DE1160312B

DE1160312B - Electromagnetic switching device for automatic switching, especially of change gears for vehicles

Info

Publication number: DE1160312B
Application number: DEZ6900A
Authority: DE
Inventors: Max Goepfert; Peter Kubon; Richard Liebherr
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1958-10-11
Filing date: 1958-10-11
Publication date: 1963-12-27

Description

Elektromagnetische Schalteinrichtung zum selbsttätigen Umschalten, insbesondere von Wechselgetrieben für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Schalteinrichtung zum selbsttätigen Umschalten, insbesondere von Wechselgetrieben für Fahrzeuge, bei der eine von einer Betriebsgröße, z. B. von der Fahrgeschwindigkeit, abhängige elektrische Steuerspannung einem auf einen bestimmten Spannungswert im Steuerkreis ansprechenden, von einer Batterie gespeisten Schaltkreis zugeführt wird, wobei der Schaltkreis aus einem Schaltmagneten oder einem Schaltrelais bestehende Schaltmittel enthält und elektrische Mittel vorgesehen sind, die das Einschalten. der Schaltmittel bei einer höheren Steuerspannung als das Ausschalten bewirken.Electromagnetic switching device for automatic switching, in particular of change gears for vehicles The invention relates to an electromagnetic one Switching device for automatic switching, in particular of change gears for vehicles in which one of a size, e.g. B. on the driving speed, dependent electrical control voltage to a certain voltage value im Control circuit responsive, battery-powered circuit is supplied, wherein the circuit consists of a solenoid or a switching relay Contains switching means and electrical means are provided for switching on. the switching means cause switching off at a higher control voltage than.

Die bisher bekanntgewordenen Schalteinrichtungen dieser Art, die mit elektrischen Hilfsmitteln arbeiten, weisen insbesondere für den Einbau in Fahrzeuge Nachteile auf. So werden bei Verwendung von Röhren, wie z. B. Glimmstreckenrelais, als auf die Steuerspannung ansprechende Elemente, hohe Spannungen benötigt, die bei Einbau in Fahrzeuge nicht angebracht sind. Werden übliche elektromagnetische Steuerrelais im Steuerkreis verwendet, so werden höhere Geberstromstärken benötigt, da hochempfindliche Relais für den verhältnismäßig rauhen, nicht erschütterungsfreien Kraftfahrzeugbetrieb zu störungsanfällig sind und im Dauerbetrieb auch Kontaktschwierigkeiten mit sich bringen.The previously known switching devices of this type with electrical aids work, point in particular for installation in vehicles Disadvantages on. So when using tubes such. B. glow path relays, than elements responsive to the control voltage, high voltages are required which are not attached when installed in vehicles. Will be common electromagnetic Control relays are used in the control circuit, so higher encoder currents are required, as highly sensitive relays for the relatively rough, not vibration-free Motor vehicle operation are too susceptible to failure and in continuous operation also contact difficulties entail.

Es ist ferner bekannt, das Einschalten der Schaltmittel und damit das Umschalten auf einen benachbarten Gang bei einer höheren Steuerspannung zu bewirken als das Ausschalten. Dadurch wird das Pendeln in der Nähe der Schaltpunkte bei schwankender Fahrgeschwindigkeit vermieden. In einer bekannten selbsttätigen Gangschalteinrichtung dieser Art wird für den beschriebenen Zweck eine mechanische Kupplung mit Verdrehspiel vorgesehen. Bei einer bekannten reinen Relaisschaltung werden hierfür zusätzlich bei erregtem Steuerrelais eingeschaltete Relaiswicklungen angewandt.It is also known to switch on the switching means and thus to effect switching to an adjacent gear at a higher control voltage than turning off. This will cause the oscillation to be close to the switching points when it fluctuates Driving speed avoided. In a known automatic gear shifting device of this type, a mechanical coupling with backlash is used for the purpose described intended. In a known pure relay circuit, this is additionally Relay windings switched on when the control relay is energized.

Bei Anwendung derartiger Schalteinrichtungen für Kraftfahrzeugwechselgetriebe ist eine von der Drosselklappenstellung abhängige Beeinflussung notwendig, die bekannterweise durch einen mit dem Gaspedal gekuppelten Stufenschalter oder durch induktive Beeinflussung eines Gliedes der Schaltanordnung bewerkstelligt wird. Im letzteren Fall verwendet man Drosseln mit veränderlichem Luftspalt. Diese stellen jedoch nur einen veränderlichen Widerstand dar und brauchen, damit dieser wirksam wird, eine elektrische Belastung, die ihrerseits wieder einen größeren ; Gebergenerator erfordert.When using such switching devices for motor vehicle change transmissions an influence dependent on the throttle valve position is necessary, which is known by means of a step switch coupled to the accelerator pedal or by inductive influence a member of the switching arrangement is accomplished. Used in the latter case one throttles with variable air gap. However, these represent only one variable Resistance and, in order for this to take effect, need an electrical load, which in turn have a larger one; Encoder generator required.

Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu beseitigen und größte Zuverlässigkeit der Einrichtung zu erzielen, indem bekannte Elemente der elektrischen Halbleitertechnik eingesetzt werden. Außerdem ist die Anordnung nach der Erfindung gegenüber den bekannten Einrichtungen bezüglich ihres Aufwandes sowohl in wirtschaftlicher als auch räumlicher Hinsicht günstig.The object of the invention is to eliminate the disadvantages described and to achieve maximum reliability of the device by using known elements in electrical semiconductor technology. Also, the arrangement is according to the invention compared to the known devices with regard to their expense favorable in both economic and spatial terms.

Es ist bereits eine elektrische Schaltanordnung zur Überwachung einer Spannung besonders zur Signalgabe bei über- und/oder Unterschreitung eines Spannungswertes für die elektrische Nachrichtentechnik bekannt, die einen Steuerkreis mit einer Zenerdiode und der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors sowie einen Schaltkreis mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors; einem Schaltelement (Relais) und einer Gleichspannungsquelle enthält. Diese bekannte Anordnung betrifft keine Kraftfahrzeugschaltvorrichtung und enthält keine Mittel zur Stabilisierung des Schaltvorganges bei geringer Schwankung der Steuerspannung.It is already an electrical switching arrangement for monitoring a Voltage especially for signaling when a voltage value is exceeded and / or undershot known for electrical communications, which has a control circuit with a Zener diode and the base-emitter path of a transistor and a circuit with the emitter-collector path of the transistor; a switching element (relay) and a DC voltage source. This known arrangement does not apply to any Motor vehicle switching device and does not contain any means for stabilizing the switching process if the control voltage fluctuates slightly.

Die Erfindung besteht darin, daß, ausgehend von der eingangs erwähnten elektromagnetischen Schalteinrichtung zum selbsttätigen Umschalten, insbesondere von Wechselgetrieben für Fahrzeuge, die Steuerspannung in an sich bekannter Weise über eine Zenerdiode einem Transistorsteuerkreis mit Emitter und Basis zugeführt ist, der über Kollektor und Emitter den Schaltkreis steuert, und daß zum Erzielen verschiedener Schaltpunkte bei steigender und bei fallender Steuerspannung ein Widerstand in einem Teilstück des Emitter-Basis-Kreises angeordnet isst, wobei dieses Teilstück auch ein Teilstück des Schaltkreises mit Emitter und Kollektor ist, so daß der Widerstand in Serie mit der Wicklung des Schaltmittels liegt. Durch die Empfindlichkeit des Transistors oder mehrerer Transistorstufen kann der Gebergenerator sehr klein gehalten werden; es genügen bereits Leistungen von etwa 0,1 Watt.The invention consists in that, starting from the aforementioned electromagnetic switching device for automatic switching, in particular of change gears for vehicles, the control voltage in a known manner A transistor control circuit with emitter and base is supplied via a Zener diode that controls the circuit via collector and emitter, and that to achieve different switching points with rising and falling control voltage in one piece of the emitter-base circle, where this part also a part of the circuit with emitter and collector so that the resistor is in series with the winding of the switching means. By the sensitivity of the transistor or several transistor stages can be determined by the encoder generator be kept very small; a power of around 0.1 watts is sufficient.

Die Anordnung nach der Erfindung kann zur Abgabe von Steuerkommandos in Abhängigkeit von zwei veränderlichen Größe in verschiedener Weise zur Anwendung kommen.The arrangement according to the invention can be used to issue control commands depending on two variable sizes to use in different ways come.

In der Zeichnung sind beispielsweise drei Ausführungsformen dargestellt, an Hand deren die Erfindung näher erläutert und beschrieben wird, und zwar unter der Annahme, daß die Einrichtung zur Bedienung einer Gangschalteinrichtung für Kraftfahrzeuge dient. Hierbei kann die selbst nicht dargestellte, die Schaltvorgänge im Getriebe ausführende Gangschalteinrichtung elektrisch hydraulisch (oder -pneumatisch) oder nur elektrisch sein. Die Zeichnung von Fig. 3 für eines dieser in den ursprünglichen Unterlagen bereits ausreichend beschriebenen Beispiele wurde nachträglich eingereicht. Es zeigt Fig. 1 eine erste Form der Schaltanordnung nach der Erfindung, Fig. 2 eine aus der ersten Form durch verschiedene Ergänzungen hervorgegangene Anordnung, bei der gleichzeitig mit dem Anziehen des Schaltrelais ein Eingangswiderstand eingeschaltet wird, der denBasisstrom herabsetzt, Fig.3 eine Schaltanordnung ähnlich Fig.l. Bei dieser wird die Gashebelstellung bei Vollast durch einen federnden Anschlag begrenzt. Bei weiterem Niederdrücken des Gashebels gegen. den Widerstand des Anschlages wird gleichzeitig ein Überwegschalter betätigt.In the drawing, for example, three embodiments are shown, on the basis of which the invention is explained and described in more detail, namely under the assumption that the device for operating a gear shift device for motor vehicles serves. The gearshifts in the transmission, not shown, can be used here executing gear shifting device electrically hydraulic (or pneumatic) or only be electric. The drawing of Fig. 3 for one of these in the original Documents already adequately described examples were submitted later. 1 shows a first form of the switching arrangement according to the invention, FIG. 2 shows a arrangement resulting from the first form through various additions which switches on an input resistance at the same time as the switching relay is picked up which reduces the base current, Fig. 3 shows a switching arrangement similar to Fig.l. at this is limited to the throttle position at full load by a resilient stop. If you continue to depress the throttle lever against. the resistance of the stop becomes an override switch is actuated at the same time.

In Fig. 1 speist ein von einer nicht angetriebenen Fahrzeugachse oder vom Getriebeabtrieb angetriebener Wechselstromgenerator 1 die Primärwicklung eines Transistors 7 mit der Basis 7 n, dem Emitter 7 b steht mit einem Potentiometer 4 in: Verbindung. Der Eisenkern 3 des Transformators 2 ist mechanisch mit dem Gaspedal G des Fahrzeuges derart gekoppelt, daß mit zunehmender Öffnung der Gasdrossel der Eisenkern 3 weiter aus der Tran:sformatorspule herausbewegt wird. Damit wird der übersetzungswert des Transformators 3 herabgesetzt bzw. dem Potentiometer 4 eine kleiner werdende Spannung vermittelt. Diese Änderung des übersetzungswertes des Transformators in Abhängigkeit von der öfiaung der Gasdrossel entspricht ungefähr einer vom Drehmoment des Antriebsmotors abhängigen Steuerung.In Fig. 1, a feeds from a non-driven vehicle axle or AC generator 1 driven by the transmission output, the primary winding of a The transistor 7 with the base 7 n, the emitter 7 b is connected to a potentiometer 4 in connection. The iron core 3 of the transformer 2 is mechanical with the accelerator pedal G of the vehicle coupled in such a way that with increasing opening of the gas throttle Iron core 3 is moved further out of the transformer coil. This becomes the Reduced translation value of the transformer 3 or the potentiometer 4 a conveys decreasing tension. This change in the translation value of the Transformer depending on the opening of the gas choke corresponds approximately a control dependent on the torque of the drive motor.

Die an dem Potentiometer 4 abgegriffene Spannung liegt über eine Zenerdiode 5 und über einen verstellbaren Widerstand 6 an der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 7 mit der Basis 7 a, dem Emitter 7 b und dem Kollektor 7c. An der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors liegt ebenfalls über den Widerstand 6 ein Schaltrelais oder ein Schaltmagnet B. Zur Speisung dieses Schaltrelais oder des Schaltmagneten wird die Fahrzeugbatterie herangezogen. Zu dem Schaltrelais 8 liegt ein Elektrolytkondensator 9 parallel. An der Basis-Emitter-Strecke liegt ein Widerstand 10, der als Basisableitwiderstand dient.The voltage tapped at the potentiometer 4 is via a Zener diode 5 and an adjustable resistor 6 on the base-emitter path of a transistor 7 with the base 7 a, the emitter 7 b and the collector 7 c. At the collector-emitter path of the transistor is also via the resistor 6 a switching relay or a Switching magnet B. To supply this switching relay or the switching magnet, the Vehicle battery used. An electrolytic capacitor is connected to the switching relay 8 9 in parallel. At the base-emitter path there is a resistor 10, which acts as a base discharge resistor serves.

Hat die Spannung am Abgriff das Potentiometers 4 einen bestimmten, dem Durchbruchswert der Zenerdiode 5 entsprechenden Wart erreicht, so wird die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 7 von Strom durchflossen. Als Folge davon sinkt der Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors' um mehrere Zenerpotenzen und läßt den Batteriestrom über das Schaltrelais ß fließen, das nunmehr anspricht. Dar Transistor 7 übernimmt gleichzeitig die Funktion eines Einweggleichrichters. Alle positiven Halbwellen, die dem Basis-Emitter-Kreis zugeführt werden, sperren jedoch den Strom-Emitter-Kollektor, während nur die negativen Halbwellen den Transistor aussteuern. Das Schaltrelais 8 erhält also nur Strom während der negativen Halbwellen des Wechselstromgenerators 1. Zur Speisung ist daher der Elektrolytkondensator 9 dem Schaltrelais 8 parallel geschaltet.If the voltage at the tap of the potentiometer 4 has a certain reaches the breakdown value of the Zener diode 5 corresponding to the base-emitter path of the transistor 7 current flows through it. As a result, the resistance of the Emitter-collector path of the transistor 'by several powers of zener and leaves the Battery current flow through the switching relay ß, which now responds. Dar transistor 7 also takes on the function of a half-wave rectifier. All positive Half-waves that are fed to the base-emitter circuit, however, block the current-emitter-collector, while only the negative half-waves drive the transistor. The switching relay So 8 only receives power during the negative half-waves of the alternator 1. The electrolytic capacitor 9 is therefore parallel to the switching relay 8 for feeding purposes switched.

Beim Beschleunigen des Fahrzeuges muß z. B. das Schaltrelais 8 bei einer bestimmten Geschwindigkeit schalten. Es darf jedoch beim Verlangsamen nicht am gleichen Punkt wieder öffnen. Es würde in diesem Fall die Gangschaltung pendeln. Hier muß eine bestimmte Hysteresis eingeschaltet sein, die durch den verstellbaren Widerstand 6 hervorgerufen wird. Wird der Widerstand 6 bei ausgesteuertem Transistor 7 von; dem Relaisstrom durchflossen, so fällt in dem Widerstand 6 eine Spannung ab, um deren Betrag die Potentiometerspannung erniedrigt werden kann, bevor der Arbeitspunkt der Zenerdiode 5 unterschritten wird.When accelerating the vehicle, z. B. the switching relay 8 at shift at a certain speed. However, it must not be used when slowing down open again at the same point. In this case, the gear shift would swing. Here a certain hysteresis must be switched on, which is caused by the adjustable Resistance 6 is caused. If the resistor 6 is activated with the transistor 7 of; the relay current flows through, a voltage drops in the resistor 6 from, the amount by which the potentiometer voltage can be lowered before the The operating point of the Zener diode 5 is not reached.

Das Schaltrelais 8 liegt bei der Schaltanordnung im Kollektor-Emitter-Kreis, damit der Transistor bei einem Kurzschluß (gegen Masse) geschützt ist.The switching relay 8 is in the switching arrangement in the collector-emitter circuit, so that the transistor is protected in the event of a short circuit (to ground).

In Fig. 2 ist zwischen Transformator 2 und Potentiometer 4 ein Eingangswiderstand 11 eingeschaltet, dessen Zu- und Ableitung mit einem zweiten Schließkontakt 12 am Schaltrelais 8 verbunden ist. Dieser zweite Schließkontakt überbrückt bei stromlosem Schaltrelais 8 den Eingangswiderstand 11. Sobald jedoch das Schaltrelais 8 angezogen hat, wird durch Öffnen des Schließkontaktes 12 der Eingangswiderstand 11 wirksam, der den Basisstrom herabsetzt. Der Eingangswiderstand 11 ist jedoch °so bemessen, daß das Schaltrelais 8 nicht abfällt. Andererseits wird mit der Anordnung des Eingangswiderstandes 11 bewirkt daß das Schaltrelais 8 bei einem geringen Spannungsabfall des Generatorstromes abschaltet, d. h. bei einer höheren Drehzahl als bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Ist der Eingangswiderstand 11 einstellbar, so kann der Abschaltpunkt beliebig gewählt werden.In Fig. 2 there is an input resistance between transformer 2 and potentiometer 4 11 switched on, its supply and discharge with a second make contact 12 on Switching relay 8 is connected. This second make contact bridges when there is no current Switching relay 8 the input resistance 11. However, as soon as the switching relay 8 is attracted has, the input resistance 11 becomes effective by opening the normally open contact 12, which reduces the base current. The input resistance 11 is, however, dimensioned in such a way that that the switching relay 8 does not drop out. On the other hand, with the arrangement of the input resistor 11 causes the switching relay 8 with a low voltage drop of the generator current switches off, d. H. at a higher speed than with the circuit arrangement Fig. 1. If the input resistance 11 is adjustable, the switch-off point can be arbitrary to get voted.

Bei Kraftfahrzeugen ist es erwünscht, daß bei Fahrt in der Ebene auf den nächsthöheren Gang bereits zu einem Zeitpunktumgeschaltet wird, in dem der Antriebsmotor noch mit einer Drehzahl arbeitet, die wesentlich unter der Volleistungsdrehzahl liegt. Anders ist der Fall beim Befahren von Steigungen, denn bei zu frühzeitigem Umschalten würde das von der Abtriebswelle abgegebene Moment nicht ausreichen, um das Fahrzeug in gleichbleibender oder beschleunigter Fahrt zu halten. Der Umschaltpunkt für den nächsthöheren Gang muß also in diesem Fall auf eine höhere Motordrehzahl gelegt werden. Um beide Forderungen erfüllen zu können, wird in der bisher besprochenen Schaltung ein zweites, auf einen höheren Widerstandswert eingestelltes Potentiometer 4' angeordnet, so daß die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 5 erst bei höherer Motordrehzahl erreicht wird. Zur Erfüllung dieser beiden Forderungen dient die Schaltungsanordnung nach Fig. 3.In motor vehicles, it is desirable that when driving on the plane on the next higher gear is already switched at a point in time when the drive motor is still working at a speed that is significantly below full power speed lies. The case is different when driving up inclines, because if it is too early The torque delivered by the output shaft would not be sufficient to switch to keep the vehicle steady or accelerated. The switching point for the next higher gear, a higher engine speed must be used in this case be placed. In order to be able to meet both requirements, the previously discussed Circuit a second potentiometer set to a higher resistance value 4 'arranged so that the breakdown voltage of the Zener diode 5 only at a higher Engine speed is reached. To meet these two requirements the circuit arrangement according to FIG. 3 is used.

Der Ausschlag des Gaspedals G wird in Vollaststellung durch einen federnden Anschlag A begrenzt. Wird nun dieser Anschlag A mit dem Gaspedal G durchgedrückt, so wird auch gleichzeitig ein überwegschalter 8 betätigt, der den Abgriff des Potentiometers 4 abschaltet und den Abgriff des Potentiorneters 4' einschaltet.The deflection of the accelerator pedal G is in full load position by a resilient stop A limited. If this stop A is now depressed with the accelerator pedal G, an over-travel switch 8 is operated at the same time, which tap the potentiometer 4 turns off and the tap of the potentiometer 4 'turns on.

Beim Durchtreten des Gaspedals bis zum federnden Anschlag A ist daher das Potentiometer 4 wirksam, und die Gangschaltung wird bereits vor Erreichen der Vollastdrehzahl des Antriebsmotors. betätigt. Wird jedoch mit erhöhter Krafteinwirkung auf das Gaspedal G der Anschlag A überdrückt, so kommt das Potentiometer 4' zur Wirkung, und die Gangschaltung wird erst bei höherer Motordrehzahl betätigt.When you press the accelerator pedal to the resilient stop A is therefore the potentiometer 4 becomes effective and the gear shift is already activated before the Full load speed of the drive motor. actuated. However, with increased force If the stop A is pressed on the accelerator pedal G, the potentiometer 4 'comes to an end Effect, and the gear shift is only operated at a higher engine speed.

Claims

P =% TENTANS PR ÜCHE: 1. Electromagnetic switching device for automatic Switching, especially of gearboxes for vehicles, in which one of one Company size, e.g. B. on the driving speed, dependent electrical control voltage one that responds to a certain voltage value in the control circuit, of one Battery powered circuit is supplied, the circuit consisting of a Switching magnet or a switching relay contains existing switching means and electrical Means are provided which switch on the switching means at a higher control voltage than switching off, characterized in that the control voltage in in a manner known per se via a Zener diode (5) with a transistor control circuit Emitter (7 b) and base (7a) is fed to the collector (7 c) and emitter controls the circuit, and that to achieve different switching points with increasing and when the control voltage drops, a resistor (6) in a section of the emitter-base circle is arranged, this portion also having a portion of the circuit Emitter and collector is so that the resistor (6) in series with the winding of the Switching means (8) is located.

2. Electromagnetic switching device according to claim 1 with a switching relay as switching means, characterized in that an input resistor (11) is arranged in series with a potentiometer (4) which - when the switching relay is open (8) is bridged by an intermediate switching contact (12) of the switching relay (8) and when the switching relay is closed, the base current is reduced without the current foot to interrupt the base-emitter path of the transistor (7).

3. Electromagnetic Switching device according to Claim 2, characterized in that the input resistance (11) is adjustable.

4. Electromagnetic switching device according to claim 1 to 3 with a device for bypassing the accelerator pedal for the purpose of relocating the upshift point to a higher speed, characterized in that two potentiometers (4 and 4 ') are connected in parallel with different taps and one through the Accelerator pedal (G) to be operated and switching between the two potentiometers causing over-travel switch (S) is present. Considered publications: German Patent Nos. 596 927, 934 267, 960 698; German interpretation document No. 1030 396.