DE1159779B

DE1159779B - Electric control device for the automatic switching of a speed change gear for motor vehicles

Info

Publication number: DE1159779B
Application number: DEL31850A
Authority: DE
Inventors: Maldwyn Hugh Roberts
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1958-11-28
Filing date: 1958-11-28
Publication date: 1963-12-19

Description

Elektrische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Schalten eines Geschwindigkeitswechselgetriebes für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Schalten eines Geschwindigkeitswechselgetriebes für Kraftfahrzeuge, bei der ein derMotordrehzahl des Fahrzeuges proportionaler Strom aus den von der Zündmaschine gelieferten Spannungsimpulsen erzeugt wird, und bei der ein auf den erzeugten Strom ansprechendes Relais zur Steuerung eines Elektromagneten für die Getriebeschaltung vorgesehen ist.Electrical control device for the automatic switching of a speed change gear for motor vehicles The invention relates to an electrical control device for automatic switching of a speed change transmission for motor vehicles, with a current proportional to the engine speed of the vehicle from the Blasting machine supplied voltage pulses is generated, and with the one on the generated current responsive relay to control an electromagnet for the Gear shift is provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche bekannten Steuervorrichtungen weiter zu vervollkommnen und insbesondere betriebssicherer zu gestalten.The invention is based on the object of such known control devices to perfect it further and, in particular, to make it more reliable.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Dioden-Treiberstufe, durch die der zur Motordrehzahl proportionale Strom fließen kann, und durch einen Transistorverstärker gelöst, der zwischen die Dioden-Treiberstufe und ein Relais geschaltet ist sowie einen Vorspannungswiderstand, der mit der Dioden-Treiberstufe und dem Stromkreis derBatterie verbunden ist, um Schwankungen der Batteriespannung unwirksam zu machen.According to the invention, the task at hand is achieved by a diode driver stage, through which the current proportional to the motor speed can flow, and through a Solid-state transistor amplifier between the diode driver stage and a relay is connected as well as a bias resistor that connects to the diode driver stage and the circuit of the battery is connected to fluctuations in the battery voltage to render ineffective.

Bei einer solchen Ausbildung der Steuervorrichtung ist der einwandfreie Betrieb schon bei der kleinsten Strommenge aus dem Zündkreis gewährleistet und im übrigen von Spannungsschwankungen der Batterie unbeeinflußt.With such a design of the control device, the faultless one Operation guaranteed even with the smallest amount of current from the ignition circuit and in otherwise unaffected by voltage fluctuations in the battery.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Zündmaschine und Dioden-Treiberstufe ein Filterkreis geschaltet, der eine Begrenzerdiode enthält. Ein solcher Filterkreis dient in Verbindung mit der Begrenzerdiode dazu, bei jedem Zündimpuls eine gleiche Strommenge zu liefern. Infolgedessen ist der Integralwert der von dem Zündkreis entnommenen Strommenge proportional der Frequenz der Zündimpulse und damit der Drehzahl des Motors, so daß eine von der Motordrehzahl abhängige Spannung und ein von der Motordrehzahl abhängiger Strom gewährleistet ist.According to a preferred embodiment of the invention is between Blasting machine and diode driver stage are connected to a filter circuit that has a limiter diode contains. Such a filter circuit is used in conjunction with the limiter diode to to deliver an equal amount of current with each ignition pulse. As a result, the integral value is the amount of current drawn from the ignition circuit proportional to the frequency of the ignition pulses and thus the speed of the motor, so that a voltage dependent on the motor speed and a current dependent on the motor speed is guaranteed.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Steuervorrichtung mit einem abhängig von der Motorbelastung steuerbaren Potentiometer versehen ist, ist der Vorspannungswiderstand mit einem Punkt des Potentiometers verbunden, während die Wirkung des Vorspannungswiderstandes durch Schalter veränderlich ist, die mit anderen Punkten des Potentiometers verbunden sind, wobei die Schalter durch die Getriebeschaltung oder den Druck in der Ansaugleitung des Antriebsmotors steuerbar sind.According to a further embodiment of the invention, in which the control device is provided with a potentiometer that can be controlled depending on the motor load, the bias resistor is connected to a point of the potentiometer while the effect of the bias resistance can be changed by switches that operate with other points of the potentiometer are connected, the switches through the Gear shift or the pressure in the suction line of the drive motor can be controlled are.

Es ist durch eine zum Stand der Technik gehörende, selbsttätige Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe zwar bereits bekannt, ein Potentiometer in Abhängigkeit von der Motorbelastung zu steuern; statt einer Verstärkerstufe zugeordnet zu sein, liegt dieses Potentiometer jedoch bereits vor dem Erzeuger des drehzahlabhängigen Steuerstromes, der als Gleichstromgenerator ausgebildet ist, wodurch es elektrisch völlig anders wirkt und mit der Erfindung nichts zu tun hat.It is through an automatic switching device belonging to the state of the art for change gear already known, a potentiometer depending on control engine load; instead of being assigned to an amplifier stage this potentiometer, however, already before the generator of the speed-dependent control current, which is designed as a direct current generator, which makes it completely different electrically works and has nothing to do with the invention.

Ferner sind Transistoren als Verstärkerelemente an sich bekannt. Die Erfindung ist jedoch in der bebestimmten, oben angegebenen Anordnung des Transistors im Gesamtschaltbild zu sehen, nicht in der Verwendung des Transistors als Verstärkerelement für sich.Furthermore, transistors are known per se as amplifier elements. the However, the invention is in the particular arrangement of the transistor given above can be seen in the overall circuit diagram, not in the use of the transistor as an amplifier element for themselves.

Die Zeichnung zeigt in ihren Fig. 1 und 2 zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Schnellganggetriebes.The drawing shows in FIGS. 1 and 2 two preferred embodiments of the invention for controlling a motor vehicle overdrive transmission.

Fig. 1 stellt dabei das Grundschaltbild mit Treiberstufe, Transistor und Vorspannungswiderstand dar, Fig. 2 eine erweiterte Anordnung.Fig. 1 shows the basic circuit diagram with driver stage, transistor and bias resistor, Fig. 2 shows an expanded arrangement.

In Fig. 1 ist die Primärwicklung der Zündspule des Antriebsmotors mit i bezeichnet. Sie liegt in einem Stromkreis, der von der Fahrzeugbatterie gespeist wird, und zwar ist das eine Ende des Kreises mit dem negativen und das andere Ende mit dem positiven, seinerseits geerdeten Batteriepol verbunden. Der übliche, vom Antriebsmotor getriebene Unterbrecher, der den intermittierenden Stromfluß durch die Primärwicklung i erzeugt, ist mit b bezeichnet; der Unterbrecherkontakt ist durch den üblichen Funkenlöschkondensator c überbrückt. Der Filter- und Begrenzernreis, der parallel zur Primärwicklung i liegt, besteht aus der Induktivität h und der Diode d 1. Durch diesen Kreis werden die Spannungsimpulse an der Primärwicklung i in Impulse von im wesentlich r echteckiger Form umgewandelt. Die raschen Schwingungen, die das öffnen des Unterbrecherkontaktes gewöhntlich zur Folge hat, werden von der Induktivität h und einem Glättungskondensator c 1, der in dem erwähnten Dioden-Treiberkreis liegt, ausgesiebt, und die Spitze der verbleibenden Impulsform wird durch die Diode d 1 abgeschnitten. Der Filterkreis mit der Diode d 1 dient also dazu, eine gleiche Strommenge für jeden Zündimpuls zu liefern. Infolgedessen ist die von dem Zündkreis entnommene Strommenge in ihrem Integralwert proportional der Frequenz der Zündimpulse und damit der Drehzahl des Antriebsmotors, so daß tatsächlich eine von der Motordrehzahl abhängige Spannung bzw. Strom entsteht.In Fig. 1, the primary winding of the ignition coil of the drive motor is denoted by i. It lies in a circuit that is fed by the vehicle battery, one end of the circuit is connected to the negative and the other end to the positive, in turn grounded battery pole. The usual breaker, driven by the drive motor, which generates the intermittent flow of current through the primary winding i , is denoted by b; the breaker contact is bridged by the usual spark quenching capacitor c. The filter and limiter circuit, which is parallel to the primary winding i, consists of the inductance h and the diode d 1. This circuit converts the voltage pulses on the primary winding i into pulses of a substantially rectangular shape. The rapid oscillations, which usually lead to the opening of the breaker contact, are filtered out by the inductance h and a smoothing capacitor c 1, which is located in the mentioned diode driver circuit, and the tip of the remaining pulse shape is cut off by the diode d 1. The filter circuit with the diode d 1 thus serves to supply an equal amount of current for each ignition pulse. As a result, the integral value of the amount of current drawn from the ignition circuit is proportional to the frequency of the ignition pulses and thus to the speed of the drive motor, so that a voltage or current that is dependent on the motor speed is actually produced.

Der Filter- und Begrenzerkreis wird durch einen Handschalter 4 eingeschaltet, den der Fahrer öffnen kann, wenn er die selbsttätige Getriebeschaltung auszuschalten wünscht. DerFilter- undBegrenzungskreis dient dazu, die Stromimpulse an die Dioden-Treiberstufe zu liefern. Diese besteht aus dem schon erwähnten Kondensator e1, dessen eine Belegung an die positive Klemme der Diode d 1 gelegt ist, während seine andere Belegung an die Verbindung der positiven Klemme einer Diode d 2 mit der negativen Klemme einer Diode d 3 geführt ist. Die Dioden d 2 und d 3 sind parallel geschaltet, und mit der Diode d 3 liegt ein Kondensator c 2 in Reihe.The filter and limiter circuit is switched on by a manual switch 4 which the driver can open if he wishes to switch off the automatic gear shift. The filter and limiter circuit is used to deliver the current pulses to the diode driver stage. This consists of the aforementioned capacitor e1, one assignment of which is connected to the positive terminal of the diode d 1, while its other assignment is connected to the connection of the positive terminal of a diode d 2 with the negative terminal of a diode d 3 . The diodes d 2 and d 3 are connected in parallel, and a capacitor c 2 is connected in series with the diode d 3.

Die elektrische Einrichtung weist weiter einen Transistorverstärker t auf, in dessen Kollektorkreis ein Relais cr liegt, während die Basis an die Dioden-Treiberstufe zwischen deren Schaltelementen d3, c2 . angeschlossen ist. An diesem Punkt liegt auch das eine Ende eines Vorspannungswiderstandes r 1, dessen anderes Ende an die negative Seite des Systems geführt ist. Zweck dieses Vorsprungswiderstandes r 1 ist, einen Vorstrom zu erzeugen, welcher dem von der Treiberstufe zum Transistor t fließenden, der Motordrehzahl proportionalen Strom entgegen gerichtet ist. Der Verstärker arbeitet mit einer kleinen Differenz zwischen den Strömen der Treiberstufe und des Vorspannungswiderstandes r1. DerVorteil dieser ; Gegeneinanderschaltung von Treiberstrom und Strom durch den Vorspannungswiderstand r1 liegt darin, daß beide Ströme gleichermaßen durch Schwankungen der Batteriespannung beeinflußt werden. Solche Schwankungen beeinflussen daher den Arbeitspunkt ; der Anordnung nicht.The electrical device further comprises a transistor amplifier t, in whose collector circuit there is a relay cr, while the base is connected to the diode driver stage between their switching elements d3, c2. connected. At this point lies also one end of a bias resistor r 1, the other end to the negative side of the system. Purpose of this protrusion resistance r 1 is to generate a bias current similar to that from the driver stage to the transistor t flowing current, which is proportional to the motor speed, is directed in the opposite direction. Of the Amplifier works with a small difference between the currents of the driver stage and the bias resistor r1. The advantage of this; Against each other of drive current and current through the bias resistor r1 is that Both currents can be influenced equally by fluctuations in the battery voltage. Such fluctuations therefore influence the operating point; the arrangement does not.

Das Relais cr steuert einen Schalter sr 1, über den der Batteriestrom durch eine Magnetspule s (oder eine elektromagnetische Kupplung) fließt, welche das Schnellgangzahniad in Eingriff bringt.The relay cr controls a switch sr 1 through which the battery current flows through a solenoid s (or an electromagnetic clutch) which engages the overdrive gear.

Die Anordnung ist so gewählt, daß der Schalter sr1 geschlossen ist, solange der Antriebsmotor steht. Wird dieser angelassen und der Schalter 4 geschlossen, so wird der Basis des Transistors t eine negative Vorspannung zugeführt, so daß der Transistor t leitend wird. Die dadurch bewirkte Erregung des Relais cr# öffnet den Schalter sr 1, so daß die Magnetspule s nicht arbeitet. Mit zunehmender Drehzahl wächst auch der Strom der Dioden-Treiberstufe, und, da dieser Strom dem Strom durch den Vorspannungswiderstand r 1 entgegengerichtet ist, nimmt die Basisvorspannung des Transistors t ab. Bei einer vorgegebenen Drehzahl ist der Strom durch den Transistor s und das Relais cr so weit abgesunken, daß der Schalter sr 1 unter der Wirkung einer Feder geschlossen wird und die Magnetspule .s in Tätigkeit setzt, die ihrerseits den Schnellgang einrückt. Bei abnehmender Drehzahl sinkt entsprechend auch der Strom der Treiberstufe, bis schließlich das Relais cr wieder erregt wird und den Schnellgang wieder ausrückt.The arrangement is chosen so that the switch sr1 is closed as long as the drive motor is stationary. If this is started and the switch 4 is closed, a negative bias voltage is applied to the base of the transistor t, so that the transistor t becomes conductive. The resulting excitation of the relay cr # opens the switch sr 1 so that the solenoid s does not work. As the speed increases, so does the current of the diode driver stage, and since this current is opposed to the current through the bias resistor r 1, the base bias of the transistor t decreases. At a given speed, the current through the transistor s and the relay cr has dropped so far that the switch sr 1 is closed under the action of a spring and the solenoid .s activates, which in turn engages the overdrive. With decreasing speed, the current of the driver stage decreases accordingly, until finally the relay cr is energized again and the overdrive disengages again.

Bisher wurde ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Einige weitere Ausgestaltungen sind in Fig. 2 veranschaulicht. Da das Relais Cl' auf kleine Spannungsänderungen ansprechen und daher notwendigerweise empfindlich sein muß, ist es in erster Linie wünschenswert, ein robusteres Relais zur Betätigung des Schalters sr 1 verwenden zu können. Zu diesem Zweck wird die Einrichtung mit einem zweiten Relais crl ausgestattet, das vom Batteriestrom erregt wird. Solche verstärkende Relaisketten sind für sich bekannt. Das Relais cr 1 betätigt sowohl den Kontakt sr 1 als auch den Haltekontakt sr 3. Sobald das Relais cr erregt wird, legt es den beweglichen Schaltarm des Kontaktes sr2 um (gestrichelte Linie in Fig.2) und macht dadurch das Relais cr 1 unwirksam. Wenn aber (wie zuvor beschrieben) das Relais cr bei einer bestimmten Drehzahl abfällt, kehrt der Schaltarm unter der Wirkung einer Feder wieder in seine mit einer vollen Linie dargestellten Lage zurück. Aus der Batterie kann nun Strom über einen Schalter 3, einen Widerstand r3, das Relais cr 1 und einen Schalter 5 fließen und das Relais erregen, das über den Kontakt sr 1 die Magnetspule s in Tätigkeit setzt. Gleichzeitig schließt das Relais cr 1 auch den Haltekontakt sr 3, der das Relais auch für den Fall hält, daß der Kontakt sr-2 geöffnet wird.So far, a simple embodiment of the invention has been explained. Some further configurations are illustrated in FIG. 2. Since the relay Cl 'respond to small voltage changes and must therefore necessarily be sensitive, it is primarily desirable to be able to use a more robust relay for actuating the switch sr 1 . For this purpose, the device is equipped with a second relay crl, which is excited by the battery current. Such reinforcing relay chains are known per se. The relay cr 1 actuates both the contact sr 1 and the holding contact sr 3. As soon as the relay cr is energized, it turns the movable switching arm of the contact sr2 (dashed line in Fig.2) and thereby makes the relay cr 1 ineffective. But if (as described above) the relay cr drops out at a certain speed, the switching arm returns under the action of a spring back to its position shown with a full line. Current can now flow from the battery via a switch 3, a resistor r3, the relay cr 1 and a switch 5 and excite the relay, which activates the magnetic coil s via the contact sr 1. At the same time, the relay cr 1 also closes the holding contact sr 3, which also holds the relay in the event that the contact sr-2 is opened.

Weiter ist es wünschenswert, daß die der Transistorbasis aufgedrückte Spannung in Abhängigkeit von einer Reihe von Betriebszuständen geändert werden kann, die vom Gaspedal oder der Abnahme des Druckes in der Ansaugleitung des Antriebsmotors beeinflußt werden. Zu diesem Zweck sind zusätzliche Schalter 6 und 7 vorgesehen und angeordnet, wie Fig. 2 zeigt, und zwar liegen sie an Abgriffen f und g eines Potentiometers e.Further, it is desirable that the transistor base imprinted Voltage can be changed depending on a number of operating conditions, that of the accelerator pedal or the decrease in pressure in the intake line of the drive engine to be influenced. Additional switches 6 and 7 are provided for this purpose and arranged as shown in FIG. 2, namely they are located at taps f and g of one Potentiometer e.

Der Schalter 6 ist normalerweise geschlossen, kann aber vom Gaspedal geöffnet werden. Im Schaltkreis dieses Schalters liegt der Kontakt sr 4, der folgende Aufgabe hat: Nachdem der Kontakt sr 1 geschlossen und dementsprechend der Schnellgang eingerückt wurde, sinkt die Motordrehzahl vorübergehend ab. Infolgedessen kann der Strom durch das Relais cr sinken, so daß der Kontakt sr 1 wieder öffnet, was unerwünscht ist. Durch das Schließen des Kontaktes sr 4 wird das aber verhindert, weil er den zwischen Abgriff f und Erde gelegenen Teil des Potentiometers e kurzschließt, wodurch die Vorspannung für den Transistor t derart geändert wird, daß der Strom durch das Relais crNull oder genügend niedrig bleibt.The switch 6 is normally closed, but can be opened by the accelerator pedal. In the circuit of this switch is the contact sr 4, which has the following task: After the contact sr 1 is closed and accordingly the overdrive has been engaged, the engine speed drops temporarily. As a result, the current through the relay cr can drop, so that the contact sr 1 opens again, which is undesirable. By closing the contact sr 4 this is prevented because it shorts the part of the potentiometer e located between tap f and earth, whereby the bias voltage for the transistor t is changed in such a way that the current through the relay remains zero or sufficiently low.

Weiter ist vorgesehen, daß der Schalter 6 beim Durchtreten des Gaspedals, wenn die Luftklappe ganz offen ist, betätigt wird. Der Fahrer kann also die Schnellgangeinstellung durch öffnen des Schalters 6 verlassen, wenn der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl läuft. Der Schalter 3 ist normalerweise geöffnet und wird vom Getriebeschalthebel in einer auswählbaren Stellung betätigt, in der die selbsttätige, drehzahlabhängige Schaltung des Schnellganges gewünscht wird.It is also provided that the switch 6 when the accelerator pedal is depressed, when the air flap is fully open, is operated. The driver can therefore use the overdrive setting exit by opening the switch 6 when the drive motor is at high speed runs. The switch 3 is normally open and is operated by the gear shift lever operated in a selectable position, in which the automatic, speed-dependent Switching of the overdrive is desired.

Der Schalter 5 ist beim normalen Betrieb des Antriebsmotors durch den Druck in der Luftansaugleitung geschlossen, andernfalls ist er offen und vom Gaspedal her betätigbar. Er ist insbesondere offen, solange der Antriebsmotor bei nur wenig geöffneter Drosselklappe läuft, und verhindert, daß bei diesem Betriebszustand der Schnellgang eingelegt oder ausgerückt werden kann.The switch 5 is through during normal operation of the drive motor the pressure in the air intake line is closed, otherwise it is open and dated The accelerator pedal can be operated. In particular, it is open as long as the drive motor is at only slightly open throttle valve runs, and prevents that in this operating state the overdrive can be engaged or disengaged.

Der Schalter 7 ist nur geöffnet, wenn die Drosselklappe nahezu ganz geöffnet ist. Damit soll verhindert werden, daß der Schnellgang eingelegt werden kann, wenn der Antriebsmotor stark belastet ist und bevor eine ausreichend hohe Drehzahl erreicht ist.The switch 7 is only open when the throttle valve is almost completely open. This is to prevent the overdrive can be engaged when the drive motor is heavily loaded and before a sufficiently high speed is reached.

Der Kontakt sr 5 ist bei erregtem Relais er 1 ge- schlossen. Damit soll sichergestellt werden, daß die Motordrehzahl, bei der der Gangwechsel vor sich geht, abfällt, falls der Schalter 6 oder 7 offen ist.The contact sr 5 is at energized relay he concluded overall first This is to ensure that the engine speed at which the gear change takes place drops if switch 6 or 7 is open.

Die Erfindung erlaubt in wirksamer, einfacher und zuverlässiger Weise, ein beispielsweise als Schnellganggetriebe ausgebildetes Wechselgetriebe durch schwache Stromimpulse zu schalten, die aus dem Zündkreis abgeleitet werden, ohne daß die Zündanlage dadurch in ihrer normalen Arbeit beeinträchtigt werden würde.The invention allows in an effective, simple and reliable manner, a gearbox designed for example as an overdrive gearbox by weak To switch current pulses that are derived from the ignition circuit without the The normal work of the ignition system would be impaired as a result.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde vorausgesetzt, daß die positive Klemme des Systems geerdet ist. Falls gewünscht, kann jedoch auch die negative Klemme geerdet sein; in diesem Falle muß lediglich die Begrenzerdiode umgepolt werden.In the embodiment described, it was assumed that the positive terminal of the system is grounded. However, if desired, the negative can also be used Terminal to be earthed; in this case only the polarity of the limiter diode has to be reversed.

Die Erfindung kann in ganz ähnlicher Weise auch zurSchaltung eines Untersetzungsgetriebes verwendet werden, etwa dazu, ein herkömmliches Wechselgetriebe von einem Gang in einen anderen umzuschalten. Für die selbsttätige Steuerung eines Wechselgetriebes mit mehr als zwei Gängen müssen dabei zwei oder mehr Dioden-Treiberstufen und Transistoren und eine entsprechende Anzahl Relais vorgesehen werden.In a very similar manner, the invention can also be used for switching a Reduction gear used, for example, a conventional change gear to switch from one gear to another. For the automatic control of a Gearboxes with more than two gears must have two or more diode driver stages and transistors and a corresponding number of relays are provided.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrical control device for the automatic switching of a speed change gear for motor vehicles, in which a current proportional to the engine speed of the vehicle is generated from the voltage pulses supplied by the blasting machine, and in which a relay that responds to the current generated is used to control an electromagnet for the gear shift is provided, characterized by a diode driver stage (cl, c2, d2, d3), through which the motor speed proportional current can flow, and a transistor amplifier (t), which is connected between the diode driver stage and a relay (cr) , and a bias resistor (r1) connected to the diode driver stage and to the battery's circuit to prevent fluctuations in battery voltage.

2. Control device according to claim 1, characterized in that a filter circuit is connected between the ignition machine and the diode driver stage which contains a limiter diode (d1) .

3. Control device according to claims 1 and 2 with a potentiometer that can be controlled as a function of the motor load, characterized in that the bias resistor (r1) is connected to a point of the potentiometer (e) and that the effect of the bias resistor by switch (6, 7, sr4), which are connected to other points (f, g) of the potentiometer, the switches being controllable by the gear shift or the pressure in the suction line of the drive motor. Considered publications: German patent specifications No. 596 927, 622 953. Prior patents considered: German patent No. 1059 539.