-
Automatische Ganqschalteinrichtuno
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur automatischen
Schaltung eines einem Antriebsmotor nachgeschalteten mehrgängigen Zahnrad-Wechselgetriebes
für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
-
Ein bedeutendes Potential zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs
von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftfahrzeugen, liegt in der besseren
Ausnutzung der Bereiche günstigen Motorwirkungsgrades durch Wahl der jeweils günstigsten
Getriebeübersetzung unter Einbeziehung einer längeren Maximalübersetzung.
-
Die bereits bekannte Schalt- und Verbrauchsanzeige in Verbindung mit
einem 5-Gang-Getriebe, bei dem der fünfte Gang als langer Gang mit Übersetzung ins
Schnelle (overdrive) ausgebildet ist, zeigt bei richtiger Anwendung eine deutliche
Kraftstoffverbrauchsreduzierung.
-
Die dazu erforderlichehäufigere Schaltarbeit, insbesondere für die
zusätzliche Gangstufe,belastet jedoch den Fahrer. Eine weitere Schwierigkeit solcher
5-Gang-Getriebe besteht darin, daß eine weitere Schaltgasse vorhanden ist, die die
Bedienung eines derartigen Handschaltgetriebes gewöhnungsbedürftig macht.
-
Herkömmliche Getriebeautomaten, bei denen der Schaltaufwand wesentlich
reduziert ist, bieten dagegen im allgemeinen trotz erhöhten technischen Aufwandes
zu wenig Getriebestufen mit einem dadurch relativ schlechten
Wirkungsgrad.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Einrichtung zur automatischen Schaltung von Zahnrad-Wechselgetrieben für Fahrzeuge
zu schaffen, die einen Einsatz herkömmlicher, sogenannter mechanischer Schaltgetriebe
ermöglicht und infolgedessen einen einfacheren Aufbau und einen günstigeren Wirkungsgrad
bietet.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1. Die Verwendung eines herkömmlichen Schaltgetriebes mit Kupplungsgliedern, die
zum Einrücken der entsprechenden Gänge von einer Servostelleinrichtung betätigt
werden und so lange, wie ein bestimmtes, vom Motor aufgebrachtes Mindestzugmoment
anliegt, durch Selbsthaltung in der eingerückten Stellung bleiben und erst bei Unterschreitung
eines Mindestzugmomentes selbsttätig ausrücken, macht gegenüber den herkömmlichen
Handschaltgetrieben nur einen geringfügigen Mehraufwand zur Anpassung der Kupplungsglieder
und zur Bereitstellung einer einfachen Servostelleinrichtung erforderlich.
-
Dabei sollen zweckmäßigerweise die Kupplungsglieder aus mit Eingriffsverzahnungen
versehenen Schiebemuffen gebildet sein, die jeweils mit an den Losrädern vorgesehenen
Mitnahmeverzahnungen in Eingriff bringbar sind. Weiter sollen zumindest die bei
Zugbetrieb aneinander anliegenden Zugflanken dieser Verzahnungen einen derartigen
Hinterschnittwinkel aufweisen, daß während des Anliegens eines oberhalb eines Mindestwertes
liegenden Zugmomentes des Antriebsmotors die Verzahnungen im Eingriff haltende Haltekräfte
erzeugt werden. Schließlich sollen Mittel zur Aufbringung einer auf die Schiebemuffen
zumindest zeitweise und dann kontinuierlich einwirkenden Ausrückkraft vorgesehen
sein, die bei Unterschreitung des Mindestzugmomentes die Verzahnungen selbsttätig
außer Eingriff bringen.
-
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen
Unteransprüche, die im Zusammenhang mit der Beschreibung des in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert werden.
-
Die Zeichnung zeigt in Figur 1 ein schematisches Schaltbild einer
Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen
automatischen Gangschalteinrichtung,
Figur 2 eine Darstellung der Servostelleinrichtung zur Betätigung der Kupplungsglieder
und Figur 3 eine vergrößerte Darstellung des Zahneingriffs der Kupplungsglieder.
-
In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 eine herkömmliche, beispielsweise
vierzylindrige, fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, die als
Antriebsmotor für ein Personenkraftfahrzeug verwendet wird. Mit 2 ist ein dieser
Brennkraftmaschine nachgeschaltetes Getriebe angegeben, das, wie hier nicht weiter
gezeigt ist, in herkömmlicher Weise mehrere, jeweils einem Getriebegang zugeordnete
Zahnradpaare mit zum Zuschalten dieser Zahnradpaarungen geeigneten Schiebemuffen
aufweist, die durch Verstellung einer Schaltstange 7 betätigt werden können. 3 bezeichnet
ein von einer Abtriebswelle des Getriebes 2 angetriebenes Ausgleichgetriebe mit
je einer zu den beiden hier nicht gezeigten Antriebsrädern des Fahrzeugs führenden
Antriebshalbwelle 4.
-
Zur Betätigung des Getriebes 2, das im Prinzip bis auf einige wenige,
später noch zu beschreibende Merkmale wie ein herkömmliches Handschaltgetriebe ausgebildet
ist, dient eine die Schaltstange 7 verstellende Schaltvorrichtung 6 mit einer hier
z. B. pneumatischen Servostelleinrichtung 10 mit Stellgliedern lla, llb und 12,
deren Druckbeaufschlagung von Elektromagnetventilen 13 bis 16 in Abhängigkeit von
Signalen des Steuergerätes 5 gesteuert wird. Mit 8 ist weiter ein Fahrbereichswählhebel
angegeben, mit dessen Hilfe ein Vorwärtsfahrbereich D, in dem die einzelnen Vorwärtsgangstufen
automatisch eingeschaltet werden, eine Neutralstellung N, in der kein Gang eingelegt
ist, und eine Rückwärtsfahrstufe R, in der ein Rückwärtsgang mechanisch eingerückt
wird, einstellbar ist. Gegebenenfalls könnte hier auch noch eine mit dem Fahrbereichswählhebel
8 anzuwählende Parkstellung vorgesehen sein, in der, wie dies von automatischen
Getrieben her bekannt ist, eine mechanische Sperre zur Blockierung einer mit den
Antriebsrädern des Fahrzeuges verbundenen Getriebewelle eingerückt wird.
-
In der Zeichnung ist die Servostelleinrichtung 10 als mit Überdruck
arbeitend dargestellt worden, wobei 18 einen Druckspeicher bezeichnet, der von einer
Druckquelle 17, beispielsweise einer Luftpumpe, auffüllbar ist. Ein zwischengeschaltetes
Überströmventil 19 hat die Aufgabe, erst dann den Speicher 18 aufzufüllen, wenn
der Mindestdruck im übrigen System erreicht ist. Mit diesem in dem Speicher 18 gespeicherten
Systemdruck können sowohl die Stellglieder lla, llb und 12 der Servostelleinrichtung
10 als auch übrige etwa vorhandene, hier aber nicht weiter gezeigte Stellantriebe
beaufschlagt werden.
-
Zur Gewinnung der für die Steuerung der Gangschaltvorrichtung 6 erforderlichen
Steuersignale kann das Steuergerät 5 Istwerte von verschiedenen, bestimmte charakteristische
Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs erfassenden Meßwertgebern
20 und 23 bis 26 erhalten.
-
So stellt 20 einen Meßwertgeber für den Saugrohrunterdruck dar, der
in der Ansaugleitung 22 hinter einer Drosselklappe 21 angeordnet ist, die in bekannter
Weise zur Verstellung der Leistung der Brennkraftmaschine 1 durch Betätigung eines
hier nicht gezeigten Fahrpedals verstellt werden kann. 23 bezeichnet einen die Motordrehzahl
bzw.
-
die Drehzahl der Eingangswelle 27 des Getriebes 2 erfassenden Geber,
während mit 24 ein die Abtriebsdrehzahl am Ausgleichsgetriebe 3 erfassender Drehzahlgeber
angegeben ist. Mit 25 ist ein die jeweils eingeschaltete Gangstufe des Getriebes
2 erfassender Geber und mit 26 schließlich ein die Stellung des Fahrbereichswählhebels
8 erfassender Geber bezeichnet. Anstelle des Unterdruckmeßgebers 20 könnte im übrigen
auch ein Geber zur direkten Erfassung der Stellung des Fahrpedals vorgesehen sein,
und die Drehzahlgeber 23 und 24 könnten auch an anderen als den angegebenen Stellen
angeordnet sein. So wäre es beispielsweise möglich, den induktiven Geber 23 zur
Erfassung der Motor- bzw. Getriebeeingangsdrehzahl statt mit dem Anlasserzahnrad
29 des Schwungrades 28 auch mit einem fest auf der Getriebeeingangswelle 27 gehaltenen
Gangzahnrad des Getriebes 2 in an sich bekannter Weise zur Bildung eines Drehzahlmeßwertes
zusammenarbeiten zu lassen.
-
In der Figur 2 ist die Gangschaltvorrichtung 6 in vergößertem Maßstab
schematisch dargestellt. Aus dieser Figur der Zeichnung ist dabei erkennbar, daß
die Schaltstange 7 mit zwei Schaltfingern 35 und 36 versehen ist, die zur Einschaltung
der Getriebegänge jeweils mit
einer von mehreren, je einem Gangpaar
zugeordneten Schaltgabeln 37 bis 40, die die zu diesem Gangpaar gehörenden Schaltmuffen
betätigen, in Eingriff kommen. Dabei greift der Schaltfinger 35 an den den Vorwärtsgängen
zugeordneten Schaltgabeln 37 bis 39 an, während der Schaltfinger 36 zum Eingriff
an der den Rückwärtsgang schaltenden Schaltgabel 40 gebracht werden kann, wobei
dieses Ineingriffbringen des Schalt fingers 36 nur von Hand, nämlich durch Betätigung
des Fahrbereichswählhebels 8 in die mit unterbrochenen Linien angedeutete Stellung,
erfolgt.
-
Das Einrücken der Vorwärtsgänge, von denen bei dem in der Zeichnung
gezeigten Ausführungsbeispiel fünf vorgesehen sein sollen, erfolgt dagegen in der
Vorwärtsfahrstellung D des Fahrbereichswählhebels 8 völlig selbsttätig durch die
Servostelleinrichtung 10. Diese Stelleinrichtung weist Stellglieder lla, 11b und
12 auf, von denen die Stellglieder lla und llb zur Verdrehung der Schaltstange 7
ausgebildet sind, wodurch das eigentliche Einrücken der Getriebegänge erfolgt, während
das aus zwei hintereinander geschalteten Stellkolben bestehende Stellglied 12 zum
Anwählen der einzelnen Getriebegangpaare durch Längsverschiebung der Schaltstange
7 bestimmt ist. Das Gangwählen und das Gangschalten erfolgt also durch jeweils getrennte
Stellglieder, die die Schaltstange 7 in voneinander unabhängigen Richtungen, nämlich
in Längsrichtung und in Umfangsrichtung, verstellen.
-
Die Stellglieder lla, llb und 12 sind im Prinzip gleich aufgebaut
und hier als mit Überdruck arbeitend ausgebildet. Dabei entsprechen sich die Stellglieder
lla und llb vollkommen und weisen jeweils einen in einem zylindrischen Gehäuse verstellbaren,
mit einer Membrane 44 bzw. 48 versehenen Kolben 43 bzw. 47 auf, der von einer Rückstellfeder
45 bzw. 49 belastet ist. Die beiden Kolben 43 und 47 sind jeweils an den beiden
Enden einer Kolbenstange 41 mit einander entgegengesetzter Wirkrichtung angeordnet,
wobei die Kolbenstange ihrerseits im wesentlichen senkrecht zur Schaltstange 7 und
an dieser mittels eines Hebelarms 42 angreifend angeordnet ist. Durch Druckbeaufschlagung
eines der den Stellgliedern lla bzw. llb zugeordneten Druckbeaufschlagungsräume
46 bzw. 50 wird dann der entsprechende Kolben 43 bzw. 47 und damit die Kolbenstange
41 verstellt, wodurch die Schaltstange 7 gedreht wird. Bei dieser Verdrehung der
Schaltstange 7 wird dann durch Verschiebung
derjenigen Schaltgabel,
in die der Schaltfinger 35 eingreift, der zugeordnete Gang eingerückt.
-
Sind beide Druckbeaufschlagungsräume 46 und 50 der Stellglieder lla
und llb belüftet, dann wird durch die Wirkung der Rückstellfedern 45 und 49 die
Schaltstange 7 in der mittleren oder Getriebeleerlaufstellung gehalten bzw. die
Schaltstange zur Verstellung in diese Position beaufschlagt. Eine Verstellung der
Schaltgabeln 37 bis 39 in diese Leerlaufstellung kann jedoch bei einem zuvor eingerückten
Getriebegang nur dann erfolgen, wenn die Selbsthaltung der den Gangradpaaren zugeordneten
Schiebemuffen durch Reduzierung des Motorzugmomentes überwunden wird. Die miteinander
in Eingriff kommenden Verzahnungen der Schiebemuffen und der Gangzahnräder sollen
nämlich erfindungsgemäß so gestaltet sein, daß sie bei Vorliegen eines von dem Antriebsmotor
ausgeübten Mindestzugmomentes selbsttätig in der eingerückten Stellung gehalten
werden. Dies kann durch entsprechende Ausbildung der Flanken der Eingriffsverzahnung
an den Schiebemuffen bzw. der Mitnahmeverzahnung an den Gangzahnrädern erreicht
werden, die zu diesem Zweck zumindest auf ihrer Zugseite einen solchen Hinterschnittwinkel
aufweisen, daß bei Vorliegen eines vorgegebenen Mindestzugmomentes eine die Schiebemuffe
in Eingriff haltende Kraftkomponente erzeugt wird, die einer hier von den Rückstellfedern
45 bzw. 49 aufgebrachten Rückstellkraft entgegenwirkt.
-
In der Figur 3 ist dazu ein Beispiel für die Ausbildung eines solchen
Verzahnungseingriffes schematisch in einer Draufsicht auf die Verzahnung angedeutet.
Dabei soll mit 64 eine Schiebemuffe und mit 65 die dieser Schiebemuffe zugeordnete
Verzahnung angedeutet sein, während 66 ein Gangzahnrad und 67 die zu diesem Gangzahnrad
gehörige Mitnahmeverzahnung darstellt. Mit dem Pfeil 72 ist die'Momentenübertragungsrichtung
während des Zugbetriebes angegeben, bei dem also der Antriebsmotor die Fahrzeugräder
antreibt, während bei entgegengesetzter Momentenübertragungsrichtung die rollenden
Räder den Motor antreiben würden.
-
Aus der Darstellung ist nun erkennbar, daß im Eingriffsbereich der
Verzahnungen 65 und 67 die im Zugbetrieb aneinander anliegenden Flanken 68 bzw.
69 einen Hinterschnittwinkel dbaufweisen. Dieser Hinterschnittwinkel oXsoll so groß
sein, daß sich oberhalb eines bestimmten Mindestzugmomentes eine aus der Reibung
herrührende Haltekraft einstellt, die die Schiebemuffe 64 entgegen der an ihr in
Richtung des Pfeiles 73
wirkenden Ausrückkraft in Eingriff hält.
-
An den Schubflanken 70 bzw. 71 der Schiebemuffenverzahnung 65 bzw.
-
der Mitnahmeverzahnung 67 des Gangzahnrades 66 könnte ebenfalls ein
solcher Hinterschnittwinkel vorgesehen sein. Vorteilhaft wäre es jedoch, wenn an
diesen Schubflanken 70 bzw. 71 kein Hinterschnittwinkel vorgesehen ist, wie dies
in der Zeichnung angedeutet ist.
-
Der Verzicht auf einen Hinterschnittwinkel an den Schubflanken der
Eingriffsverzahnungen verhindert eine Selbsthaltung der Schiebemuffe 64 auch im
Schubbetrieb, in dem die Gänge im allgemeinen selbsttätig ausrücken sollen.
-
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Hinterschnittwinkels
zumindest an den Zugflanken der Eingriffsverzahnung 65, 67 besteht darin, daß bei
Vorliegen eines ausreichend hohen Motorzugmomentes der einmal eingerückte Getriebegang
eingerückt bleibt, daß dagegen bei Abfall des Zugmomentes unter einen vorgegebenen
Mindestwert oder beim Umschalten auf Schubbetrieb infolge der an der Schiebemuffe
65 wirkenden Ausrückkraft 73 der Gang selbsttätig ausgerückt wird.
-
Diese Ausrückkraft, die bei einer Ausführung einer Servostelleinrichtung
gemäß der Figur 2 durch die Rückstellfedern 45 oder 49 hervorgerufen wird, kann
nun entweder ständig oder aber gemäß einer noch günstigeren Lösung nur etwa im Bereich
niederer Motorzugmomente in der Nähe des Mindestzugmomentes an der Schiebemuffe
64 zur Wirkung kommen. Zu diesem Zweck könnte die Ansteuerung der Stellglieder lla
und llb der Servostelleinrichtung 10 so ausgeführt sein, daß die Druckbeaufschlagung
der beiden Stellglieder beim Einrücken des zugeordneten Getriebeganges zunächst
nur für eine kurze Zeitspanne erfolgt, die ausreicht, um die Eingriffsverzahnungen
sicher in Eingriff zu bringen. Anschließend kann die Druckbeaufschlagung für kurze
Zeit abgeschaltet werden, um anhand der die Getriebeeingangs- und die Getriebeausgangsdrehzahl
erfassenden Meßgeber 23 und 24 festzustellen, ob tatsächlich der gewünschte Getriebegang
eingerückt ist. Sollte der Gang noch nicht eingerückt sein, würde zunächst von dem
Steuergerät 5 ein erneuter Gangeinrückvorgang veranlaßt werden. Danach kann erneut
das betreffende Stellglied mit Druck beaufschlagt werden, um nun die durch die zugehörige
Rückstellfeder 45 bzw. 49 ausgeübte Ausrückkraft
aufzuheben, so
daß die in diesem Gang von dem Schaltfinger 35 betätigte Schaltgabel 37, 38 oder
39 nicht ständig an der sich mit der Getriebeeingangswelle mitdrehenden Schiebemuffe
64 unter Reibung anliegt.
-
Erst in der Nähe des Mindestzugmomentes, bei dem der Gang selbsttätig
ausrücken soll, wird die Druckbeaufschlagung des Stellgliedes gänzlich abgeschaltet,
so daß dann die von der Rückstellfeder ausgeübte Ausrückkraft an der Schiebemuffe
voll zur Wirkung kommt und diese bei Unterschreitung des Mindestzugmomentes außer
Eingriff mit der Mitnahmeverzahnung 67 des Gangzahnrades 66 bringt. Die endgültige
Abschaltung der Druckbeaufschlagung des Stellgliedes kann dabei in Abhängigkeit
von der Stellung des Fahrpedals oder auch in anderer Weise, jedenfalls in Abhängigkeit
von dem Motorzugmoment gesteuert werden, und zwar so, daß diese Abschaltung bei
einem zweiten Grenzwert erfolgt, der in jedem Fall oberhalb des für das selbsttätige
Ausrücken des Ganges vorgesehenen Mindestzugmomentes liegt.
-
Eine derartige zumindest während höherer Motorzugmomente ständige
Druckbeaufschlagung des dem jeweiligen Getriebegang zugeordneten Stellgliedes lla
bzw. llb ist dann entbehrlich, wenn eine die Rückstellkraft ausübende Feder unmittelbar
an der Schiebemuffe 64 angreifen würde. In diesem Fall würde nämlich keine ständige
Reibung zwischen der Schiebemuffe und der zugeordneten, üblicherweise in eine Ausnehmung
an ihrem Außenumfang eingreifenden Schaltgabel vorhanden sein.
-
Es zeigt sich also, daß mit einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung
das Zurückschalten aus den einzelnen Getriebegängen in den Getriebeleerlauf nicht
durch Servokraftbetätigung, sondern selbsttätig immer genau dann erfolgt, wenn das
vorgegebene Mindestzugmoment des Antriebsmotors unterschritten wird. Wenn auf die
Verschleißvermeidung zwischen Schaltgabel und Schiebemuffe verzichtet wird oder
wenn die Schiebemuffe in der Gangeinrückstellung unmittelbar von einer Feder oder
dergleichen in Ausrückrichtung belastet ist, braucht die Servokraft zum Einrücken
der jeweiligen Getriebegänge auch nur für kurze Zeit, nämlich nur bis zum endgültigen
Einrücken der Gänge und Aufbringung eines ausreichenden Motorzugmomentes zur Verfügung
gestellt werden.
-
Das Gangwählen durch Axialverschiebung der Schaltstange 7 erfolgt
bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführung der Servoschaltvorrichtung
6
mit Hilfe des Stellgliedes 12, das aus einem Tandemzylinder besteht. Dabei sind
zwei in dem Tandemzylinder voneinander abgeteilte Druckbeaufschlagungsräume 53 und
56 vorgesehen, denen mit Membranen 52 und 55 versehene Kolben 51 und 54 zugeordnet
sind. Während der zweite Kolben 54 über eine Kolbenstange 60 direkt mit der Schaltstange
7 in Verbindung steht, sind die beiden Kolben 51 und 54 nicht starr miteinander
verbunden, sondern an der Stelle 59 durch eine Trennfuge getrennt. Die Anordnung
ist nun so getroffen, daß bei Druckbeaufschlagung des ersten Druckbeaufschlagungsraumes
53 eine Verstellung der Schaltstange 7 nur so weit erfolgt, bis der erste Kolben
51 an einem als Querwand 57 ausgebildeten Anschlag zur Anlage kommt.
-
Dadurch wird der Schaltfinger 35 aus der in der Zeichnung gezeigten
Ausgangsstellung, in der er in der dem ersten und zweiten Getriebegang zugeordneten
Schaltgasse in Eingriff mit der Schaltgabel 37 steht, in die dem dritten und vierten
Getriebegang entsprechende Schaltgasse verstellt, in der er an der Schaltgabel 38
angreift.
-
Bei Beaufschlagung auch des zweiten Druckbeaufschlagungsraums 56 des
Stellgliedes 12 wird der zweite Kolben 54 allein bis zur Anlage an dem Zylinderboden
58 verstellt und die Schaltstange 7 dadurch zum Eingriff des Schalt fingers 35 in
die Schaltgasse der Schaltgabel 39 verschoben, die dem fünften Vorwärtsgang zugeordnet
ist.
-
Eine Rückverstellung der Schaltstange 7 in die Ausgangsstellung erfolgt
durch die Rückstellfeder 9 nach entsprechender Abschaltung der Druckbeaufschlagung
der Räume 56 und 53, wobei diese Abschaltung wiederum von dem Steuergerät 5 entsprechend
dem jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs gesteuert wird.
-
Es sei hier noch erwähnt daß zur Sicherstellung des Einrückens nur
eines Getriebeganges durch Betätigung nur jeweils einer Schaltgabel durch den Schaltfinger
35 übliche Sperrbleche vorgesehen sind.
-
Dem Fahrer eines mit der erfindungsgemäßen automatischen Gangschalteinrichtung
ausgerüsteten Fahrzeugs stehen durch Betätigung des Fahrbereichswählhebels 8 im
wesentlichen die drei Betriebsarten, nämlich D (Vorwärtsfahrt), N (Neutralstellung)
und R (Rückwärtsfahrt), zur Verfügung, wobei in der Neutralstellung N kein Getriebegang
und in der Rückwärtsgangstellung R nach mechanischer Verstellung der Schaltstange
7 durch Betätigung der Schaltgabel 40 durch den Schalt finger
36
der Rückwärtsgang eingelegt wird. Das Anfahren kann durch Betätigung einer herkömmlichen
Reibkupplung durchgeführt werden; besonders günstig wäre es jedoch, wenn eine automatische
Anfahrkupplung benutzt werden könnte.
-
Ein dem Steuergerät 5 zugeordneter Rechner ermittelt in der Betriebsstellung
D des Fahrbereichswählhebels 8 aus der Motordrehzahl, der Fahrgeschwindigkeit und
dem anhand der Fahrpedalstellung oder eines davon abhängigen Meßwertes, wie z. B.
des Saugrohrunterdrucks, erfaßten Drehmomentenwunsch des Fahrers die günstigste
Fahrstufe, d. h.
-
die für den jeweiligen Betriebszustand günstigste Übersetzungsstufe
des Zahnräderwechselgetriebes und führt dann automatisch die zur Einschaltung des
jeweiligen Getriebeganges erforderlichen Betätigungen durch. Dazu steuert das Schaltgerät
5 die der Servostelleinrichtung 10 zugeordneten elektromagnetischen Druckbeaufschlagungsventile
13 bis 16 so an, daß die Schaltstange 7 die zum Gangwählen und Gangschalten erforderlichen
Verstellbewegungen ausführt.
-
Zum Anfahren des Fahrzeugs wird dabei zunächst der Fahrbereichswählhebel
8 in die Fahrstufe D bzw. beim Rückwärtsfahren in die Fahrstufe R gestellt. Bei
Anordnung einer durch ein Fußpedal betätigbaren herkömmlichen Anfahrkupplung muß
sichergestellt werden, daß erst nach dem Niedertreten des Kupplungspedals der erste
Getriebegang durch entsprechende Beaufschlagung der die Gangschaltung durchführenden
Servostelleinrichtung 10 eingelegt wird. Das Anfahren kann dann wie gewohnt mit
Hilfe des Kupplungspedals und durch Niedertreten des Fahr pedals stattfinden. Bei
Erreichen einer vorbestimmten Motorsolldrehzahl, die allerdings abhängig ist von
dem anhand der Fahrpedalstellung oder des Saugrohrunterdrucks ermittelten Drehmomentenwunsch
des Fahrers, wird dann jeweils das Hochschalten in den nächsthöheren Gang eingeleitet.
-
Beim Gangschalten selbst muß zunächst, beispielsweise durch Gasrücknahme
oder durch Einflußnahme des Steuergeräts 5 auf hier nicht weiter gezeigte Stellglieder,
das Motorzugmoment während der Fahrt des Fahrzeugs so weit reduziert werden, daß
es unter das Mindestzugmoment abfällt, so daß der jeweils eingerückte Getriebegang
selbsttätig auf die oben beschriebene Weise ausrücken kann. Gleichzeitig oder anschließend
an die Reduzierung des Motorzugmomentes und das Ausrücken des alten Ganges steuert
das Steuergerät 5 je nach Schaltrichtung
entweder eine Vorrichtung
zur Abbremsung (beim Hochschalten in höhere Gänge) oder zur Beschleunigung (beim
Herabschalten in niedrigere Gänge) des Antriebsmotors 1 an. Bei Übereinstimmung
der Motordrehzahl mit der dem neuen, nächsthöheren oder nächstniedrigeren Getriebegang
zugeordneten Motorsolldrehzahl, die unter Berücksichtigung des Gangübersetzungssprunges
und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird, wird die Gangschaltvorrichtung
6 zum automatischen Einschalten des entsprechend nächsten Getriebeganges angesteuert,
in dem das oder die für den jeweils ausgewählten Getriebegang zuständigen Stellglieder
lla oder llb und 12 mit Überdruck beaufschlagt werden. Spätestens nach dem Einschalten
dieses Getriebeganges, das während des Synchronlaufs der miteinander in Eingriff
zu bringenden Kupplungsglieder erfolgt, wird das Motordrehmoment und die Beschleunigung
des Motors wieder stetig erhöht. Wegen des Einschaltens der Gänge im Synchronpunkt
werden übrigens keine Synchronisiermittel an den Kupplungsgliedern benötigt, so
daß insoweit eine Vereinfachung der Handschaltgetriebe auftritt.
-
Während das Ausrücken der Getriebegänge beim Schalten auch ohne eine
entsprechende Betätigung des Fahrpedals, allein durch Steuerung des Motorzugmomentes
von dem Steuergerät 5 aus erfolgen kann, ergibt sich bei jeder Freigabe des Fahrpedals
automatisch ein Freilaufbetrieb, d. h. ein Ausrücken des jeweils eingerückten Getriebeganges
und ein Betrieb in Getriebeleerlaufstellung, da beim Unterschreiten des für die
Selbsthaltung der Schiebemuffen erforderlichen Motorzugmomentes 'der gerade eingeschaltete
Getriebegang selbsttätig ausgerückt wird.
-
Das Fahrzeug rollt dann im Freilauf weiter, bis erneut das Gaspedal
betätigt wird. Abhängig von der dann vorhandenen Fahrgeschwindigkeit und beispielsweise
auch der Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrpedals wird der dann passende Getriebegang
für eine erneute Gangschaltung ausgewählt und durch Ansteuerung der zugeordneten
Stellglieder der Gangschalteinrichtung 6 eingerückt. Ein derartiger Freilaufbetrieb
zeichnet sich wegen des Wegfalls der Motorbremswirkung und des mit Motorleerlaufdrehzahl
laufenden Motors durch verringerten Kraftstoffverbrauch und niedrigere Schadstoffwerte
aus, so daß der Gesamtkraftstoffverbrauch des Fahrzeugs bei Einsatz der erfindungsgemäßen
Gangschalteinrichtung wegen der relativ häufig vorkommenden Schubbetriebsphasen
wesentlich reduziert werden kann.
-
Es kann jedoch auch sinnvoll sein, eine Möglichkeit zur Abschaltung
dieses Freilaufbetriebes vorzusehen. Beispielsweise könnte das automatische Ausrücken
der einzelnen Getriebegänge bei Fahrpedalfreigabe zweckmäßigerweise immer dann unterbrochen
werden, wenn das Fahrzeug auf gebirgigen Strecken benutzt wird, wo die Motorbremsung
im Schub zur Entlastung der Fahrbremsen mit herangezogen werden soll. Die Freilaufabschaltung
könnte dabei entweder durch Betätigung eines entsprechenden Handschalters oder aber
auch automatisch durch Überwachung der Neigung des Fahrzeugs oder der Bremszylinder-Temperaturen
mittels entsprechender Geber herbeigeführt werden. Realisieren ließe sich eine derartige
Freilaufabschaltung dadurch, daß in solchen Fällen die die Ausrückkraft auf die
Schiebemuffen ausübenden Mittel, wie z. B. die Rückstellfedern 45 und 49, durch
Aufbringen von Gegenkräften auch im Bereich niedriger Motorzugmomente unterdrückt
werden. Im einfachsten Fall bleiben dann also die den jeweiligen Getriebegängen
zugeordneten Stellglieder lla oder llb ständig unter Druckbeaufschlagung, jedenfalls
so lange, bis ein neuer, von dem Steuergerät 5 ausgewählter Getriebegang eingerückt
werden soll.
-
Anstelle oder zusätzlich zu dieser Freilaufabschaltung könnte auch
eine Rückschaltung des Getriebes in den nächstniedrigeren Getriebegang durch das
Steuergerät 5 veranlaßt werden.
-
- Leerseite -