DE69316527T2

DE69316527T2 - Halbautomatische Schaltdurchführung

Info

Publication number: DE69316527T2
Application number: DE69316527T
Authority: DE
Inventors: Eugene Ralph Braun; Paul Mark Menig
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-10-09
Also published as: CA2109286C; CA2109286A1; EP0595496A2; JPH06221428A; EP0595496B1; US5435212A; DE69316527D1; EP0595496A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein halbautomatisches Steuersystem/Verfahren zur Durchführung von Schaltvorgängen für das halbautomatische Schalten eines Verbundgetriebes der Splitterbauart, vorzugsweise der kombinierten Splitter- und Rangebauart. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuerung zur halbautomatischen Durchführung von Schaltvorgängen zum Schalten eines mechanischen Verbundgetriebes der Splitterbauart, bei dem alle splitterschaltvorgänge automatisch durchgeführt werden, während alle Schaltvorgänge der Hauptgruppe manuell ausgeführt werden. Wenn das Verbundgetriebe außerdem ein Hilfsgruppen-Rangegetriebe aufweist, wird das Schalten der Rangegruppe vorzugsweise ebenfalls wenigstens teilautomatisch durchgeführt.

Beschreibung des Stands der Technik

Mechanische Verbundgetriebe der Rangebauart, die Steuerungen von der sogenannten "doppel-H"-Bauart nutzen, wobei ein Rangeschaltvorgang durch Bewegung des Schalthebels automatisch ausgewählt wird, ohne dass der Eahrer einen Knopf oder Hebel benutzen muss, um einen Rangewechsel zu veranlassen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie mit Verweis auf die US-Patenten 4.561.325, 4.324.153, 4.455.883 und 4.944.197 ersichtlich ist. Mechanische Verbundgetriebe der Splitter- und Rangebauart werden für Schwerlastfahrzeuge häufig verwendet und sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie durch Verweis auf die US-Patente 4.754.G65 und 4.944.197 ersichtlich ist.
Systeme zur halbautomatischen Durchführung von Schaltvorgängen für mechanische Verbundgetriebe, bei denen beim manuellen Schalten in eine höchste Gruppierung von Gangstufen nur mit dieser höchsten Gruppierung ein automatisches Schalten vorgesehen ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt und in den US-Patenten 4.722.248 und 5.038.627 geoffenbart Systeme zur halbautomatischen Durchführung von Schaltvorgängen für mechanische Getriebe, bei denen der Fahrzeugführer manuell eine Drehmomentunterbrechung hervorrufen und/oder Synchronzustände erzielen muss, sind aus dem Stand der Technik bekannt und in dem US-Patent Nr. 5.053.961 geoffenbart.
Diese Getriebessysteme nach dem Stand der Technik sind insofern für gewisse Anwendungsfälle nicht geeignet, als sie zur Betätigung ein relativ hohes Können und viel Erfahrung benötigen, als sie relativ viel Hardware zur Automatisierung erfordern und/oder dem Fahrer nicht gestatten, das Getriebe in einer Weise zu schalten, die dem Schalten eines manuellen PKW-Getriebes vergleichbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Merkmale der entsprechenden Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 sind aus der US-A-4.324.153 bekannt. Gemäß der vorliegenden Erfindung, die in den Ansprüchen 1 und 3 beschrieben ist, werden viele Merkmale des Stands der Technik in einer neuen Art und Weise benutzt, um ein Steuersystem/Verfahren zur halbautomatischen Schaltausführung bei einem mehrgängigen Verbundgetriebesystem zu schaffen, das die Effizienz eines mechanischen Getriebes erhält, was es gestattet, ein solches Getriebsystem mit relativ kostengünstigen Sensoren, Aktuatoren und Steuerungen zu versehen, das es dem Fahrer gestattet, die Schaltentscheidungen selbst zu treffen, und das es ermöglicht, dass das Getriebe mit der Leichtigkeit eines einfachen und typischen PKW-Getriebes geschaltet wird.
Das obige wird erreicht, in dem ein Steuersystem/Verfahren für ein mechanisches Verbundgetriebesystern der Splitterbauart geschaffen wird, bei dem Hauptgruppengang- Schaltvorgänge manuell ausgeführt werden und relativ einfache und kostengünstige Steuerungen, Sensoren und Aktuatoren vorgesehen sind, um die Splitterschaltvorgänge für jeden Hauptgruppengang zu automatisieren. Vorzugsweise wird das Schalten der Rangestufe, wenn ein Verbundgetriebe der kombinierten Splitter und Rangebauart zu steuern ist, automatisch durch Schalthebelbewegung ausgewählt wie es von kommerziell verfügbaren Steuerungen der "Doppel-H"- Bauart bekannt ist.
Entsprechend ist es eine Aufgabe und ein Vorzug der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes System zur halbautomatischen Schaltausführung für ein Verbundgetriebe vom Splittertyp oder vom kombinierten Splitter- Rangetyp zu schaffen, das relativ einfach und kostengünstig ist und es gestattet, dass das Getriebe in einer Weise betrieben wird, die ähnlich einem einfachen manuell geschalteten Getriebe eines PKWs ist. Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus dem Studium der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Figuren 1 und 1a sind Draufsichten eines Verbundgetriebes der kombinierten Range- und Splitterbauart.
Figur 2 veranschaulicht ein Schaltmuster für das Getriebe nach Figur 1, nach dem Stand der Technik.
Figur 3 veranschaulicht ein Schaitmuster für das erfindungsgemäße Getriebe nach Figur 1.
Figur 4 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Getriebesystems zur halbautomatischen Ausführung von Schaltvorgängen.
Figur 5 veranschaulicht ein Verbundgetriebe der Splitterbauart.
Figur 5a veranschaulicht eine dem Stand der Technik gemäße Steuerung für das Getriebe nach Figur 5.
Figur 6 veranschaulicht das Schaltmuster des Getriebes nach Figur 5 und 5a.
Figur 7 veranschaulicht ein Schaltmuster für das erfindungsgemäße Getriebe nach Figur 5.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der folgenden Beschreibung wird lediglich zur bequemeren Bezugnahme und ohne Beschränkung eine bestimmte Terminologie verwendet. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Worte "nach vorn" und "nach hinten" beziehen sich entsprechend auf das vordere und das hintere Ende des Getriebes, wie es in dem Fahrzeug konventionell montiert ist und entsprechen der linken und der rechten Seite des in Figur 1, 2, 3, 6 und 7 veranschaulichten Getriebes. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte der Einrichtung und bezeichneter Teile derselben hin bzw. von dieser weg. Diese Terminologie schließt die oben speziell genannten Worte, Ableitungen derselben sowie Worte ähnlicher Bedeutung ein.
Der Begriff "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeits- oder Gangwechselgetriebe mit einer Hauptgetriebegruppe und einer Hilfsgetriebeantriebseinheit, wie bspw. eine Hilfsgetriebegruppe, zu schaffen, die in Serie angeordnet sind, so dass die ausgewählte Untersetzung der Hauptgetriebegruppe mit einer weiter ausgewählten Untersetzung der Hilfsgetriebegruppe verbunden werden kann. Der Begriff "Hochschalten" soll, wie er hier verwendet wird, das Schalten aus einem langsameren Gang in einen schnelleren Gang bezeichnen und der Begriff "Zurückschalten" soll, wie er hier verwendet wird, das Schalten aus einem schnelleren Gang in einen langsameren Gang bezeichnen. Die Begriffe "langsamer Gang" oder "niedriger Gang" bezeichnen, wie sie hier verwendet werden, einen Gang, der für Betrieb mit vergleichsweise niedrigerer Vorwärtsgeschwindigkeit in einem Getriebe benutzt wird, d.h. einen Zahnradsatz mit einer höheren Untersetzung der Ausgangswellendrehzahl in Bezug auf die Eingangswellendrehzahl.
Die Figuren 1 und 1a veranschaulichen ein kombiniertes Range- und Splitterverbundgetriebe 10, das insbesondere für das erfindungsgemäße Steuersystem/Verfahren zur halbautomatischen Durchführung von Schaltvorgängen geeignet ist. Das Getriebe 10 weist eine Hauptgetriebegruppe 12 auf, die mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 in Serie angeordnet ist, die sowohl Range- als auch Splittergetriebe enthält. Typischerweise ist das Getriebe 10 von einem einzigen mehrteiligen Gehäuse 16 aufgenommen, und weist einen Eingangswelle 18 auf, die von einem Primärantrieb wie bspw. einem (nicht dargestellten) Dieselmotor über eine wahlweise getrennte, normalerweise eingekuppelte (nicht veranschaulichte) Reibungshauptkupplung angetrieben ist.
In der Hauptgetriebegruppe 12 trägt die Eingangwelle 18 ein Eingangszahnrad 20 zum Antreiben wenigstens einer Vorgelegewellenanordnung 22. Vorzugsweise treibt das Eingangszahnrad 20, wie es aus dem Stand der Technik bekannt und in den US-Patenten 3.105.395 und 3.335.616 veranschaulicht ist, gleichzeitig mehrere im Wesentlichen identische Hauptwellen-Vorgelegewellenanordnungen mit im Wesentlichen gleichen Drehzahlen. Jede Hauptgruppenvorgelegewellenanordnung beinhaltet eine Hauptgruppenvorgelegewelle 24, die durch Lager 26 und 28 in dem Gehäuse 16 abgestützt und mit Hauptwellenvorgelegewellenzahnrädem 30, 32, 34, 36 und 38 versehen ist, die mit dieser verbunden sind. Mehrere Hauptwellenantriebs- oder Hauptwellenzahnräder 40, 42 und 44 sitzen auf der Getriebehauptwelle 46 und sind wahlweise zeitlich einander ausschließend über verschiebbare Kupplungsmuffen 48 und 50 drehfest mit der Hauptwelle kuppelbar, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Kupplungsmuffe 48 kann außerdem dazu verwendet werden, das Eingangszahnrad 20 mit der Hauptwelle 46 zu kuppeln, um eine direkte Antriebsbeziehung zwischen der Eingangswelle 18 und der Hauptwelle 46 zu liefern. Vorzugsweise umgibt jedes Hauptgruppen-Hauptwellenzahnrad die Hauptwelle 46, und steht in ständigem kämmenden Eingriff mit der zugeordneten Vorgelegewellenzahnradgruppe und ist von dieser schwimmend gelagert, wobei die Befestigungsmittel und die sich daraus speziell ergebenden Vorzüge detaillierter in den obengenannten US- Patenten 3.105.395 und 3.335.616 erläutert sind. Typischerweise werden die Kupplungsmuffen 48 und 50 mittels Schaltgabeln oder Jochen 42 bzw. 54 axial positioniert, die einer detaillierter weiter unten beschriebenen Schaltstangengehäuseanordnung 46 zugeordnet sind. Die Kupplungsmuffen 48 und 50 sind bei der bevorzugten Ausführungsform von der bekannten nicht synchronisierten, doppeltwirkenden Klauenkupplungsbauart.
Das Hauptgruppen-Hauptwellenzahnrad 44 ist das Rückwärtsgangzahnrad und steht über herkömmliche zwischenhegende Faulenzerräder 57 (siehe Figur 1a) in ständigem kämmenden Eingriff mit Vorgelegewellenzahnrädem 38. Das Hauptgruppenvorgelegewellenzahnrad 32 ist dazu vorgesehen, Leistungszapfeinrichtungen und ähnliches anzutreiben. Die Klauenkupplungen 48 und 50 sind dahingehend Dreipositionskupplungen, als sie, wie dargestellt, in ihre mittige axial unverschobenen nicht eingerückte Position oder in eine ganz nach rechts eingerückte oder eine vollständig nach links eingerückte Position verschoben werden können.
Die Hilfsgetriebegruppe 14 ist mit der Hauptgetriebegruppe 12 in Serie angeordnet und als Getriebe der kombinierten Splitter/Rangebauart mit drei Ebenen und vier Geschwindigkeiten ausgebildet, wie in dem obengenannten US-Patent Nr. 4.754.665 veranschaulicht. Die Hauptwelle 46 erstreckt sich in die Hilfsgruppe 14 hinein und ist in dem innenliegenden Ende der Ausgangswelle 58 gelagert, die sich von dem rückwärtigen Ende des Getriebes hineinerstreckt.
Die Hilfsgetriebegruppe 14 weist in ihrer bevorzugten Ausführungsform mehrere im Wesentlichen identische Hilfsgetriebe-Vorgelegewelleanordnungen 60 auf (siehe Figur 1a), die jeweils eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 62 enthalten, die durch Lager 64 und 66 in dem Gehäuse 16 abgestützt sind und drei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 48, 70 und 72 drehfest tragen. Die Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnräder 68 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Hilfsgruppen-Splitterzahnrad 74 und stützen dieses. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 70 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Hilfsgruppen-Splitter/Rangezahnrad 76 und stützen dieses, wobei es an dem im koaxial inneren Ende der Hauptwelle 46 benachbarten Ende der Ausgangswelle 58 auf dieser sitzt bzw. diese umgibt. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 72 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Hilfsgruppen-Rangezahnrad 78, das auf der Ausgangswelle 58 sitzt, und stützen dieses. Entsprechend definieren die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68 und das Splitterzahnrad 74 eine erste Gangebene, die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 70 und das Splitter/Rangezahnrad 76 definieren eine zweite Gangebene und die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 72 und das Rangezahnrad 78 definieren eine dritte Ebene oder Ganggruppe der Hilfsgetriebegruppe 14 der kombinierten Splitter- und Rangebauart.
Zum willkürlichen Kuppeln entweder des Splitterzahnrads 74 oder des Splitter/Rangezahnrads 76 mit der Hauptwelle 46 wird eine verschiebbare Zweipositions-Kupplungsmuffe 80 verwendet, wohingegen zum willkürlichen Kuppeln des Splitter/Rangezahnrads 76 oder des Rangezahnrads 78 mit der Ausgangswelle 58 eine synchronisierte Zweipositions-Kupplunganordnung 82 verwendet wird. Der Aufbau und die Funktion der doppeltwirkenden Klauenkupplungsmuffe 80 ist im Wesentlichen identisch mit dem Aufbau und der Funktion der verschiebbaren Kupplungsmuffen 48 und 50, die in der Hauptgetriebegruppe 12 verwendet werden, und die Funktion der doppeltwirkenden synchronisierten Kupplungsanordnung 82 ist im Wesentlichen identisch mit dem Aufbau der Funktion von doppeltwirkenden synchronisierten Kupplungsanordnungen nach dem Stand der Technik, für die Beispiele aus den US-Patenten Nr. 4.462.489, 4.125.179 und 2.667.955 ersichtlich sind, auf die verwiesen wird. Die veranschaulichte synchronisierte Kupplungsanordnung 82 ist von der in dem obengenannten US-Patent Nr. 4.462.489 beschriebenen Zapfenbauart.
Die Splitter-Klauenkupplung 80 ist eine Zweipositions-Kupplungsanordnung, die wahlweise entweder in die am weitesten rechte oder in die am weitesten linke Position überführt werden kann, um entweder das Zahnrad 76 oder entsprechend das Zahnrad 74 mit der Hauptwelle 46 in Eingriff zu bringen. Die Splitter-Klauenkupplung 80 wird mittels einer Schaitgabel 84 axial positioniert, die von einem Kolbenaktuator 86 mit zwei Positionen gesteuert wird, der durch einen Fahrerwahlschalter, wie bspw. einen Knopf oder ähnliches an dem Schaltknopf (nicht veranschaulicht) betätigbar ist, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die synchronisierte Kupplungsanordnung 82 mit zwei Positionen ist ebenfalls eine Zweipositionskupplung, die wahlweise entweder in ihre am weitesten rechte oder in ihre am weitesten linke Position überführbar ist, um entweder das Zahnrad 78 oder entsprechend das Zahnrad 76 willkürlich mit der Ausgangswelle 58 zu kuppeln. Die Kupplungsanordnung 82 wird mittels einer Schaltgabel 88 positioniert, die von einer Kolbeneinrichtung 90 mit zwei Positionen betätigt wird, wobei die Betätigung und Steuerung derselben detaillierter weiter unten beschrieben ist.
Wie aus den Figuren 1 bis 2 ersichtlich ist, können durch willkürliches axiales Positionieren sowohl der Splitterkupplung 80, als auch der Rangekupplung 82 in ihre jeweilige vordere und hintere Position vier unterschiedliche Verhältnisse der Hauptwellendrehung zu der Ausgangswellendrehung erhalten werden. Entsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 14 eine Dreiebenen-Hilfsgruppe der kombinierten Range- und Splitterbauart&sub1; die vier auswählbare Gänge oder Untersetzungsverhältnisse zwischen ihrem Eingang (Hauptwelle 46) und ihrem Ausgang (Ausgangswelle 58) liefert. Die Hauptgruppe 12 erbringt einen Rückwärtsgang und drei potentiell auswählbare Vorwärtsgänge Jedoch wird eine der auswählbaren Hauptgruppen-Vorwärtsgangstufen, nämlich die langsamen Gangstufen, die dem Hauptwellenzahnrad 42 zugeordnet sind, in dem oberen Rangebereich nicht benutzt. Somit wird das Getriebe 10 richtigerweise als ein "(2+1) x (2x2)"-Getriebetyp bezeichnet, der in Abhängigkeit von der Zweckmäßigkeit und Praktikabilität des Aufsplittens der niedrigen Gangstufe neun oder zehn auswählbare Vorwärtsgänge liefert. Während die Kupplung 82, die Rangekupplung, eine synchronisierte Kupplung sein sollte, ist es nicht erforderlich, dass die doppeltwirkende Kupplungsmuffe 80, die Splitterkupplung, synchronisiert ist.
Gemäß dem Stand der Technik, wie er in dem obengenannten US-Patent Nr. 4.944.197 geoffenbart ist, werden die Hauptgruppengangstufen manuell durch einen Schalthebel gewählt und eingerückt, während die Schaltvorgänge der Splitterstufe durch Betätigung eines manuellen Wahlhebels oder Knopfs, der häufig an dem Schalthebel angeordnet oder in den Schaltknopf eingebaut ist, manuell gewählt und durch einen Fernaktuator mit zwei Positionen ausgeführt werden. Der Rangeschaltvorgang wird manuell oder automatisch ausgewählt und durch einen Fernaktuator mit zwei Positionen ausgeführt. Es kann ein separater Rangesteuerknopf/Hebel vorgesehen werden oder es kann, wie in Figur 2 veranschaulicht, eine hebelbetätigte Steuerung der "Doppel-H"-Bauart verwendet werden. Range- und Splitteraktuatoren und Steuerungen dieser Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie durch Verweis auf das US-Patent Nr. 4.788.889 ersichtlich ist.
Das Schaltmuster nach dem Stand der Technik zum Schalten des Getriebes 10, ist in Figur 2 schematisch veranschaulicht. Vertikalunterteilungen an jeder Gangschalthebelposition kennzeichnen Splitterschaltvorgänge, während die Bewegung in Horizontalrichtung aus dem Drei-, Vier- und dem Fünf/Sechs-Zweig des H-Musters in den Sieben Acht- und Neun/Zehn-Zweig des H-Musters einen Schaltvorgang aus dem unteren Rangebereich in den oberen Rangebereich des Getriebes kennzeichnen. Wie oben diskutiert, wird das Schalten der Splittergruppe in der üblichen Weise durch einen vorn Fahrzeugführer betätigten Splitterknopf oder ähnliches, üblicherweise einen an dem Schalthebelknopf angeordneten Knopf erreicht, während die Betätigen der Rangekupplungs-Schaltanordnung eine automatische Reaktion der Bewegung des Gangschalthebels zwischen dem zentralen und dem am weitesten rechten Zweig des in Figur 2 veranschaulichten Schaltmusters ist und detaillierter weiter unten beschrieben wird. Rangeschalteinrichtungen dieser allgemeinen Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt und können den obengenannten US-Patenten Nr. 3.429.202, 4.455.883, 4.561.325 und 4.663.725 entnommen werden, auf die verwiesen wird.
Es wird nochmals auf Fig. 2 verwiesen und es sollen unter der Annahme, dass es zweckmäßig ist, dass ein Getriebe im Wesentlichen gleiche Gangabstände aufweist, die Hauptgruppengangstufen im Wesentlichen gleich sein, die Splittergangabstände sollten im Wesentlichen gleich der Quadratwurzel aus den Hauptgruppengangstufen und die Rangestufen sollten ungefähr gleich den Hauptgruppengangstufen hoch N sein, wobei N die Anzahl der Hauptgruppengangstufen ist, die in beiden Rangebereichen vorhanden sind (d.h. N=2 in dem (2+1) x 2x2 Getriebe 10). Unter Zugrundelegung der gewünschten idealen Untersetzungsverhältnisse wird ein Getriebe zur Annäherung dieser Untersetzungsverhältnisse ausgewählt. Im obigen Beispiel betragen die Splittergang-stufen ungefähr 33,3%, während die Rangestufe ungefähr 316% beträgt, was für eine "2+1"- Hauptgetriebegruppe mit 78%-Gangabständen im Wesentlichen geeignet ist, weil die Quadratwurzel von 1,78 gleich 1,33 und 1,78 zum Quadrat (d.h. N=2) ungefähr 3,16 ist.
Das Schaltstangengehäuse ist mit einer Öffnung 110 zur Aufnahme eines (nicht veranschaulichten Schaltfingers versehen, der von einem Schalthebel oder einer X-Y-Einrichtung oder Ähnlichem getragen ist.
Um ein Schalten der Rangegruppe des Getriebes 10 zu vollbringen, um den Betrieb in seiner hohen Rangestufe zu erzielen, muss die synchronisierte Kupplungsanordnung in ihre am weitesten linke Position verschoben werden, wie in Fig. 1 veranschaulicht ist. Um dies zu erreichen ohne dass der Fahrer irgendeine Steuereinrichtung betätigen muss, außer dass er den Gangschalthebel in den am weitesten rechten Zweig des Schaltemusters nach Fig. 2 bewegt, ist die Rangesteuerungs-Ventilanordnung 150 vorgesehen. Kurz gesagt, ist ein federbelastetes Stößelelement 156, das mit einem Hauptsteuerventil 158 verbunden ist, axial mit dem genuteten Abschnitt 154 eines Schaltmechanismus ausgerichtet und wenn er radial nach außen gedrückt wird, veranlasst er das Hauptventil 158 ein Signal an ein Folgeventil 160 zu liefern, das an der Kolbenanordnung 90 angeordnet ist, um die veranschaulichte Schaltgabel 88 nach links zu verschieben. Das Verlagern der Steuerwelle 100 in die Position des unteren Rangebereichs veranlasst den Stößel 156, sich radial nach innen zu erstrecken, was das Hauptventil 158 veranlasst, dem Folgeventil 160 zu signalisieren, dass die Schaltgabel aus der in Fig. 1 veranschaulichten Position nach rechts zu verschoben ist, um den Betrieb im unteren Rangebereich zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird das Schalten des Getriebes 10 durch das in Fig. 4 veranschaulichte halbautomatische Getriebesystem 170 halbautomatisch durchgeführt. Ein Getriebe 10 der Verbundbauart mit einer Hauptgruppe 12, die mit einer Hilfsgruppe 14 gekoppelt und von dem erfindungsgemäßen Schaltsteuersystem/Verfahren gesteuert ist, ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die Hauptgruppe 12 ist über eine Kupplung 172 betriebsmäßig mit der Antriebswelle des (nicht veranschaulichten) Fahrzeugmotors gekuppelt und die Ausgangswelle 58 der Hilfsgruppe ist betriebsmäßig gewöhnlich über eine Antriebswelle mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs (nicht veranschaulicht) verbunden.
Die von der Hauptgetriebegruppe 12 her verfügbaren Gangstufen sind manuell auswählbar, indem zunächst das Kupplungspedal 174 getreten wird, um die Motorantriebswelle abzukuppeln und indem dann der Schalthebel 175 gemäß dem vorbeschriebenen Schaltmuster positioniert wird, um die spezielle gewünschte Gangstufe der Hauptgruppe 12 einzurücken.
Das erfindungsgemäße Schaltsteuersystem/Verfahren dient dazu, das automatische Schalten zwischen sequentiell zusammenhängenden Gangstufen in jeder Hauptgruppengruppierung auszulösen und freizugeben. Das erfindungsgemäße Steuersystem enthält Mittel, die ein geeignetes Signal 176 erfassen und an Mittel liefern, die dazu dienen, das automatische Schalten in die gewünschte Gangposition freizugeben. Das Mittel zur Freigabe des automatischen Schaltens beinhaltet eine Logikschaltung 178, möglicherweise eine Kupplungssteuerung 180, eine automatische Kraftstoffsteuerung 182 und einen Schaltaktuator 184. Die Logikschaltung 178 beruht vorzugsweise auf einen Mikroprozessor und dient dazu, Information einschliesslich eines Eingangswellendrehzalsignals 186, möglicherweise eines Gangstufenpositionssignals 176, der Ausgangsdrehzahl 188 und der Fahrpedalposition 190 zu empfangen und auf dieser Basis zu arbeiten, um, wie von der Erfindung gefordert, das automatische Splitterschalten auszulösen und zu erbringen. Im Ganzen wird das automatische Schalten durch einen Schaltaktuator 184 erreicht, der Ventile und Ähnliches enthält, die der Fachmann kennt und die der Natur eines Befehlsausgangssignals 192 angepasst sind, das von der Logikschaltung 178 empfangen ist, die ihrerseits ein Befehlsausgangssignal 196 an die automatische Kraftstoffsteuerung 182 entsprechend der manuellen Betätigung des Fahrpedals 190, sowie gemäß Information liefert, die die Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle betrifft, wie sie von einem Sensor 200 an die Logikschaltung geliefert worden ist. Es kann außerdem ein Befehlsausgangsignal 194 an die Kupplungssteuerung 180 zur automatischen Betätigung der Kupplung 172 geliefert werden, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.
Das oben beschriebene Mittel, durch das das automatische Schalten bewirkt wird, ist dem Fachmann mit der Ausnahme bekannt, dass es nur dann betrieben wird, wenn eine in der Gruppe der Splittergangstufen für einen speziellen Hauptgruppengang enthaltene Gangstufe von dem Fahrer manuell eingerückt wird. Beispiele solchen automatischen Schaltens können detailliert den US-Patenten Nr. 4.361.060, 4.527.447 und 3.478.851 entnommen werden, auf die verwiesen wird.
Die Schaltlogikeinheit kann von der in dem US-Patent 4.595.986 geoffenbarten Bauart sein.
Das Schaltmuster des Getriebesystems 170 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Wie ersichtlich, werden bei manueller Wahl der dritten Gangstufe der Hauptgruppe im niedrigen Rangebereich oder der Gruppe 202 sowohl die niedrige ("L") als auch die hohe ("H") Splittergangstufe automatisch geliefert. "3L" und "3H" entspricht in Fig. 3 den Gängen "5" und "6" des Schaltmusters nach dem Stand der Technik nach Fig. 2.
Das Schalten aus der Position 202 in den hohen Rangebereich, die Hautpgruppenposition für den zweiten Gang oder die Gruppe 204 beinhaltet einen Rangeschaltvorgang vom "Doppel-H"-Typ und macht sowohl "4L" als auch "4H" automatisch verfügbar. Die "4L"-und "4H"-Gangstufe entspricht jeweils entsprechend der in Fig. 2 veranschaulichten Gangstufe "7" und "8".
Wenn der Fahrer manuell aus den Splittergruppen 1, 2, 3 (202) , 4 (204) oder 5 eine auswählt, wählt das System automatisch die spezielle Splitterstufe ("H" oder "L") in der Gruppe, die die am meisten zweckmäßige ist und rückt diese Gangstufe automatisch ein.
Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein 10-gängiges Verbundgetriebe 210 der reinen Splitterbauart mit einer Hauptgetriebegruppe 22, die fünf Vorwärtsgänge aufweist, und mit einer zweigängigen Hilfsgetriebegruppe 214. Das Schaltmuster für das Getriebe 210 ist in Fig. 6 nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Das Getriebe nach dem Stand der Technik nutzt einen Schalthebel 272, der mit einer Schaltstangengehäuseanordnung 270 und Schaltgabeln 260, 262 und 264 zusammenwirkt, um den Hauptgruppen- und den Hilfsgruppenaktuator 296 und die Schaltgabel 294 zu steuern, um die Hilfsgruppensplitterkupplung 290 zu steuern. Ein Knopf 298 an dem Schalthebel und ein (nicht veranschaulichtes) Hauptventil steuern den Hilfsgruppenfolgeaktuator 296.
Durch ein halbautomatisches Getriebesystem ähnlich dem System 170, wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist, zur Steuerung des Getriebes 210 zum automatischen Splitterschalten wird das Schaltmuster nach Fig. 7 erreicht.
Es wird angemerkt, dass das Schaltmuster nach Fig. 3 und insbesondere nach Fig. 7, das durch Nutzung des Steuerverfahrens/Systems der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ein Schalten von Verbundgetrieben mit der Einfachheit des Schaltens einfacher manueller PKW-Getriebe erreicht wird.

Claims

1. Schaltsteuersystem (170) für ein mechanisches Fahrzeugverbundgetriebe (10) der Splittbauart, mit einer Hauptgetriebegruppe (12), die mit einer Hilfsgetriebegruppe (14) hintereinander angeordnet ist, die ein kombiniertes Range- und Splittgetriebe enthält, wobei die Hauptgetriebegruppe formschlüssige Kupplungen (48, 50) aufweist, die mittels eines Schalthebels (175), der mehrere Schalthebelpositionen zum willkürlichen Ein- und Ausrücken ausgewählter Hauptgruppengangstufen aufweist, manuell willkürlich ein- und ausgerückt werden, wobei die Hilfsgruppe formschlüssige Kupplungen zum willkürlichen Ein- und Ausrücken gewählter Splittgruppengangstufen aufweist, wobei das Getriebe mehrere Gruppen von Vorwärtsgängen hat, wobei jede Gruppe, die von einem Fahrer manuell auswählbar ist, einem speziellen Hauptgruppengang entspricht, einer speziellen Gangschalthebelposition entspricht und mehrere aufeinander folgende Gangstufen enthält, wobei das Steuersystem gekennzeichnet ist durch:

ein Aktuatormittel (184) , das ein automatisches Schalten zwischen aufeinanderfolgenden Gangstufen innerhalb der Gruppe gestattet, wobei das Steuersystem dazu dient, dem Aktuatormittel zu befehlen, das automatische Schalten zwischen den aufeinanderfolgenden Gangstufen innerhalb der ausgewählten Gruppen zu gestatten, wenn von dem Fahrer eine der Gruppen manuell ausgewählt wird, sowie durch Mittel zum Erfassen der manuellen Auswahl eines Range-Schaltvorgangs und zum automatischen Durchführen eines ausgewählten Range-Schaltvorgangs.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Hauptgetriebegruppe (12) und die Hilfsgetriebegruppe (14) Getriebe der Range- und Splitterbauart aufweisen.

3. Schaltsteuerverfahren zum halbautomatischen Schalten eines mechanischen Fahrzeugverbundgetriebes (10) der Splittbauart, wobei das Getriebe eine Hauptgetriebegruppe (12) aufweist, die mit einer ein Splittgetriebe enthaltenden Hilfsgetriebegruppe (14) hintereinander angerordnet ist, wobei die Hauptgetriebegruppe formschlüssige Kupplungen (48, 50) aufweist, die mittels eines Schalthebels (175) zum willkürlichen Ein- und Ausrücken gewählter Hauptgruppengangstufen manuell willkürlich ein- und ausrückbar sind, wobei das Getriebe mehrere Vorwärtsganggruppenstufen aufweist, wobei jede Gruppe durch einen Fahrer manuell auswählbar ist, einer speziellen Hauptgruppengangstufe entspricht und mehrere aufeinanderfolgende Gangstufen enthält, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist:

dass das Getriebe Aktuatormittel enthält, die ein automatisches Schalten zwischen den aufeinanderfolgenden Gangstufen innerhalb der Gruppe gestatten, und dass das Steuersystem Mittel aufweist, die erfassen, wenn durch den Fahrer eine der Gruppen manuell ausgewählt ist,

dass die Auswahl einer speziellen Gangstufengruppe durch den Fahrzeugführer erfasst wird, und

dass innerhalb jeder ausgewählten Gruppe ein automatisches Schalten zwischen den aufeinanderfolgenden Gangstufen veranlasst wird.