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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zur Verwendung
in Fahrzeugen, die hauptsächlich
vom nicht für
Straßen
vorgesehenen Typ sind, und genauer bezieht sich die Erfindung auf ein
derartiges Getriebe, das sowohl ein hydrostatisches Getriebeteil
wie ein mechanisches Getriebeteil aufweist.
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In
EP A-0 752 545 ist ein Verfahren zum Schalten eines Getriebes eines
Fahrzeugs offenbart, das die Merkmale a), b), c) und e) des Anspruchs
1 aufweist. In diesem Verfahren werden eine durch den Antriebsmotor
angetriebene Hydropumpe und ein Hydromotor in Kombination mit einer
Schaltanordnung verwendet, die in Abhängigkeit von Schaltsignalen
das Übersetzungsverhältnis, d.h.
das Verhältnis
des Verdrängungsvolumens
der Hydropumpe gegenüber
dem Verdrängungsvolumen
des Hydromotors, verändert.
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Weiterhin
offenbart US-A-5 505 113 eine Getriebeeinheit zur Anordnung zwischen
einem Antriebsmotor und einer Verbrauchervorrichtung, wobei die
Getriebeeinheit versehen ist mit: einem hydrostatischen Getriebe,
das einen hydraulischen Motor und eine mittels einer Stellvorrichtung
einstellbare hydraulische Pumpe aufweist, einem mechanischen Schaltgetriebe,
das funktional stromab von dem hydrostatischen Getriebe angeordnet
ist und eine Mehrzahl von Zahnrädern
aufweist, und mit einer Steuervorrichtung zur Einstellung des hydrostatischen
Getriebes mittels der Einstellvorrichtung für ein Schaltverfahren. Das
Verhältnis
des hydrostatischen Getriebes kann verändert oder erhöht werden, indem
der hydraulische Motor für
den Zweck einer Verringerung des Abtriebs/Antriebs-Drehmoments eingestellt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung könnte
für eine Vielzahl
von Fahrzeugtypen einschließlich
solcher Fahrzeuge verwendet werden, die mindestens zeitweise auf
dem Straßennetz
bewegt werden, allerdings ist sie für eine Verwendung in nicht
für Straßen vorgesehenen
Fahrzeugen besonders ausgelegt, weshalb die Erfindung im Zusammenhang
damit beschrieben werden wird.
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Die
Bereitstellung eines Getriebes, das einen hydrostatischen Getriebeteil
und einen mechanischen Getriebeteil aufweist, ist für den Fachmann
im allgemeinen wohlbekannt. Ein typisches hydrostatisches Getriebe
verfügt über eine
Pumpe mit variabler Verdrängung,
die hydraulisch mit einem Motor verkoppelt ist (typischerweise mit
einer festen Verdrängung),
sowie über
geeignete Steuerungen zur Variierung der Verdrängung der Pumpe. Obgleich verschiedene
Pumpen- und Motortypen verwendet werden können, ist die Verwendung einer
Axialkolbenpumpe und eines Axialkolbenmotors bevorzugt, wobei die
Variierung der Pumpenverdrängung
durch eine Veränderung
des Neigungswinkels einer neigbaren Schrägscheibe auf eine Weise erfolgt,
die dem Fachmann wohlbekannt ist.
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Das "mechanische Getriebe" kann aus einem einfachen
schaltbaren Zweigang-Getriebe mit Zahnrädern bestehen, das effektiv
als eine "Bereichs"-Wahlvorrichtung
für das
hydrostatische Getriebe fungiert, um den Geschwindigkeitsbereich
und das Steigvermögen
des Fahrzeugs auszuweiten, während
gleichzeitig die Komponenten des hydrostatischen Getriebes nach
wie vor eine vernünftige
und ökonomischere
Größe aufweisen
können.
Für den Fachmann
versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die Verwendung
mit einem Zweigang-Getriebe begrenzt, sondern dass ein Drei- oder
möglicherweise
sogar ein Viergang-Getriebe
benutzt werden könnte.
Einer vereinfachten Illustration und Erklärung halber wird die Erfindung
jedoch im Zusammenhang mit einem Zweigang-Getriebe beschrieben werden.
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Obgleich
verschiedene Anordnungen zum Schalten des mechanischen Getriebes
vorgesehen werden können
und sich die Erfindung nicht auf irgend eine dieser Anordnungen
begrenzt, wird die Erfindung in Zusammenhang mit einem mechanischen Getriebe
beschrieben werden, das mit einem Schaltzylinder mit einer Neutralstellung
ausgerüstet
ist, in der das mechanische Getriebe ausgerückt wird und anschließend vorzugsweise
auf jeder Seite der Neutralstellung zwei Stellungen vorgesehen werden,
die dem niedrigen Gang bzw. dem hohen Gang entsprechen.
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Bei
der Beschreibung des Systems der vorliegenden Erfindung werden zur
Vermeidung der sprachlichen Verwirrung, die üblicherweise mit den Bezügen auf
die Wörter "niedriger" Gang und "hoher" Gang verbunden sind,
die beiden Gänge
in dem mechanischen Getriebe einfach als "erster Gang" (oder 1. Gang) und "zweiter Gang" (oder 2. Gang) bezeichnet. Allgemeinen
können
der 1. Gang und der 2. Gang als Entsprechungen eines ersten Gangs
und eines zweiten Gangs in einem für Automobile konzipierten Getriebe
gedacht werden, wobei das Verhältnis
der Motordrehzahl zu der Antriebswellendrehzahl in dem ersten Gang
größer als
in dem zweiten Gang ist, oder anders gesagt, dass sich bei einer
konstanten Motordrehzahl die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Schalten
von dem ersten Gang in den zweiten Gang erhöht. Allerdings versteht sich
für den
Fachmann, dass die nachfolgenden Bezüge auf einen niedrigen oder
hohen Gang bzw. auf den 1. oder 2. Gang lediglich Beispielen und
Erklärungen
halber erfolgen, jedoch nicht begrenzend sind, außer in solchen
Fällen,
in denen der Kontext das Gegenteil eindeutig angibt. Ähnlich dazu
verstehen sich Bezüge
in den beiliegenden Ansprüchen
auf ein "erstes" bzw. ein "zweites" Übersetzungsverhältnis als
nicht beschränkend.
Mit anderen Worten kann eine Bezugnahme in den beiliegenden Ansprüchen auf
ein "erstes" Übersetzungsverhältnis entweder
den niedrigen oder den hohe Gang bedeuten, und der Begriff "erstes" wird einfach deshalb
verwendet, um anzugeben, dass dies die erste Bezugnahme auf ein Übersetzungsverhältnis ist.
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Obgleich
ein Getriebe von dem beschriebenen Typ, der sowohl einen hydrostatischen
wie einen mechanischen Teil aufweist, bei der Bewerkstelligung der
oben genannten Aufgaben im allgemeinen zufrieden stellend funktioniert,
besteht bisher ein Hauptnachteil der beim Stand der Technik vorliegenden
Getriebe in der Notwendigkeit eines Anhaltens des Fahrzeugs, um
das Übersetzungsverhältnis (bzw.
den "Bereich") des mechanischen
Getriebes zu ändern.
Die Notwendigkeit zum Anhalten des Fahrzeugs führt augenscheinlich nicht nur
zu einer erhöhten
Belastung und Ermüdung
des Fahrzeugführers, sondern
reduziert auch die Menge an nützlicher
Arbeit, die mit dem Fahrzeug ausgeführt werden kann. Wenn weiterhin
das Fahrzeug an einer Steigung oder einer Neigung angehalten wird,
sodass an das mechanische Getriebe Drehmoment angelegt wird, kann
der Fahrzeugführer
große
Schwierigkeiten haben, den erwünschten
Gangwechsel bzw. die erwünschte
Bereichswahl des mechanischen Getriebes durchzuführen.
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines verbesserten Getriebes, das sowohl ein hydrostatisches wie
ein mechanisches Getriebeteil aufweist, bei dem das Schalten des
mechanischen Getriebes während
der Fahrt, d.h. ohne anzuhalten, erfolgen kann, und vorzugsweise
ohne eine unmittelbare wahrnehmbare Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Zur
Lösung
der oben genannten Aufgabe ist die Bereitstellung eines hydrostatischen
Getriebes erwünscht,
das elektronisch gesteuert wird, d.h. eines Getriebes, das vollständig elektronisch
gesteuert ist, und wobei die Verdrängung der hydrostatischen Pumpe
mit dem Schalten des mechanischen Getriebes koordiniert wird, um
das Vermögen
eines Schaltens während
der Fahrt zu ermöglichen.
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Unglücklicherweise
würde ein
einfaches Kombinieren eines elektronisch gesteuerten hydrostatischen
Getriebes und eines mechanischen Getriebes sowie eine elektronische
Schaltkoordination der beiden Getriebe häufig dazu führen, dass sich das Schalten
des mechanischen Getriebes unter Bedingungen vollziehen würde, in
denen ein derartiger Schaltvorgang nicht erwünscht (oder "durchführbar") wäre. Würde das
Fahrzeug lediglich beispielshalber bis zu einem solchen Ausmaß belastet
werden, dass es während
des Schaltvorgangs angehalten werden würde, würde der Schaltvorgang unter
diesen jeweiligen Bedingungen als nicht "durchführbar" erachtet werden, weshalb er von dem
Steuersystem nicht gestattet werden sollte.
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Dementsprechend
besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines
Getriebes und Steuersystems vom oben beschriebenen Typ, das über das
Vermögen
eines Schaltens während
der Fahrt verfügt,
aber wobei das Steuersystem kein Auftreten irgend eines Schaltvorgangs
gestattet, der als nicht durchführbar
betrachtet wird, wobei dieser Begriff nachfolgend beschrieben werden
wird.
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Ein
wichtiger Aspekt des oben beschriebenen Systemtyps besteht in der
Bestimmung, ob ein jeweiliger Schaltvorgang durchführbar ist,
und in der anschließenden
schnellstmöglichen
Vervollständigung
des Schaltvorgangs (d.h. bevor der jeweilige Schaltvorgang "nicht durchführbar" wird). Wenn z.B. in
der oben beschriebenen Situation die Befürchtung besteht, dass die auf
das Fahrzeug einwirkende Last das Fahrzeug zum Anhalten bringt,
bevor der Schaltvorgang abgeschlossen ist, dann ist es klar, dass
je schneller der Schaltvorgang durchgeführt wird, um so größer die
Wahrscheinlichkeit ausfällt,
dass ein jeweiliger Schaltvorgang als durchführbar erachtet und somit erfolgreich
ausgeführt
wird. Wie sich für
den Fachmann versteht, ist die Anzahl an Fahrzeugen und Anwendungen,
bei denen das Getriebesystem der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann, um so größer, je
schneller der Schaltvorgang vervollständigt werden kann.
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Dementsprechend
besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines
Getriebes und Steuersystems, das den zur Durchführung der verschiedenen Schaltvorgänge notwendigen
Zeitraum minimieren kann, indem eine prädiktive Steuerlogik benutzt
wird.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung
eines verbesserten Verfahrens zum Schalten eines Getriebes eines
Fahrzeugs erfüllt,
dass eine Antriebskraftquelle und mindestens ein Antriebsrad aufweist.
Das Getriebe ist dazu ausgelegt, Eingangsdrehmoment von der Antriebskraftquelle
aufzunehmen und zu dem Antriebsrad Abtriebsdrehmoment zu übertragen.
Das Getriebe weist eine hydraulische Pumpe mit variabler Verdrängung, eine
fluiddruckbetätigte
Anordnung zur Variierung der Verdrängung der Pumpe und einen hydraulischen
Motor auf, der hydraulisch an die Pumpe gekoppelt ist. Weiterhin
verfügt
das Getriebe über
ein mechanisches Getriebe mit einem ersten Übersetzungsverhältnis und
einem zweiten Übersetzungsverhältnis, und über eine
fluiddruckbetätigte Anordnung
zum Schalten des mechanischen Getriebes von einem Neutralzustand
in das erste oder das zweite Übersetzungsverhältnis.
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Das
verbesserte Verfahren ist durch die Schritte gekennzeichnet, dass
das von dem hydraulischen Motor übertragene
Abtriebsdrehmoment verringert wird, wenn sich das mechanische Getriebe
in dem ersten Übersetzungsverhältnis befindet,
und dass das mechanische Getriebe von dem ersten Verhältnis in
die Neutralstellung geschaltet wird. Das Verfahren beinhaltet die
Steuerung des Fluiddrucks an der fluidbetätigten Anordnung zum Variieren
der Verdrängung
der Pumpe, wobei die Abtriebsdrehzahl des hydraulischen Motors mit
der momentanen Eingangsdrehzahl, die das mechanische Getriebe für einen
Betrieb in dem zweiten Übersetzungsverhältnis benötigt, synchronisiert
wird. Schließlich
beinhaltet das Verfahren die Steuerung des Fluiddrucks an der fluiddruckbetätigten Anordnung
zum Schalten des mechanischen Getriebes, wodurch das Getriebe in das
zweite Übersetzungsverhältnis geschaltet
wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
ein Schema des Getriebes und des Steuersystems der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Logikdiagramm, das die gesamte Systemlogik allgemein zusammenfasst.
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3–9 sind
Logikdiagramme, welche die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung
ausführlicher
illustrieren.
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10 ist
ein Graph der Schaltfolge als eine Funktion der Zeit und illustriert
die verschiedenen Schritte in einem Schaltvorgang gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen
beabsichtigen, illustriert 1 ein gemäß der vorliegenden
Erfindung angefertigtes Fahrzeugantriebssystem. Das Fahrzeugantriebssystem
beinhaltet eine Kraftmaschine 11, die typischerweise den
Fahrzeugmotor bildet, sowie einen Satz Antriebsräder 13, die hier lediglich
schematisch dargestellt sind.
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Eingangsdrehmoment
wird von der Kraftmaschine 11 zu dem hydrostatischen Getriebeteil
des Systems übertragen,
und im einzelnen durch eine Eingangswelle 17 zu einer Pumpe
mit variabler Verdrängung 15 übertragen.
Typischerweise wird ebenfalls eine Ladepumpe 19 von der
Eingangswelle 17 bzw. von einer irgendeiner Art von Verlängerung
von ihr angetrieben. Wie für
den Fachmann wohlbekannt besteht eine Funktion der Ladepumpe 19 in
der Fluidzufuhr zu derjenigen Seite des hydrostatischen Schaltkreises,
die einen niedrigen Druck aufweist, was schematisch durch ein Paar
Rückschlagventile 21 und 23 bewerkstelligt
wird. Die Pumpe 15 ist durch zwei Leitungen 25 und 27 hydraulisch
an einen hydrostatischen Motor 29 gekoppelt, der hier als
ein Motor mit fester Verdrängung
illustriert ist.
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Der
Ausgang des Motors 29 wird durch eine Antriebswelle 31 zu
einem mechanischen Zweigang-Getriebe 33 übertragen,
das wiederum eine Antriebswelle 35 aufweist, die für den Antrieb
der Antriebsräder 13 geeignet
ist. Typischerweise würde zwischen
dem Getriebe 33 und den Antriebsrädern 13 ein (hier
nicht dargestelltes) abschließendes
Antriebsübersetzungsverhältnis vorgesehen
sein. Das Übersetzungsverhältnis des
mechanischen Getriebes 33 wird durch einen Schaltzylinder 37 bestimmt, der
hier als in seiner Neutralstellung befindlich dargestellt ist. Die
Steuerung des Schaltzylinders 37 erfolgt durch ein Paar
Schaltventile 38 und 39, die mittels einer Leitung 41 jeweils
unter Druck stehendes Steuerfluid von der Ladepumpe 19 oder
von einer anderen geeigneten Quelle empfangen. Mit der Leitung 41 ist auch
ein konventionelles Ladedruck-Entlastungsventil 42 verbunden.
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Die
Verdrängung
der variablen Pumpe 15, d.h. der Fluidausgang pro Umdrehung
der Eingangswelle 17 wird durch die Stellung einer Schrägscheibe 43 bestimmt,
was für
den Fachmann wohlbekannt ist. Die Stellung der Schrägscheibe 43 wird
durch eine allgemein mit 45 gekennzeichnete Servobaugruppe (Kolben
und Zylinder) gesteuert. Die Stellung der Servobaugruppe 45 wird
durch ein Paar Servosteuerventile 47 und 49 gesteuert,
die jeweils unter Druck gesetztes Steuerfluid mittels einer Leitung 51 von
der Ladepumpe 19 empfangen. Zwischen den Hauptsystemleitungen 25 und 27 ist
eine Leitung 53 verbunden, und in Reihe in der Leitung 53 ist
ein Umgehungsventil 55 angeordnet, dessen Funktion im folgenden
beschrieben werden wird.
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Ein
wichtiger Aspekt des Steuersystems der vorliegenden Erfindung besteht
in der Notwendigkeit, dass eine Anzahl von Sensoren vorliegt, was
nun kurz erläutert
werden wird, und in jedem Fall beziehen sich die Bezugszeichen auf
das Signal von dem Sensor, da die meisten nachfolgenden Bezüge auf das
Signal, nicht aber auf den Sensor selbst erfolgen. Mit der Eingangswelle 17 ist
ein Drehzahlsensor assoziiert, der ein Motordrehzahlsignal 57 bereitstellt. Mit
der Schrägscheibe 43 ist
ein Neigungswinkelsensor bereitgestellt (typischerweise ein Drehpotentiometer),
der ein Neigungswinkel-(Pumpenverdrängungs)-Signal 59 bereitstellt.
Die Pumpe 15 beinhaltet ein Paar Sensoren, die typischerweise
mit deren Einlass- und Auslassanschlüssen verbunden sind und die
Drucksignale 61 und 62 bereitstellen, welche repräsentativ
für die
Drücke
in den Leitungen 25 bzw. 27 sind. Mit der Motorabtriebswelle 31 ist
ein Drehzahlsensor assoziiert, der ein Motordrehzahlsignal 63 ausgibt,
das ebenfalls die Eingangsdrehzahl für das mechanische Getriebe 33 anzeigt.
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Das
mechanische Getriebe 33 beinhaltet einen Drehzahlsensor,
der ein Getriebeabtriebsdrehzahlsignal 65 bereitstellt,
während
dem Schaltzylinder 37 ein Positionssensor (typischerweise
ein lineares Potentiometer) zugeordnet ist, der ein Schaltzylinderpositionssignal 67 bereitstellt.
Hinsichtlich des Umstands, dass das Zylinderpositionssignal 67 lediglich
die Neutralstellung bzw. den ersten oder den zweiten Gang angeben
muss (im Unterschied zu der tatsächlichen
linearen Stellung), könnte
es alternativ dazu zufrieden stellend sein, Positionserfassungsschalter
anstatt eines linearen Potentiometers zu verwenden.
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Die
oben beschriebenen verschiedenen Signale 57–67 sind
ein Teil der Systemeingänge
in eine elektronische Steuereinheit (ECU), die allgemein mit 69 bezeichnet
ist. Die ECU 69, die von einem für Fachleute wohlbekannten allgemeinen
Typ ist, muss analoge, digitale sowie Frequenzeingänge aufnehmen
können.
Die anderen Eingänge
in die ECU 69 sind Signale von der (hier nicht dargestellten)
Anwenderkonsole und beinhalten einen von dem Anwender manuell betätigbaren
Vorwärts/Neutral/Rückwärts-Schalter, der ein
V/N/R-Signal 71 bereitstellt, wobei das Signal 71 einfach
eine Anzeige dafür
bildet, welchen allgemeinen Zustand der Anwender für die Pumpe 15 ausgewählt hat,
d.h. ob die Schrägscheibe 43 zum
Antrieb des Fahrzeugs in der Vorwärtsrichtung geneigt ist, ob
die Schrägscheibe 43 nicht
geneigt ist (Neutralstellung), oder ob die Schrägscheibe 43 in der
entgegengesetzten Richtung geneigt ist, um das Fahrzeug in der Rückwärtsrichtung
anzutreiben. Ebenfalls verfügt
der Fahrzeugführer über einen
Grundgeschwindigkeitswahlschalter, der ein Grundgeschwindigkeitsbefehlssignal 73 bereitstellt,
das allgemein die Verlagerung der Schrägscheibe 43 anzeigt,
vorausgesetzt der Anwender hat entweder eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsrichtung
ausgewählt.
Schließlich
verfügt
der Anwender über
einen Gangwahlschalter, sodass wenn das V/N/R-Signal 71 nicht
neutral ist, entweder ein Signal 75 für den 1. Gang oder ein Signal 77 für den 2.
Gang zu der ECU 69 übertragen
wird.
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Eine
weitere Anforderung für
die ECU 69 besteht darin, dass sie Antriebsschaltkreise
beinhaltet, die betätigt
werden können,
um geeignete Signale zu den Magnetwicklungen der Schaltventile 38 und 39 und
zu den Magnetwicklungen der Servosteuerventile 47 und 49 zu übertragen.
Somit führt
die ECU 69 dem Schaltventil 38 ein Magnettreibersignal 78 und dem
Schaltventil 39 ein Magnettreibersignal 79 zu. Weiterhin
leitet die ECU 69 ein Magnettreibersignal 81 zu
dem Servosteuerventil 47 und ein Magnettreibersignal 83 zu
dem Servosteuerventil 49.
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Logik
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Nun
hauptsächlich
auf 2 Bezug nehmend ist dort ein Logikdiagramm der
gesamten Systemlogik gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt. Vorab und zusammenfassend gesagt beinhaltet
das Getriebe und das Schaltsystem der vorliegenden Erfindung eine
allgemein mit 100 gekennzeichnete Schaltdurchführbarkeitslogik,
in der sämtliche
verschiedenen Eingänge
in die ECU 69 analysiert werden und die Logik bestimmt,
ob der anstehende Schaltvorgang "durchführbar" ist oder nicht, d.h.
ob der Schaltvorgang erfolgreich oder nicht erfolgreich ohne einen
Schaden für
den fortlaufenden Betrieb des Fahrzeugs vervollständigt werden
kann. Wenn z.B. der Systemdruck (in der Leitung 25 oder 27)
des hydrostatischen Getriebes nach dem anstehenden Schalten der
Entlastungseinstellung der Systemüberdruckventile (die konventionell
und hier nicht dargestellt sind) überschreiten müsste, würde der Schaltvorgang
als nicht durchführbar
betrachtet werden. Wenn die Logik bestimmt, dass das anstehende Schalten
nicht durchführbar
ist, würde
der anstehende Schaltvorgang typischerweise so lange in einem "Schwebe"-Zustand verbleiben,
bis er manuell durch die Rückstellung
des Gangwahlschalters in seine ursprüngliche Position zurückgenommen
werden würde,
oder bis sich die Bedingungen verändern, so dass der Schaltvorgang
durchführbar
wird.
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Wenn
die Durchführbarkeit
des anstehenden Schaltens bestimmt worden ist, schreitet das System mit
einer Logik fort, die den Schaltbefehl verarbeitet, wobei diese
Logik allgemein mit 200 gekennzeichnet ist. Der Zweck dieser
Logik besteht hauptsächlich
in der Analyse des momentanen Schaltbefehls, und darin, auf der
Basis dieser Analyse zu bestimmen, ob es notwendig ist oder nicht,
den Schaltzylinder 37 zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
des mechanischen Getriebes 33 zu bewegen. Wenn ein derartiges
Schalten des Schaltzylinders 37 notwendig ist, fährt das
System mit einer allgemein mit 300 bezeichneten Schaltverfahrenslogik
fort. Wenn das mechanische Getriebe 33 hingegen nicht geschaltet werden
muss, geht das System direkt zu der Fahrzeugantriebslogik über, die
allgemein mit 400 gekennzeichnet ist.
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Die
Schaltverfahrenslogik 300 weist einen Logikteil auf, der
sich auf das Schalten von und zu der Neutralstellung bezieht und
der mit den verschiedenen Situationen in diesem Fall umgeht, sowie
einen weiteren Logikteil, der sich auf das Schalten zwischen den
niedrigen und den hohen Übersetzungsverhältnissen
bezieht, wobei es in diesem Fall notwendig ist, die Neutralstellung
zu durchlaufen. Nachdem jeder der obigen Logikteile der Schaltverfahrenslogik 300 vervollständigt ist,
geht das System zu der Fahrzeugantriebslogik 400 über, die
sich mit der nachfolgenden Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit mittels
der Anwendersteuerung der Pumpenverdrängung beschäftigt.
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Nun
hauptsächlich
auf 3 Bezug nehmend geht in der Schaltdurchführbarkeitslogik 100 die
Logik zuerst zu einem Arbeitsblock 101 über, in welchem die ECU 69 sämtliche
oben beschriebenen und in 1 als Signale 57 bis 77 dargestellten
verschiedenen Eingangssignale ausliest. Weiterhin löscht die
Logik das Schaltverhinderungssignal oder setzt dieses negativ, was
eine Anzeige dafür
bildet, dass noch kein Grund zur Unterdrückung oder Verhinderung des
ausgewählten
Schaltvorgangs besteht. Dann schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 103 fort,
in dem bestimmt wird, ob das Fahrzeug in der Neutralstellung bewegt
wird (d.h. dass das Signal 61 "neutral" ausgibt, während das Signal 65 eine
positive Getriebeabtriebsdrehzahl angibt). Ebenfalls bestimmt der
Entscheidungsblock 103, ob das Getriebe mittels Drehmoment
in einem Gang verriegelt ist oder nicht (das Signal 67 befindet sich
nicht in einer Neutralstellung und eines der Drucksignale 61 oder 62 zeigt
an, dass das Systemdrehmoment über
einem vorbestimmten Pegel liegt). Wenn eine der Bedingungen in dem
Entscheidungsblock 103 "JA" ist, schreitet die
Logik mit einem Arbeitsblock 105 fort, der ein "Schaltverhinderungs"-Signal zur nachfolgenden
Verwendung von der Logik in einem positiven Zustand einstellt, d.h.
das Schaltverhinderungssignal in einem positiven Zustand gibt der Logik
an, keinen Versuch zu unternehmen, den jeweils ausgewählten Schaltvorgang
durchzuführen. Wenn
in der vorliegenden Ausführungsform
des Systems das Signal 65 anzeigt, dass die Abtriebsdrehzahl
des Getriebes 33 gleich oder weniger als 10 U/min beträgt, setzt
die Logik das Signal 65 auf 0 U/min. Anschließend geht
das System zu der Verfahrensschaltbefehlslogik 200 über.
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Lautet
die Antwort für
den Entscheidungsblock 103 "NEIN",
schreitet das System mit einem Entscheidungsblock 107 fort,
der bestimmt, ob sich das Fahrzeug in einem Freilauflastzustand
befindet oder nicht. Hinsichtlich des Umstands, dass die Drehzahl
des Motors 29 auf die Veränderungen der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs während
eines Schaltvorgangs reagieren muss, ist die Bestimmung des Vorliegens
einer Freilauflast wesentlich. Verändert sich die des Fahrzeuggeschwindigkeit
bzw. die Motordrehzahl während
des Schaltvorgangs übermäßig, kann
die Pumpe 15 die Grenze ihrer Schrägscheibenverlagerung erreichen,
bevor die Drehzahl des Motors 29 auf die erforderliche
Eingangsdrehzahl für das
Getriebe 33 synchronisiert werden kann. Somit berücksichtigt
die Logik die Drucksignale 61 und 62, und wenn
sie entgegen gesetzte Vorzeichen zu denjenigen Vorzeichen aufweisen,
die für
den Antrieb des Fahrzeugs notwendig sind, liegt eine Freilauflast vor,
wobei in diesem Fall ("JA") die Logik mit einem Arbeitsblock 109 fortschreitet,
in welchem ein Freilauflast-Merker in einen positiven Zustand gebracht wird,
um nachfolgend von der Logik verwendet zu werden. Bestimmt der Entscheidungsblock 107,
dass keine Freilauflast vorhanden ist ("NEIN"),
schreitet die Logik mit einem Arbeitsblock 111 fort, in
welchem der Freilauflast-Merker gelöscht wird.
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In
jedem Fall geht die Logik anschließend zu einem Entscheidungsblock 112 über, in
welchem bestimmt wird, ob die tatsächliche Richtung des Fahrzeugs
der befohlenen Richtung entspricht, d.h. ob die tatsächliche
Fahrzeugrichtung dem V/N/R-Signal 71 entspricht. Wenn das
Ergebnis des Entscheidungsblocks 112 negativ ausfällt ("NEIN"), schreitet die
Logik mit dem Arbeitsblock 105 fort, der das "Schaltverhinderungs"-Signal wie oben
erläutert
in einen positiven Zustand verbringt. Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 112 "JA", geht die Logik
danach zu einem Entscheidungsblock 113 über, in welchem bestimmt wird,
ob sich der Schaltzylinder 37 in der Stellung für den 1.
Gang befindet, und wenn dies zutrifft ("JA"),
schreitet das System mit der allgemein mit 120 bezeichneten
Logik der Schaltdurchführbarkeit für den 1.
Gang (siehe 4) fort, in der die Durchführbarkeit
des Schaltens vom 1. Gang in den 2. Gang bestimmt wird. Wenn die
Ausgabe des Entscheidungsblocks 113 "NEIN" ist,
was anzeigt, dass sich das Getriebe derzeit im 2. Gang befindet
(das Signal 67 liegt innerhalb desjenigen Spannungsbereichs,
der anzeigt, dass sich das Getriebe 33 im 2. Gang befindet),
schreitet die Logik mit einer Logik der Schaltdurchführbarkeit
für den
2. Gang fort, die allgemein mit 140 gekennzeichnet ist
(siehe 5), in der bestimmt wird, ob ein Schalten von
dem 2. Gang in den 1. Gang durchführbar ist oder nicht.
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Nun
hauptsächlich
auf 4 Bezug nehmend wird die Logik der Schaltdurchführbarkeit
für den
1. Gang beschrieben werden, wobei der allgemeine Zweck der Logik
in der Bestimmung besteht, ob ein Schalten in den 2. Gang durchführbar ist
oder nicht. Das System schreitet mit einem Entscheidungsblock 121 fort,
der bestimmt, ob eine vorhergesagte Drehzahländerung der Abtriebswelle 31 geringer
als ein vorbestimmter zulässiger
Maximalwert ausfällt
oder nicht. Das zur Bewegung des Fahrzeugs erforderliche Drehmoment
kann durch eine Berechnung des Differentialdrucks über den
Leitungen 25 und 27 gemessen werden, der durch
die Differenz zwischen den Drucksignalen 61 und 62 repräsentiert wird.
Die Beschleunigung des Fahrzeugs wird durch eine Beobachtung der
Veränderungsrate
des Abtriebsdrehzahlsignals 65 bestimmt. Angenommen dass
die Masse des Fahrzeugs in die ECU 69 einprogrammiert worden
ist, kann das Drehmoment aufgrund der Beschleunigung berechnet und
von dem gesamten Drehmoment abgezogen werden, wobei ein "Last"-Drehmoment verbleibt.
Aus dem Lastdrehmoment kann die Beschleunigung (in dem Falle einer Freilauflast)
oder die Verzögerung
(während
der Freisetzung von Drehmoment) berechnet werden, sowie eine Abschätzung des
auftretenden Geschwindigkeitszuwachses oder -verlusts (als eine
Funktion der Zeit) erfolgen, um zu bestimmen ob das anstehende Schalten
durchführbar
ist. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform und lediglich beispielshalber
eine Drehzahländerung
von mehr als 100% des vorhergesagten Werts innerhalb einer Sekunde
auftritt, wird der Schaltvorgang als nicht durchführbar betrachtet.
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Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 121 "NEIN" ist, wodurch angezeigt
wird dass das Schalten in den 2. Gang nicht erlaubt werden sollte,
geht das System zu einem Arbeitsblock 123 über, in
welchem das Schaltverhinderungssignal positiv gesetzt wird. Ist
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 121 "JA", wodurch angezeigt
wird, dass der vorgeschlagene Schaltvorgang fortgesetzt werden kann,
geht die Logik zu einem Entscheidungsblock 125 über, der
die An/Abwesenheit einer Freilauflast einfach dadurch erneut berücksichtigt,
indem der Freilauflast-Merker überprüft wird,
um festzustellen, ob sich dieser in einem positiven Zustand befindet.
Wenn eine Freilauflast vorliegt ("JA"),
schreitet das System mit einem Entscheidungsblock 127 fort, in
welchem bestimmt wird, ob die Pumpenverdrängung größer als eine vorbestimmte "minimale" Verdrängung der
Pumpe, aber kleiner als eine vorbestimmte maximale Verdrängung der
Pumpe ist oder nicht. Die vorbestimmte minimale Verdrängung der Pumpe
ist nicht Null, sondern ein gewisser festgelegter Prozentsatz (z.B.
60%) der maximalen Verdrängung.
Die jeweilige minimale Verdrängung
wird ausgewählt,
da ein Schalten in den 2. Gang so lange keinen Sinn ergibt (d.h.
nicht "durchführbar" ist), so lange die
in dem 1. Gang verfügbare
Fahrzeuggeschwindigkeit nicht vollständig ausgenutzt worden ist.
Die vorbestimmte maximale Verdrängung
der Pumpe wird dahingehend ausgewählt, dass die Pumpe die Verdrängung im
Falle einer Freilauflast zeitweilig erhöhen kann, um dazu beizutragen
das Drehmoment freizusetzen. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 127 "NEIN" ist, was anzeigt,
dass ein Schalten nicht gestattet werden sollte, schreitet das System
mit dem Arbeitsblock 123 fort, in welchem die Schaltverhinderung
positiv eingestellt wird. Ist die Ausgabe des Entscheidungsblocks 127 "JA", was anzeigt dass
mit dem Schalten fortgefahren werden kann, kehrt die Logik zu dem
nachfolgend beschriebenen Hauptverarbeitungspfad zurück.
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Lautete
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 125 "NEIN", was anzeigt dass
das Fahrzeug in einem normalen Antriebsmodus betrieben wird, schreitet
die Logik mit einem Entscheidungsblock 129 fort, in dem
lediglich bestimmt wird, ob die Pumpenverdrängung größer als die vorbestimmte minimale
Pumpenverdrängung
ist oder nicht. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 129 "NEIN" ist, geht das das
System zu dem Arbeitsblock 123 über, wie zuvor beschrieben,
aber lautet die Ausgabe "JA" (bzw. lautet der
Ausgang des Entscheidungsblocks 127 "JA"),
schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 131 fort,
in welchem bestimmt wird, ob der vorhergesagte Druck (in der Leitung 25 oder 27) nach
dem Schalten niedriger als der maximal zulässige Druck (d.h. die Hochdruck-Entlastungseinstellung)
wäre. Zur
Bewerkstelligung eines sanften Schaltvorgangs muss das Drehmoment
an der Antriebswelle 35 nach dem vorgeschlagenen Schalten in
den 2, Gang annähernd
das gleiche wie vor dem Schalten sein. Da das Drehmoment an dem
Motor 29 proportional zu dem Druck ist, würde sich
der Druck nach dem Schalten um einen Faktor in der Höhe des umgekehrten
Werts der Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses
unterscheiden. Daher vermag die Logik, wenn der umgekehrte Wert
des 2. Übersetzungsverhältnisses
zu dem 1. Übersetzungsverhältnis bekannt
ist, den vorhergesagten Druck nach dem Schalten zu berechnen.
-
Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 131 "NEIN" ist, was anzeigt
dass der Druck nach dem Schalten in den 2. Gang den maximal zulässigen Druck überschreiten
würde,
schreitet die Logik mit dem Arbeitsblock 123 fort, der
oben erläutert wurde.
Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 131 "JA" ist, was anzeigt
dass der Schaltvorgang fortgeführt
werden kann, geht das System zu einem Arbeitsblock 133 über, in
welchem das Schaltverhinderungssignal gelöscht oder auf negativ gestellt
wird. Im Zusammenhang mit diesem Teil der Logik sei darauf hingewiesen,
dass wenn das Schaltverhinderungssignal zuvor auf positiv gesetzt
wurde, die Logik bereits mit der Schaltbefehlslogik fortgefahren
wäre und
diesen Teil der Logik umgangen hätte.
Dann geht das System zu der Schaltbefehlslogik 200 über.
-
Nun
auf 5 Bezug nehmend, wird, wenn sich das Getriebe
derzeit im 2. Gang befindet (das Signal 67 liegt in einem
Spannungsbereich, der anzeigt dass das Getriebe 33 im 2.
Gang ist), durch die Logik 140 für die Schaltdurchführbarkeit
des 2. Gangs bestimmt, ob ein vorgeschlagenes Schalten in den 1. Gang
durchführbar
ist oder nicht. Das System schreitet mit einem Entscheidungsblock 141 fort,
in welchem, wie bei dem Entscheidungsblock 121 in 4 bestimmt
wird, ob die vorhergesagte Drehzahländerung geringer als das vorbestimmte
zulässige
Maximum ausfällt
oder nicht. Wenn nicht ("NEIN"), geht das System
zu einem Arbeitsblock 143 über, in welchem die Schaltverhinderung
auf positiv gestellt wird. Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 141 "JA", schreitet das System
mit einem Entscheidungsblock 145 fort, der den Freilauflast-Merker
abfragt. Liegt dort ein Freilauflastzustand vor ("JA"), geht das System
zu einem Entscheidungsblock 147 über, in welchem bestimmt wird,
ob die Pumpenverdrängung multipliziert
mit einem Freilauffaktor nach dem Schalten gleich wie die maximale
Pumpenverdrängung
ist oder darunter liegt. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 147 "NEIN" ist, schreitet das
System mit dem Arbeitsblock 143 fort, aber lautet die Ausgabe "JA", was anzeigt dass
das vorgeschlagene Schalten durchführbar ist, geht das System
zu einem Arbeitsblock 149 über, in dem die Schaltverhinde rung
gelöscht
wird.
-
Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 145 "NEIN" ist, schreitet die
Logik mit einem Entscheidungsblock 151 fort, in welchem
bestimmt wird ob die Pumpenverdrängung
nach dem Schalten gleich zu der maximalen Pumpenverdrängung ausfällt, darunter
liegt, oder nicht. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 151 "NEIN" ist, schreitet die
Logik mit dem Arbeitsblock 143 fort, aber lautet die Ausgabe "JA", geht die Logik
zu dem Arbeitsblock 149 über. Nach jedem der Arbeitsblöcke 143 oder 149 schreitet
die Logik mit der Schaltbefehlslogik 200 fort.
-
Nun
auf 6 Bezug nehmend besteht der Zweck der hier dargestellten
Logik 200 in einer Verarbeitung (bzw. Analyse) des Schaltbefehls.
Die Logik schreitet mit einem Arbeitsblock 201 fort, in
dem die Schaltbefehlsschalter ausgelesen werden, d.h. die Logik
liest die Signale 71, 75 und 77 aus.
Anschließend
geht die Logik zu einem Entscheidungsblock 203 über, in
welchem bestimmt wird ob der Schaltbefehlsschalter veränderte Stellungen
aufweist oder nicht oder ob ein Schaltvorgang "anstehend" ist, d.h. ob ein Schaltvorgang befohlen
wurde, der derzeit nicht durchführbar
ist. Ist ein Schaltvorgang befohlen worden, verbleibt er so lange
als "anstehend", bis die zugeordneten
Bedingungen einer Durchführbarkeit
erfüllt
worden sind. Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 203 "NEIN", geht die Logik
effektiv zu der Fahrzeugantriebslogik 400 über. Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 203 "JA" ist, schreitet das
System mit einem Entscheidungsblock 205 fort, in welchem
bestimmt wird, ob der in dem Arbeitsblock 201 ausgelesene
Schaltbefehl der derzeitigen Schaltzylinderstellung entspricht oder
nicht, was durch das Signal 67 bestimmt wird. Wenn ja ("JA"), zeigt die Logik
an, dass sich der Befehl von dem vorhergehenden Befehl unterscheidet, aber
dass die Schaltzylinderstellung die gleiche wie der neue Befehl
ist. Dies könnte
dadurch zusammen kommen, dass ein anstehender Schaltvorgang nicht abgeschlossen
wurde oder dass ein Schaltvorgang ausgefallen ist, wobei im letzten
Fall der neue Befehl den anstehenden Schaltvorgang effektiv abbricht bzw.
die Parität
(Gleichheit) zwischen dem Befehl und der Schaltstellung nach einem
versagten Schaltvorgang wiederherstellt. Dann schreitet das System mit
einem Arbeitsblock 207 fort, was zum Abbruch eines vorzeitig
abgebrochenen Schaltens führt
sowie das Fehlerlicht zurückgestellt
und der Schaltanstehungs-Merker gelöscht wird. Wenn die Ausgabe
des Entscheidungsblocks 205 "NEIN" ist,
geht das System zu einem Entscheidungsblock 209 über, in
welchem bestimmt wird, ob die Schaltverhinderung auf positiv eingestellt
worden ist oder nicht. Lautet die Ausgabe "JA",
schreitet das System mit einem Arbeitsblock 211 fort, was
dazu führt,
dass ein Signal zu dem Fahrzeugführer übermittelt
wird, z.B. indem das Schaltverhinderungslicht in einen blinkenden
Zustand und der Schaltanstehungs-Merker in einen positiven Zustand
gebracht wird. Nach dem Arbeitsblock 211 geht die Logik
zu der Fahrzeugantriebslogik 400 über. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 209 "NEIN" ist, schreitet das
System mit der Schaltverfahrenslogik 300 fort.
-
Nun
hauptsächlich
auf 7 Bezug nehmend erfolgt eine Beschreibung der
Schaltverfahrenslogik 300, die sich auf das Schalten zu
oder von der Neutralstellung und auf das Schalten zwischen einem
niedrigen Gang und einem hohen Gang bezieht, wobei in jedem Fall
die Neutralstellung durchlaufen wird. Die Logik 300 beginnt
mit einem Entscheidungsblock 303, in welchem bestimmt wird
ob ein Schalten zu oder von der Neutralstellung befohlen worden
ist, d.h. mit anderen Worten, ob ein konventioneller Schaltvorgang
zwischen dem ersten und dem zweiten Gang befohlen wurde oder nicht.
Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 303 "NEIN" ist, geht das System
direkt zu einer Schaltlogik 350 über, die nachfolgend beschrieben
werden wird. Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 303 "JA", schreitet das System
mit einem Entscheidungsblock 305 fort, in welchem durch
eine Berücksichtigung
des Drehzahlsignals 65 bestimmt wird, ob sich das Fahrzeug
bewegt oder nicht. Wenn nicht ("NEIN"), geht das System
zu einem Arbeitsblock 307 über, der einen Pumpenverdrängungsanlaufzyklus
auslöst
und den Schaltzylinder 37 in den gewünschten Gang schaltet (erster
Gang, zweiter Gang oder Neutralstellung), indem geeignete Signale 78 und 79 zu
den Schaltventilen 38 bzw. 39 übertragen werden.
-
Als
Teil des Arbeitsblocks 307 schließt der Pumpenverdrängungsanlaufzyklus
das Betätigen
der Servobaugruppe 45 auf eine solche Weise mit ein, dass
die Schrägscheibe 43 der
Pumpe alternierend positiv und anschließend negativ verlagert wird,
so dass die Abtriebswelle 31 zuerst in der einen Richtung
und anschließend
in der anderen Richtung gedreht wird, um ein geeignetes Gangeinrücken in
dem Getriebe 33 zu ermöglichen.
Dieser Anlaufzyklus fährt
solange fort, bis sich der Schaltzylinder 37 in der erwünschten
Position befindet, was nachstehend weiter beschrieben werden wird.
-
Lautet
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 305 "JA", wodurch angezeigt
wird das sich das Fahrzeug bewegt, schreitet das System mit einem
Arbeitsblock 309 fort, in welchem die Logik zu den Servosteuerventilen 47 bzw. 49 geeignete
Antriebssignale 81 und 83 übermittelt, um die Verlagerung
der Schrägscheibe 43 der
Pumpe auf ihre Neutralstellung zu verändern. Gemäß eines Aspekts der Erfindung
ist es nicht gestattet, dass Veränderungen der
Pumpenverdrängung
augenblicklich erfolgen dürfen,
sondern sie erfolgen "allmählich ansteigend", sodass die Veränderungen
graduell und sanft erfolgen. Allerdings bewirkt eine gegebene Anstiegsrate der
Pumpenverdrängung
eine Beschleunigung, die umgekehrt proportional zu dem Übersetzungsverhältnis ist,
sodass wenn es erwünscht
ist, die gleiche Beschleunigungs- oder
Verzögerungsrate
nach dem Schalten wie vor dem Schalten aufrechtzuerhalten, die Anstiegsrate
durch die Veränderung
in dem Übersetzungsverhältnis angepasst
werden muss. Somit verringert die Logik in dem Arbeitsblock 309 die
Anstiegsrate um die Änderung
in dem Übersetzungsverhältnis während des
Hochschaltens, und sie erhöht
die Anstiegsrate um die Änderung
in dem Übersetzungsverhältnis während des
Herunterschaltens.
-
Zusätzlich sendet
der Arbeitsblock 309 geeignete Signale 78 und 79 (die
beide "AUS" lauten), um den
Schaltzylinder 37 in die Neutralstellung zu bewegen. Schließlich sendet
der Arbeitsblock 309 zu dem Umgehungsventil 55 ein
geeignetes Signal, damit es sich von der in 1 dargestellten
geschlossenen Position zu einer offenen Position hin bewegt, sodass
zwischen den Leitungen 25 und 27 eine offene Verbindung
besteht, und danach wird der Motor 29 umgangen oder kurz
geschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass sich der Arbeitsblock 309 auf
die Situation bezieht, in der das Getriebe 33 eingerückt ist
und zu der Neutralstellung geschaltet wird. Befände sich das Getriebe in der
Neutralstellung und das Fahrzeug würde sich bewegen, wäre der Schaltverhinderungs-Merker
bereits in dem Arbeitsblock 105 in 3 als Teil
der Überprüfung der
Schaltdurchführbarkeit
gesetzt worden.
-
Nach
jedem der Arbeitsblöcke 307 oder 309 schreitet
das System mit einem Entscheidungsblock 311 fort, in welchem
die Logik bestimmt, ob sich der Schaltzylinder 37 in der
erwünschten
Position befindet, d.h. ob das Signal 67 den Signalen 75 und 77 entspricht.
Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 311 "NEIN" ist, geht das System
zu einem Entscheidungsblock 313 über, in welchem bestimmt wird,
ob der tatsächliche
Schaltzeitraum (d.h. der zur Auslösung des erwünschten
Schaltvorgangs erforderliche Zeitraum) größer als der maximal zulässige Schaltzeitraum
ist oder nicht. Hier berücksichtigt
die Logik den verstrichenen Zeitraum während des versuchten Schaltens
um zu ermitteln, ob ein Schaltfehler aufgetreten ist. Wenn die Ausgabe
des Entscheidungsblocks 313 "NEIN" ist,
geht das System einfach zurück
und führt
den Entscheidungsblock 311 erneut aus. Lautet die Ausgabe
des Entscheidungsblocks 313 "JA",
schreitet das System mit einem Arbeitsblock 315 fort, in
welchem die Logik das Schaltfehlerlicht in einem positiven Zustand
verbringt und anschließend
den Schaltzylinder 37 in denjenigen Gang stellt (d.h. den
ersten Gang, zweiten Gang, oder die Neutralstellung), der den "derzeitigen Gang" bildet, von dem
aus ein Schaltvorgang befohlen wurde. Schließlich stellt der Arbeitsblock 315 den
Befehl zur Verlagerung auf Null, was beinhaltet, dass die Schrägscheibe 43 zu
ihrer Neutralstellung befohlen wird, obgleich sich für den Fachmann
versteht, dass es erwünscht
ist, dieses Befehlssignal sukzessive zu der Neutralstellung hin
zu verändern,
um ein plötzliches
Anhalten des Fahrzeugs zu verhindern. Nach dem Arbeitsblock 315 oder
wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 311 "JA" ist, geht das System zu
einem Arbeitsblock 319 über,
der den Schaltanstehungs-Merker löscht, und anschließend schreitet
die Logik mit einem Arbeitsblock 317 fort, in welchem ein geeignetes
Signal zu dem Umgehungsventil 55 gesendet wird, um dieses
zu schließen
und es wiederum zu ermöglichen,
dass sich ein Systemdruck aufbaut, und der Pumpenverdrängungsanlaufzyklus wird
unterbrochen. Nach dem Arbeitsblock 317 geht das System
zu der Fahrzeugantriebslogik 400 über.
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Wenn
das Umgehungsventil 55 ursprünglich geöffnet und damit der Motor 29 umgangen
wird, besteht die Folge in einem Abbau von Drehmoment an der Abtriebswelle 31.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können verschiedene alternative
Anordnungen verwendet werden. Wenn das Getriebe 33 eine
Klauenkupplung beinhaltet, die das Eingangsdrehmoment von der Welle 31 empfängt, ist
es erforderlich, das Drehmoment tatsächlich zu "unterbrechen", um das Schalten des Getriebes 33 zu
ermöglichen.
Wenn das Getriebe 33 andererseits eine Reibungskupplung
beinhaltet, die das Eingangsdrehmoment aufnimmt, reicht eine einfache
Verringerung des Drehmoments, um das Schalten des Getriebes 33 zu
ermöglichen.
Somit verstehen sich die Bezüge auf
einem Abbau von Drehmoment, die im folgenden und in den beiliegenden
Ansprüchen
erfolgen, dahingehend, dass damit sowohl eine Unterbrechung wie eine
Verringerung des Drehmoments von dem Motor 29 zu dem Getriebe 33 eingeschlossen
ist.
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Nun
hauptsächlich
auf 8, jedoch auch auf den Graph von 10 Bezug
nehmend erfolgt eine Beschreibung der Schaltlogik 350,
die sich auf das Schalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang
oder auf das Schalten von dem zweiten Gang in den ersten Gang bezieht,
wobei in beiden Fällen ein
Durchgang durch den Neutralzustand des Getriebes 33 beteiligt
ist. Es sei darauf hingewiesen, dass 10 die
verschiedenen Schritte als eine Funktion der Zeit beim Schalten
von dem ersten Gang (1. Gang) zu dem zweiten Gang (2. Gang) illustriert.
Die Logik 350 beginnt mit einem Arbeitsblock 351,
in dem die Logik geeignete Treibersignale 81 und 83 zu
den Servosteuerventilen 47 bzw. 49 sendet, um
die Stellung der Servobaugruppe 45 und damit der Schrägscheibe 43 der
Pumpe beizubehalten, wodurch die Verdrängung der Pumpe feststehend
gehalten wird. Zur gleichen Zeit sendet die Logik das geeignete
Signal zu dem Umgehungsventil 55, um es von der in 1 dargestellten
geschlossenen Position in die offene Position zu bewegen (siehe 10),
wie zuvor beschrieben. Ebenfalls werden in dem Arbeitsblock 351 geeignete
Signale 78 und 79 zu den Schaltventilen 38 bzw. 39 gesendet,
wodurch die Ventile zu der in 1 gezeigten
Stellung hin federvorgespannt werden, wodurch beide Kammern des
Schaltzylinders 37 zu dem Tank hin ablaufen können. Weiterhin sind
die Verdrängungsanstiegsraten
der Pumpe auf ihren maximalen Wert eingestellt, d.h. die Anstiegsraten
sind so eingestellt, dass sie die schnellstmögliche Verlagerung der Schrägscheibe 43 erlauben.
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Nach
dem Arbeitsblock 351 schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 353 fort,
der das Schaltzylinderpositionssignal 67 abfragt, um zu
bestimmen ob es sich in der Neutralstellung befindet oder nicht.
Falls nicht ("NEIN"), schreitet die
Logik mit einem Entscheidungsblock 355 fort, in welchem
bestimmt wird, ob der tatsächliche
Schaltzeitraum größer als
der maximal zulässige
Schaltzeitraum ist oder nicht, wie dies in dem Entscheidungsblock 313 von 7 erfolgte.
Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 355 "NEIN" ist, geht das System
in der Schleife lediglich zurück
und führt
den Entscheidungsblock 353 erneut aus. Wenn die Ausgabe
des Entscheidungsblocks 355 "JA" ist,
geht das System zu einem Arbeitsblock 357 über, in
welchem die Logik das Schaltfehlerlicht in einen positiven Zustand
verbringt, und dann stellt sie den Schaltzylinder 37 in denjenigen
Gang, der der vorhergehende Gang war, d.h. in denjenigen Gang, indem
sich das Getriebe bereits befand (und immer noch befindet). Schließlich setzt
der Arbeitsblock 357 den Befehl zur Verdrängung auf
gleich Null, und zwar auf die gleiche Weise wie dies in dem Arbeitsblock 315 von 7 erfolgte, wobei
die Veränderung
in der Verdrängung
wiederum durch eine Anstiegsrate moderiert wird. Nach dem Arbeitsblock 357 schreitet
das System mit der Fahrzeugantriebslogik 400 fort.
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Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 353 "JA" ist, was anzeigt,
dass sich der Schaltzylinder 37 in der Neutralstellung
befindet, geht das System zu einem Arbeitsblock 359 über, in dem
das System den Motor 29 auf eine Drehzahl antreibt, was
dazu führt,
dass sich die Abtriebswelle 31 mit einer derartigen Drehzahl
dreht, dass der gewählte
Gang in dem Getriebe 33 mit einer Drehzahl angetrieben
wird, die nahezu die gleiche Drehzahl wie die dann aktuelle Drehzahl
der Antriebswelle 35 des Getriebes 33 ist (siehe
die Drehzahlschleifensteuerung in 10). Eine
feste oder vorbestimmte Drehzahlversetzung wird zwischen der Abtriebswelle 35 und dem
einzurückenden
Getriebegang aufrechterhalten, um einen Getriebeeingriff zu unterstützen, was
für den
Fachmann im allgemeinen wohlbekannt ist. Ebenfalls beinhaltet der
Arbeitsblock 359 den Schritt einer Berechnung der synchronisierten
Zieldrehzahl, was nachfolgend erläutert werden wird.
-
Ein
wichtiger Aspekt der Erfindung besteht in der Minimierung der Unterbrechung
des das Fahrzeug antreibenden Drehmoments, oder anders gesagt in
der Minimierung des Schaltzeitraums, sodass es weniger wahrscheinlich
wird, dass der Fahrzeugführer
einen Schaltvorgang nicht durchführen
kann, oder dass ein anstehendes Schalten als nicht durchführbar erachtet
wird. Zur Minimierung vergeudeter Zeiträume werden die Schaltventile 38 und 39 betätigt, oder
die Treibersignale 78 bzw. 79 werden im Voraus
("prädiktiv") vor der erwünschten
Ventiloperation gesendet, und zwar um einen Zeitraum, der der bekannten "Reaktionszeit" der Ventile entspricht.
Wenn der Zeitraum für
eine Aktivierung des erwünschten Schaltventils 38 oder 39 beispielsweise
etwa 30 ms beträgt
und weitere 30 ms für
den Schaltzylinder 37 notwendig sind, um die Gänge einzurücken, beginnt die
Logik der vorliegenden Erfindung das Ventil etwa 60 ms vor dem Erreichen
der erwünschten
Drehzahlsynchronisierung zu betätigen.
Für eine
Implementierung dieses Merkmals legt die Logik einen künstlichen
Drehzahlzielwert fest, der niedriger als die Zieldrehzahl ist (wenn
die Drehzahl erhöht
wird), oder der höher
als die Zieldrehzahl ist (wenn die Drehzahl verringert wird). Das
geeignete Treibersignal 78 oder 79 wird dann übertragen,
wenn diese künstliche
Zieldrehzahl erreicht worden ist. Zur Bestimmung der künstlichen
Zieldrehzahl berücksichtigt die
Logik das Ausmaß,
in dem sich die Drehzahl des Motors 29 in den nächsten 60
ms verändert,
sowie das Ausmaß, mit
der sich die Drehzahl der Antriebswelle 35 in den nächsten 60
ms verändert.
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Nach
dem Arbeitsblock 359 schreitet das System mit einem Entscheidungsblock 361 fort,
in dem bestimmt wird, ob die Drehzahldifferenz zwischen den beiden
Bauteilen der einzurückenden Klauenkupplung
innerhalb des Synchronisierungszielwertes liegt. Wenn die Ausgabe
des Entscheidungsblocks "NEIN" ist, durchläuft das
System lediglich eine Schleife und wiederholt den Entscheidungsblock 361 so
lange, bis die Ausgabe "JA" ist, und an dieser
Stelle geht die Logik zu einem Arbeitsblock 363 über. In
dem Arbeitsblock 363 sendet das System ein geeignetes Treibersignal 78 oder 79 zu
dem jeweiligen Schaltventil 38 bzw. 39, das aktiviert
werden muss, damit sich der Schaltzylinder 37 in eine Position
bewegt; die dem erwünschten
Gang des Getriebes 33 entspricht.
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Nach
der Vervollständigung
des Arbeitsblocks 363 schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 365 fort,
in welchem bestimmt wird, ob ein vollständiges Gangeinrücken aufgetreten
ist oder nicht. Innerhalb des Getriebes 33 wird das Auftreten eines
vollständigen
Gangeinrückens
durch ein Schiebepotentiometer oder durch eine Abfrage des Schaltzylinderpositionssignals 67 bestimmt.
Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks "NEIN" ist,
geht das System zu einem Entscheidungsblock 367 über, in welchem
bestimmt wird, ob der tatsächliche
Schaltzeitraum kürzer
als der maximal zulässige
Schaltzeitraum ist oder nicht. Lautet die Ausgabe "NEIN", schreitet das System
mit einem Arbeitsblock 369 fort, in dem die Logik das Schaltfehlerlicht
in einen positiven Zustand verbringt, danach den Schaltzylinder 37 in
seine Neutralstellung versetzt und anschließend den Pumpenverdrängungsbefehl
auf gleich Null einstellt. Nach dem Arbeitsblock 369 geht
das System direkt zu der Fahrzeugantriebslogik 400 über.
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Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 367 "JA" ist, schreitet das
System mit einem Entscheidungsblock 371 fort, in welchem
bestimmt wird, ob ein partielles Gangeinrücken aufgetreten ist oder nicht.
Lautet die Ausgabe "NEIN", kehrt das System
zu dem Entscheidungsblock 365 zurück. Lautet die Ausgabe des
Entscheidungsblocks 371 jedoch "JA",
schreitet das System mit einem Arbeitsblock 373 fort, in
dem die zuvor berechnete synchronisierte Zieldrehzahl durch die
geplante Fahrzeugdrehzahl ersetzt wird. Hat ein teilweises Gangeinrücken stattgefunden,
werden die Abtriebswelle 31 und die Antriebswelle 35 durch
die Getriebeverzahnung miteinander verriegelt, und es wird unmöglich, das befohlene
Drehzahldifferential ("synchronisierte
Zieldrehzahl") zwischen
den beiden Bauteilen aufrechtzuerhalten. Tritt dies auf, ist es
notwendig, die Drehzahlschleife zu öffnen, denn andernfalls wird
der Pumpe entweder eine Steigerung der Motordrehzahl auf den Maximalwert
oder eine Verringerung der Motordrehzahl auf den Minimalwert befohlen,
die sich bemüht,
die erwünschte
Drehzahldifferenz aufrechtzuerhalten. Zeigt das Schaltzylinderpositionssignal 67 das
Auftreten eines teilweisen Gangeinrückens an, ersetzt die Logik
die tatsächliche
Drehzahl der Antriebswelle 35 durch eine Drehzahl, die
anhand der Fahrzeuggeschwindigkeitsvorgeschichte während des
Schaltens vorhergesagt wird. Diese vorhergesagte Fahrzeuggeschwindigkeit
fungiert als der Geschwindigkeitsreferenzwert, bis ein vollständiges Einrücken der
Gänge in
Zusammenhang mit dem Entscheidungsblock 365 erfasst worden
ist. Dieser Teil der Logik beseitigt die Erfordernis, dass der genaue
Zeitpunkt des Einrückens
des Getriebes bekannt sein muss, und er vermeidet ein "Durchgehen" der Drehzahl des
Getriebes, wobei sich dieser Begriff für den Fachmann versteht.
-
Von
dem Arbeitsblock 373 schreitet das System erneut mit dem
Entscheidungsblock 365 fort, und immer dann wenn die Ausgabe
des Entscheidungsblocks 365 schließlich "JA" lautet,
geht das System zu einem Entscheidungsblock 375 über, in
dem bestimmt wird, ob sich das Getriebe 33 in dem ersten Gang
befindet. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 375 "NEIN" ist, schreitet das
System mit einem Arbeitsblock 377 fort, in welchem die
Veränderungsraten
der Verzögerung
und der Beschleunigung beide auf "normal" eingestellt werden. Nach der Vervollständigung
des Arbeitsblocks 377 geht das System zu einem Arbeitsblock 381 über, der
den Schaltanstehungs-Merker löscht,
und danach schreitet die Logik mit der Fahrzeugantriebslogik 400 fort.
-
Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 375 "JA" ist, wodurch angezeigt
wird, dass das Getriebe in dem ersten Gang ist, geht das System
zu einem Arbeitsblock 379 über, in welchem die Veränderungsrate
der Verzögerung
temporär
auf einen Wert eingestellt wird, der für ein Herunterschalten geeignet
ist, während
die Veränderungsrate
der Beschleunigung auf "normal" gestellt wird. Der Zweck
dieses Schritts ist ein moderierender, denn andernfalls vollzöge sich
eine abrupte Verzögerung, würde der
Anwender von dem Grundgeschwindigkeitsstellsignal 73 abweichen.
Nach dem Arbeitsblock 379 schreitet das System mit einem
Arbeitsblock 381 fort, in welchem der Schaltanstehungs-Merker
gelöscht
wird, und dann geht das System zu der Fahrzeugantriebslogik 400 über.
-
Nun
hauptsächlich
auf 9 Bezug nehmend wird die Fahrzeugantriebslogik 400 beschrieben
werden. Die Logik 400 beginnt mit einem Entscheidungsblock 401,
der durch eine Abfragen des Positionssignals 67 bestimmt,
ob sich das Getriebe 33 in der Neutralstellung befindet.
Trifft dies zu ("JA"), schreitet die
Logik mit einem Arbeitsblock 403 fort, in welchem der Befehl
zur Pumpenverdrängung
auf Null gestellt wird. Nach dem Arbeitsblock 403 geht das
System direkt zu einem Arbeitsblock 417 über, der
nachfolgend erläutert
werden wird.
-
Wenn
die Ausgabe des Entscheidungsblocks 401 "NEIN" ist, wodurch angezeigt
wird, dass sich das Getriebe entweder im ersten oder im zweiten
Gang befindet, schreitet das System mit einem Entscheidungsblock 405 fort,
in welchem bestimmt wird, ob das V/N/R-Signal 71 einen
Rückwärtsbetrieb angibt.
Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 405 "JA", geht das System
zu einem Arbeitsblock 407 über, in welchem das Vorzeichen
der Pumpenverdrängung
auf einen negativen Wert gesetzt wird, und danach schreitet das
System mit einem Arbeitsblock 409 fort. Wenn die Ausgabe
des Entscheidungsblocks 405 "NEIN" ist,
geht das System zu einem Arbeitsblock 411 über, in
dem das Vorzeichen der Pumpenverdrängung auf einen positiven Wert gesetzt
wird, und danach schreitet das System mit dem Arbeitsblock 409 fort.
In dem Arbeitsblock 409 liest das System das Bewegungspotentiometer (Grundgeschwindigkeitsstellsignal 73)
aus, berechnet anschließend
die erwünschte
Pumpenverdrängung,
welche zur Bewerkstelligung der befohlenen Grundgeschwindigkeit
notwendig ist, und danach schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 413 fort,
der ein "Anti-Abwürgvermögen" einschließt. Der
Entscheidungsblock 413 bestimmt, ob die tatsächliche
Pumpenverdrängung
multipliziert mit dem Systemdruck die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet
oder nicht. Wenn die Ausgabe des Entscheidungsblocks 413 "NEIN" ist, schaltet das
System in seiner Schleife zurück
zu der Schaltdurchführbarkeitslogik 100.
Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 413 "JA", schreitet das System
mit einem Arbeitsblock 415 fort, in welchem das System eine
neue Pumpenverdrängung
berechnet, welche die vorbestimmte Drehmomentgrenze dividiert durch den
derzeitigen Systemdruck ist, d.h. denjenigen Druck, der in den Leitungen 25 oder 27 bei
dem höheren
Druckpegel liegt. Danach geht das System zu einem Arbeitsblock 417 über, in
welchem die Pumpenverdrängung
variiert wird und sich entlang der vorbestimmten Veränderungsrate
zu der neuen Verdrängung
hin bewegt, die in dem Arbeitsblock 415 berechnet wurde.
-
Nach
dem Arbeitsblock 417 schreitet das System mit einem Entscheidungsblock 419 fort,
in dem bestimmt wird, ob die neue Pumpenverdrängung gleich zu der befohlenen
Pumpenverdrängung ist
oder nicht. Lautet die Ausgabe des Entscheidungsblocks 419 "NEIN", schreitet das System
direkt mit der Schaltdurchführbarkeitslogik 100 fort.
Ist die Ausgabe "JA", geht das System
zu einem Arbeitsblock 421 über, in welchem die Veränderungsrate
der Verzögerung
auf "normal" gestellt wird, d.h.
nach einem Herunterschalten ist die Wiederherstellung der normalen
Veränderungsrate
erwünscht.
Nach dem Arbeitsblock 421 schreitet das System mit der
Schaltdurchführbarkeitslogik 100 fort.
-
Für den Fachmann
auf dem Gebiet des Fahrzeugantriebs und der Fahrzeugsteuerung versteht sich,
dass obgleich verschiedene Typen der Schaltdurchführbarkeit
oben erörtert
wurden, sich die Erfindung nicht hierauf begrenzt. Somit ergeben
sich für den
Fachmann verschiedene weitere Schaltdurchführbarkeitstests und es ist
beabsichtigt, dass diese weiteren Schaltdurchführbarkeitstests im Rahmen der
beiliegenden Ansprüche
liegen.