindel zur Zeit t1; die Kupplungsverbindung ist zur Zeit t1 freigegeben; das Drehen der Schaltspindel endet zur Zeit t3; und die Anpresssteuerung wird bis zur Zeit t4 durchgeführt, gefolgt von der Kupplungsverbindungssteuerung.
Um einen Schlag beim Gangwechsel zu lindern, ist es erforderlich eine Kupplungsverbindung bei einer niedrigeren Geschwindigkeit durchzuführen, indem man die Drehgeschwindigkeit der Schaltspindel 3 erniedrigt. Im Gegensatz dazu ist es erforderlich, um einen schnellen Gangwechsel zu verwirklichen, die Drehgeschwindigkeit der Schaltspindel zu erhöhen, da die Gangwechselgeschwindigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Schaltspindel 3 abhängt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird, um die oben beschriebenen zwei Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen, die Steuerung der Kupplungsverbindung, wie in 27 gezeigt, durch Drehen der Schaltspindel 3 bei einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt bis nahe an einen Winkelbereich, in dem die Kupplungsverbindung hergestellt wird (oder in einem Zeitabschnitt von der Zeit t4 bis zu einer Zeit t5); und durch Drehen der Schaltspindel 3 mit niedriger Geschwindigkeit in dem Winkelbereich, in dem die Kupplungsverbindung hergestellt wird (nach der Zeit t5). Mit dieser zweistufigen Rückkehrsteuerung ist es in dieser Ausführung möglich, die Gangwechselzeit zu verkürzen, während ein Schlag beim Gangwechsel verringert wird.
Entsprechend dieser Ausführung kann, wenn der Gangwechselmodus der Modus "Semi-Auto" ist, die zeitliche Koordinierung der Kupplungsverbindung in Übereinstimmung mit der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer optimal gesteuert werden.
23 und 24 sind die operativen Zeitverlaufsdarstellungen, die Änderungen in der Schaltspindelposition θ₀ und in der Motordrehzahl Ne, die durch die Kupplung-AN-Steuerung und der Ne-Steuerung verursacht werden, die jeweils beim Hoch- und Herunterschalten durchgeführt werden.
Wie in 23 gezeigt, wird das Hochschalten im Allgemeinen durch Anschalten des Hochschaltschalters 51 nach Rückkehr des Gaspedals durchgeführt, und durch Freigeben des Gaspedals, nachdem erneut eine Kupplungsverbindung hergestellt ist. Während dieses Hochschaltens, wird die Motordrehzahl Ne, wie durch eine durchgezogene Linie "a" gezeigt, geändert. Zu dieser Zeit wird die Schaltspindel, wie durch die durchgezogenen Linien A und B gezeigt, in zwei Stufen gesteuert.
Der Fahrer kann jedoch den Hochschalt-Schalter 51 ohne Rückkehr des Gaspedals betätigen oder kann das Gaspedal vor erneuter Kupplungsverbindung freigeben. In solch einem Fall kann es, um der Forderung des Fahrers nach schneller Gangänderung zu entsprechen, wünschenswert sein, eine Kupplungsverbindung schnell herzustellen.
Entsprechend dieser Ausführung wird, wenn die Motordrehzahl Ne, wie durch eine durchgezogene Linie "b" gezeigt, geändert wird, bestimmt, dass der Hochschalt-Schalter 51 ohne Rückkehr des Gaspedals durch den Fahrer eingeschalten ist, und eine Schnell-Rückkehr-Steuerung für sofortige Kupplungsverbindung durchgeführt wird, wie durch eine durchgezogene Linie C gezeigt, und wenn die Motordrehzahl Ne, wie durch eine durchgezogene Linie "c" gezeigt, geändert wird, wird bestimmt, dass das Gaspedal vor einer zeitlichen Koordinierung der Kupplungsverbindung freigegeben wird, und die Schnell-Rückkehr-Steuerung für sofortige Kupplungsverbindung durchgeführt wird, wie durch eine durchgezogene Linie D gezeigt.
Wie in 24 gezeigt, wird das Herunterschalten im Allgemeinen durch Anschalten des Herunterschaltschalters 52 nach Rückkehr des Gaspedals durchgeführt, und durch Freigeben des Gaspedals, nachdem erneut eine Kupplungsverbindung hergestellt ist. Während dieses Herunterschaltens, wird die Motordrehzahl Ne, wie durch eine durchgezogene Linie "a" gezeigt, geändert. Zu dieser Zeit wird die Schaltspindel, wie durch die durchgezogenen Linien A und B gezeigt, in zwei Stufen gesteuert.
Beim Herunterschalten kann die Maschine jedoch durch den Fahrer in den Leerlauf versetzt werden. In solch einem Fall kann es, um einen guten Fahrkomfort zu garantieren, wünschenswert sein, schnell eine Kupplungsverbindung herzustellen.
Entsprechend dieser Ausführung wird, wenn die Motordrehzahl Ne geändert wird, wie durch eine durchgehende Linie "b" oder "c" gezeigt, bestimmt, dass die Maschine durch den Fahrer in den Leerlauf versetzt ist, und die Schnell-Rückkehr-Steuerung wird , wie durch eine durchgezogene Linie C oder D gezeigt, durchgeführt.
Die Verfahren zur Ne-Steuerung und Kupplung-AN-Steuerung zur Verwirklichung der oben beschriebenen zweistufigen Rückkehrsteuerung und der schnellen Rückkehrsteuerung werden unten im Detail beschrieben. 21 ist ein Flussdiagramm, welches das durchzuführende Ne-Steuerverfahren in den Schritten S21, S46, S31 und S43 zeigt.
In Schritt 49 wird entschieden, ob der vorliegende Schaltmodus der Modus "auto" oder der Modus "semi-auto" ist. Wenn der vorliegende Schaltmodus der Modus "auto" ist, was anzeigt, dass die Durchführung der Ne-Steuerung nicht gefordert wird, wird der Prozessablauf sofort beendet, und wenn es der Modus "semi-auto" ist, fährt der Prozessablauf bei Schritt S50 fort, in dem die momentane Motordrehzahl Ne gemessen wird.
In Schritt S51 werden ein gehaltener Spitzenwert Nep und ein gehaltener Niedrigstwert Neb der bis jetzt gemessenen Motordrehzahlen Ne auf der Grundlage der momentanen Motordrehzahl Ne aktualisiert. In Schritt S52, wird entschieden, ob der Gang hoch- oder heruntergeschaltet wird. Wenn er hochgeschaltet wird, fährt der Prozessablauf bei Schritt S56 fort, und wenn er heruntergeschaltet wird, fährt der Prozessablauf bei Schritt S53 fort.
In Schritt S56, wird entschieden, ob eine Differenz (Ne-Neb) zwischen der momentanen Motordrehzahl Ne, die in Schritt S50 ermittelt wurde und dem gespeicherten Niedrigstwert Neb, der in Schritt S51 aktualisiert wurde, 50 rpm oder mehr beträgt oder nicht.
Diese Entscheidung ist eine Entscheidung, ob das Gaspedal beim Hochschalten gedrückt ist oder nicht. Wenn der Unterschied 50 rpm oder mehr ist, wird bestimmt, dass der Hochschalt-Schalter 51 ohne Rückkehr des Gaspedals durch den Fahrer eingeschaltet ist, oder das Gaspedal vor der zeitlichen Koordinierung der Kupplungsverbindung freigegeben wird. In diesem Fall fährt der Prozessablauf bei Schritt S55 fort, in dem ein Schnelle-Rückkehr-Merker F für eine sofortige Kupplungsverbindung gesetzt wird und der Prozessablauf beendet wird. Wenn die Differenz kleiner als 50 rpm ist, wird die Motordrehzahlsteuerung beendet ohne den Schnelle-Rückkehr-Merker F zu setzen, um die übliche Steuerung fortzusetzen.
Wenn in Schritt S52 entschieden wird, dass der Herunterschalt-Zustand fortgeführt wird, fährt der Prozessablauf bei Schritt S53 fort, in dem entschieden wird, ob eine Differenz (Ne-Ne1) zwischen der momentanen Motordrehzahl Ne und der im oben beschriebenen Schritt S12 gespeicherten Motordrehzahl Ne1 300 rpm oder mehr beträgt oder ob nicht. Wenn die Differenz 300 rpm oder mehr ist, wird in Schritt S54 entschieden, ob eine Differenz (Nep-Ne) zwischen dem gehaltenen Spitzenwert Nep, der in Schritt S51 aktualisiert wurde, und der momentanen Motordrehzahl Ne 50 rpm oder mehr ist oder ob nicht.
Diese Entscheidung ist eine Entscheidung, ob die Maschine sich durch den Fahrer beim Herunterschalten in den Leerlauf versetzt wurde oder nicht. Wenn sie in beiden Schritten S53 und an S54 JA (Y) ist, wird entschieden, dass die Maschine durch den Fahrer beim Herunterschalten in den Leerlauf versetzt wurde, und der Prozessablauf fährt bei Schritt S55 fort, in dem der Schnelle-Rückkehr-Merker F gesetzt wird und der Prozessablauf wird beendet.
22 ist ein Flussdiagramm, welches die Kupplung-AN-Steuerung, die in den Schritten S28 und S36 durchzuführen ist, zeigt.
In Schritt S70 wird entschieden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr null ist oder nicht. In dieser Ausführung wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 3 km/h oder kleiner ist, entschieden, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr null ist, und der Prozessablauf fährt bei Schritt S88 fort, in dem eine neutrale Stellung der Schaltspindel 3 auf einen Zielwinkel θ_t eingestellt wird, und danach geht der Prozessablauf bei Schritt S72 weiter. Der Grund dafür ist wie folgt: da nämlich der Gangwechsel in dem Zustand durchgeführt wird, in dem das Fahrzeug im wesentlichen gestoppt wird und in solch einem Fall kein Schlag beim Gangwechsel auftritt, ist es wünschenswert den Gangwechsel schnell durchzuführen.
Wenn in Schritt S70 entschieden wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit 3 km/h oder mehr ist, fährt der Prozessablauf bei Schritt S71 fort, in dem ein zweiter Referenzwinkelwinkel (±12°), der um 6° von einem Winkel (±18° in dieser Ausführung), bei dem das Drehen der Schaltspindel 3 durch den Stopper eingeschränkt ist, zurückgedreht wurde, auf den Zielwinkel θ_t eingestellt wird und danach fährt der Prozessablauf bei Schritt S72 fort.
In Schritt S72 wird die später zu beschreibende Steuerung für einen erneuten Schaltversuch durchgeführt. In Schritt S73 wird ein momentaner Drehwinkel θ₀ der Schaltspindel 3 durch den Winkelsensor 28 ermittelt. In Schritt S74 wird die Ne-Steuerung durchgeführt.
In Schritt S75 wird ein zusätzlicher Wert PID (proportional plus Integral plus Ableitung) für die PID-Steuerung berechnet. Genauer gesagt werden ein proportionaler Term (P), der durch eine Differenz (θ₀–θ_t) zwischen dem momentanen Drehwinkel θ₀, der in Schritt S73 ermittelt wird, und dem Zielwinkel θ_t dargestellt wird, ein Integralterm (I), der ein Integralwert des Terms P ist und ein Ableitungstrm (D), der ein Ableitungswert des Terms P ist, berechnet und miteinander addiert. In Schritt S76 wird die relative Betriebsdauer für die PWM-Steuerung auf der Grundlage des zusätzlichen Werts PID, der so erhalten wurde, bestimmt und in Schritt S77 wird die PWM-Steuerung durchgeführt.
25 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem zusätzlichen Wert PID und einer relativen Einschaltdauer zeigt. Wenn ein zusätzlicher Wert PID positiv ist, wird entsprechend eine positive relative Betriebsdauer ausgewählt, und wenn ein zusätzlicher Wert PID negativ ist, wird entsprechend eine negative relative Betriebsdauer gewählt. Hier bezeichnet die positive (+) / negative (-) relative Einschaltdauer eine Kombination der FET, die der PWM-Steuerung unterworfen werden. Beispielsweise bedeutet +50% relative Einschaltdauer, dass die FET (2) und (4) der PWM-Steuerung bei einer relativen Betriebsdauer von 50% unterworfen sind und –50% relative Einschaltdauer bedeutet, dass die FET (1) und (3) der PWM- Steuerung bei einer relativen Betriebsdauer von 50% unterworfen sind.
In Schritt S78 wird es entschieden, ob die durch einen sechsten Timer gezählte Zeitspanne 100 ms übersteigt oder nicht. Da der sechste Timer die Zeitzählung nicht bei der Anfangsstufe anfängt, fährt der Prozessablauf bei Schritt S79 fort. In Schritt S79 fängt ein fünfter Timer die Zeitzählung an. In Schritt S80 wird entschieden, ob die vom fünfter Timer gezählte Zeitspanne 10 ms übersteigt oder nicht. Wenn sie 10 ms bei der Anfangsstufe nicht übersteigt, geht der Prozessablauf zu Schritt S72 wird zurück. Danach werden die Vorgänge in den Schritten S72 bis S80 wiederholt.
Danach, wenn die durch den fünfter Timer gezählte Zeitspanne zu einer Zeit t5 in 27 10 ms überschreitet, wird der fünfte Timer in Schritt S81 zurückgesetzt. In Schritt S82, wird entschieden, ob der Schnelle-Rückkehr-Merker F im gesetzten Zustand ist oder nicht. Wenn der Merker F im gesetzten Zustand ist, fährt der Prozessablauf bei Schritt S83 fort, in dem ein Winkel, der erhalten wird, indem man einen Winkel von 2° bis 4° vom momentanen Zielwinkel abzieht, als ein neuer Zielwinkel für die Durchführung der Schnelle-Rückhol-Steuerung registriert wird. Wenn der Merker F nicht im gesetzten Zustand ist, fährt der Prozessablauf bei Schritt S84 fort, in dem ein Winkel, der durch Subtrahieren eines Winkels von 0,2° vom vorliegenden Zielwinkel erhalten wird, als neuer Zielwinkel registriert wird.
In Schritt S85 wird entschieden, ob der Zielwinkel nah an dem neutralen Winkel ist oder nicht, und die Operationen in den Schritten S72 bis S85 werden wiederholt, bis der Zielwinkel nah genug an dem neutralen Winkel ist. Danach, wenn der Zielwinkel nahe genug am neutralen Winkel ist, wird der neutrale Winkel als der Zielwinkel in Schritt S86 registriert. In Schritt S87 beginnt der sechste Timer die Zeitzählung.
Andererseits, wenn in Schritt S78 entschieden wird, dass die durch den sechsten Timer gezählte Zeitspanne 100 ms übersteigt, fährt der Prozessablauf bei Schritt S90 fort, in dem der sechste Timer zurückgestellt wird. In Schritt S91 wird der Schnelle-Rückkehr-Merker F zurückgesetzt, und in Schritt S92 wird die PWM-Steuerung im Schaltstromkreis 105 beendet.
Als nächstes wird der Entscheidungsprozess für den erneuten Schaltversuch mit Bezug auf das Flussdiagramm in 26 beschrieben. Der Entscheidungsprozess für den erneuten Schaltversuch in der Ausführung ist ein Prozess zum Entscheiden, ob der Schaltvorgang aufgrund der Tatsache, ob der Schaltvorgang normal beendet wurde oder nicht, erneut versucht werden sollte oder nicht. Entsprechend dieser Ausführung wird aufgrund des Rotationswinkels der Schaltwalze entschieden, ob der Schaltvorgang normale beendet wurde oder nicht.
In Schritt S191, wird aufgrund eines Ausgangssignals des Schaltwalzensensors 906 entschieden, ob die Rotationsposition der Schaltwalze 10 in der halbneutralen Position ist oder nicht, was unter Bezug auf 28 bis 30 beschrieben wird. Wenn entschieden wird, dass die Schaltwalze 10 im halbneutralen Zustand ist, in dem der Stopper 903 auf dem Vorsprung der Nockenscheibe 902 sitzt, wie in 29 gezeigt, fährt der Prozessablauf bei Schritt S193 fort, in dem ein Timer Thalf inkrementiert wird, um eine Zeit zu messen, die von der Schaltwalze 10 benötigt wird, um im halbneutralen Zustand zu bleiben. In Schritt S194 wird die durch den Timer Thalf gezählte Zeitspanne mit einem Referenzwert Tref verglichen. Wenn die durch den Timer Thalf gezählte Zeitspanne kleiner als der Referenzwert Tref in der Anfangsstufe ist, wird der Prozessablauf beendet.
Danach, wenn die Schaltwalze 10 vom halbneutralen Zustand freigegeben wird, wird der Timer Thalf in Schritt S192 zurückgestellt. Wenn die Schaltwalze 10 im halbneutralen Zustand gelassen wird und die durch den Timer Thalf gezählte Zeitspanne den Referenzwert Tref in Schritt S194 übersteigt, wird entschieden, dass die Schaltwalze 10 im halbneutralen Zustand ist, und der Prozessablauf fährt bei Schritt S195 fort, in dem der Merker für einen erneuten Schaltversuch Fretry gesetzt wird.
Wieder auf 16 bezugnehmend, nachdem die "Hoch/Herunter-Schalt-Steuerung" in Schritt S5 beendet ist, wird in Schritt S6 entschieden, ob der Merker für einen erneuten Schaltversuch Fretry gesetzt ist oder nicht. Wenn der Merker für einen erneuten Schaltversuch Fretry in Schritt S195 gesetzt worden ist, kehrt der Prozessablauf zu Schritt S3 für die Durchführung des Vorgangs eines erneuten Schaltversuch zurück, und dann werden die Operationen in den Schritten S3 bis S6 wiederholt.
Auf dieser Weise wird entsprechend dieser Ausführung aufgrund der Rotationsposition der Schaltwalze 10 entschieden, ob die Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist oder nicht, und wenn entschieden wird, dass die Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist, wird der Vorgang eines erneuten Schaltversuchs automatisch durchgeführt. Dementsprechend kann sogar für eine vollautomatisch Gangschaltung mit Motorantrieb, in der Gangwechsel automatisch auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Drosselöffnungsgrads durchgeführt wird, die Schaltwalze schnell vom halbneutralen Zustand freigegeben werden.
Wenn der Gang vom neutralen Zustand bei Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs oder bei hoher Drehzahl der Maschine geschaltet wird, wirkt eine übermäßig hohe Last auf die Maschine, weil eine verhältnismäßig hohe Maschinenbremsenkraft aufgewendet wird. Aus diesem Gesichtspunkt wird entsprechend dieser Ausführung ein Gangwechselverhinderungssystem zum Verhindern der in 17 gezeigten Steuerung zur Verfügung gestellt, selbst wenn der Hochschalt-Schalter 51 eingeschaltet ist, in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit 10 km/h oder mehr ist, oder die Motordrehzahl 3000 rpm oder mehr beträgt.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Funktionsweise des Gangwechselverhinderungssystems zeigt. Ein Neutral-Ermittlungsteil 81 gibt ein Signal eines Levels "H" aus, wenn der Gang in der neutralen Position ist. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsentscheidungsteil 82 gibt ein Signal eines Levels "H" aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 10 km/h oder mehr ist. Ein Motordrehzahl-Entscheidungsteil 83 gibt ein Signal eines Levels "H" aus, wenn die Motordrehzahl 3000 rpm oder mehr ist.
Ein OR-Schaltkreis 84 gibt ein Signal eines Levels "H" aus, wenn die Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitsentscheidungsteils 82 oder des Motordrehzahlentscheidungsteils 83 auf dem Level "H" ist. Ein AND-Schaltkreis 85 gibt ein Signal eines Levels "H" aus, wenn die Ausgaben des OR-Schaltkreises 84 und des Neutral- Ermittlungsteils 81 jeweils auf dem Level "H" sind. Wenn die Ausgabe des AND-Schaltkreises 85 auf dem Level "H" ist, verhindert ein Gangwechselverhinderungsteil 86 die in 17 gezeigte Steuerung, selbst wenn der Hochschalt-Schalter 51 eingeschaltet ist.
Jedoch, wenn der Gang irrtümlich bei der Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 km/h oder mehr oder bei der Motordrehzahl von 3000 rpm oder mehr während der Beschleunigung von der ersten Gangstufe auf Neutral geschaltet ist, kostet es viel Zeit, um wieder zu beschleunigen. Dementsprechend kann in dem Fall, dass das oben beschriebene Gangwechselverhinderungssystem zusätzlich vorgesehen ist, weiterhin ein System zum Verhindern des Gangwechsels nach Neutral während einer Fahrzeugfahrt mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 3 km/h oder mehr vorgesehen werden.
Zusätzlich wird in dieser Ausführung der Schaltwalzensensor 906 ausgelegt, um diskontinuierlich eine Spannung zu erzeugen, die der Rotationsposition der Schaltwalze 10 (Gangstufe) entspricht; jedoch kann auch eine Konfiguration verwendet werden, in der der Sensor kontinuierlich eine Spannung erzeugt, die der Rotationsposition der Schaltwalze 10. entspricht, und ein Komparator, der hinter dem Sensor angeordnet ist, diskontinuierlich eine Spannung erzeugt, die einer Gangstufe entspricht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird aufgrund der Rotationsposition der Schaltwalze entschieden, ob die Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist oder nicht, und wenn entschieden wird, dass die Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist, wird der Vorgang des erneuten Schaltversuchs automatisch durchgeführt. Dementsprechend ist es für eine vollautomatische Gangschaltung mit Motorantrieb bei der Gangwechsel automatisch auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Drosselöffnungsgrads durchgeführt wird, möglich zuzulassen, dass die Schaltwalze schnell vom halbneutralen Zustand freigegeben wird, und dementsprechend ist es für eine halbautomatische Gangschaltung mit Motorantrieb möglich, die Notwendigkeit der Wiederholung des Gangwechselvorgangs zu eliminieren.
Zusammenfassend ist es ein Ziel ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb zur Verfügung zu stelle, die in der Lage sind die Tatsache zu ermitteln, dass, wenn ein Schaltvorgang nicht normal beendet ist und dabei eine Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist, die Schaltwalze im halbneutralen Zustand ist, und den Schaltvorgang automatisch erneut durchzuführen.
Um dies zu erreichen wird in einem Verfahren zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb ein Motor in eine gewünschte Schaltrichtung angetrieben, um eine Schaltwalze intermittierend zu drehen, wodurch eine Gangstufe zu einer anderen Gangstufe geschaltet wird. Die Rotationsposition der Schaltwalze 10 wird überwacht, und wenn die Schaltwalze 10 in einer anderen Rotationsposition als einer Rotationsposition, die einer gewünschten Gangstufe entspricht, bleibt wird der Motor erneut in die Schaltrichtung gefahren.

Claims

Verfahren zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb, in der ein Motor (1) in eine gewünschte Schaltrichtung angetrieben wird, um intermittierend eine Schaltwalze (10) zu drehen, wobei eine Schaltstufe in eine andere Schaltstufe geschaltet wird, wobei ein Schaltvorgang der Gangschaltung mit Motorantrieb überwacht wird und, wenn ein Fehler beim Gangwechsel auftritt, der Motor (1) nochmals wieder in die Schaltrichtung angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überwachen des Schaltvorgangs der Gangschaltung mit Motorantrieb die Rotationsposition einer Schaltwalze (10) direkt überwacht wird, und dass, wenn festgestellt wird, dass sich die Schaltwalze (10) in einer anderen Rotationsposition als einer, einer gewünschten Gangstufe entsprechenden, Rotationsposition befindet, der Motor (1) nochmals wieder in die Schaltrichtung angetrieben wird.
Vorrichtung zur Gangwechselsteuerung bei einer Gangschaltung mit Motorantrieb, in der ein Motor (1) in eine gewünschte Schaltrichtung angetrieben wird, um intermittierend eine Schaltwalze (10) zu drehen, wobei eine Gangstufe in eine andere Gangstufe geschaltet wird, wobei die Vorrichtung umfasst: Erfassungsmittel (906) zum Überwachen eines Schaltvorgangs der Gangschaltung mit Motorantrieb; und Schaltmittel für einen erneuten Versuch zum nochmaligen Antreiben des Motors (1) in die Schaltrichtung, wenn das Erfassungsmittel (906) feststellt, dass der Gangwechsel nicht vollständig abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel (906) die Rotationsposition der Schaltwalze (10) direkt an der Schaltwalze (10) ermittelt und der Motor (1) von Neuem in die Schaltrichtung angetrieben wird, wenn das Erfassungsmittel (906) eine andere Rotationsposition der Schaltwalze (10) als eine normale Rotationsposition ermittelt.