DE1455866B2

DE1455866B2 - Steuereinrichtung für ein selbsttätig schaltbares Stufenwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1455866B2
Application number: DE1455866A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1964-03-11
Filing date: 1965-03-11
Publication date: 1978-09-14
Also published as: US3335830A; DE1455866A1; DE1455866C3; GB1105781A; ES310353A1; FR1397316A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein selbsttätig schaltbares Stufenwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Versuche mit selbsttätig schaltbaren Stufenwechselgetrieben haben ergeben, daß bereits kurze Umkehrungen des Sinnes des Motordrehmoments für die Fahrzeuginsassen spürbar sind. Der weichste Ablauf des Gangwechsels ist zu erreichen, wenn in keinem Augenblick die Motordrehzahl unterhalb der fahrgeschwindigkeitsentsprechenden Drehzahl unter Berücksichtigung des jeweiligen Untersetzungsverhältnisses liegt, vorzugsweise sollte die Motordrehzahl sogar etwas höher liegen.

Die französische Patentschrift 13 37 316 beschreibt eine Steuereinrichtung für ein selbsttätig schaltbares Stufenwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, die auf elektronischem Wege eine Synchronisation der beim Gangwechsel zu kuppelnden umlaufenden Teile beabsichtigt. Es werden die Drehzahlen der Getriebe-Antriebs- und der Getriebeabtriebswelle abgenommen und einer elektronischen Vergleichseinrichtung zugeführt. Die Vergleichseinrichtung liefert Signale zur Steuerung der Motordrehzahl und der zwischen dem Fahrzeugmotor und dem Wechselgetriebe vorgesehenen Trennkupplung, um unter Berücksichtigung des einzulegenden Ganges die Drehzahlen der Getriebean- und -abtriebswellen anzugleichen. Ein Drehzahlabgriff am Motor

ίο sorgt dafür, daß die Drehzahlsteuerung des Motors in Abhängigkeit von der tatsächlichen Motordrehzahl erfolgt.

Es erscheint höchst zweifelhaft, daß eine Synchronisation allein auf elektronischem Wege ohne Verwendung üblicher mechanischer Synchronisationseinrichtungen in der Praxis durchführbar ist.

Vorliegende Erfindung beschäftigt sich nicht mit dem Synchronisiervorgang beim Gangwechsel selbst, der in jeder bekannten Weise erfolgen kann, vielmehr liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuervorrichtung der obengenannten Gattung durch Angleichung der Motordrehzahl an den jeweiligen Schaltzustand einen möglichst glatten und weichen Schaltübergang bei der selbsttätigen Getriebeschaltung zu erzielen und spürbare Schaltrucke soweit als, möglich zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Steuereinrichtung nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst

Der beim Erfindungsgegenstand vorgenommene Drehzahlvergleich findet, da er der Anpassung der Motordrehzahl an den jeweiligen Schaltzustand des Wechselgetriebes dient, zwischen der Getriebeausgangsdrehzahl und der Motordrehzahl statt, während im Fall der FR-PS 13 37 316 aufgrund der unterschiedlichen Zielsetzungen, nämlich eine Synchronistation auf elektronischem Wege zu erhalten, die Drehzahlen der Getriebean- und Getriebeabtriebswelle verglichen werden. Die Einstellungen der Getriebewellen auf die

•ίο genaue Drehzahl wird vorliegend durch übliche bekannte Synchronisiereinrichtungen erzielt, deren Tätigkeit beim Abwärtsschalten durch ein Wiedereinkuppeln im Leerlauf vereinfacht wird, wie es auch ein guter Fahrer bei Handschaltung tut.

Die Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für ein Getriebe mit zwei selbsttätig schaltbaren Vorwärtsgängen,

Fig.2 die Drehzahlvergleichsschaltung der Steuereinrichtung von F i g. 1 mit Darstellung eines Teils der Einrichtung zum Speisen der Trennkupplung und
Fig.3 die grafische Darstellung des allmählichen Abfallens des Stromes in der Kupplungswicklung mit der Zeit, bei Beginn eines Gangwechsels.

F i g. 1 zeigt einen Fahrzeugmotor 1, dessen Abtriebswelle 2 eine elektrische Trennkupplung 3 trägt, die aus einer treibenden Scheibe 4 mit einer Erregerwicklung 6 und aus einer mitgenommenen Scheibe 5 besteht Die mitgenommene Scheibe 5 ist mit einer Eingangswelle 7 des Getriebes verbunden und setzt zwei Zahnräder 8 und 9 in Drehung, die mit zwei Zahnrädern 10 bzw. 11 auf einer Ausgangswelle 12 kämmen, wobei das

6") Zahnradpaar 8/10 die stärkste Untersetzung bildet. Jeweils eines der beiden auf der Welle 12 sitzenden Zahnräder 10 oder 11 kann durch Betätigen einer Schaltgabel 13 mittels einer Klauenkupplung mit der

Welle 12 kraftschlüssig verbunden werden. Die Kupplungen werden durch die üblichen Synchronisiereinrichtungen unterstützt. Die Welle 12 steht über einen Kegelradantrieb 14 mit den Rädern 15 und 16 des Fahrzeugs in Verbindung.

Die Drehzahl der Welle 12 wird mittels eines Generators 18 gemessen, der über ein Zwischengetriebe 17 angetrieben wird. Der Generator ist mit einem eine Drehzahlvergleichsschaltung enthaltenden Steuergerät 19 verbunden, das von der Fahrzeugbatterie 20 gespeist to wird.

Die Drehzahl des Fahrzeugmotors wird durch einen mit dem Motor verbundenen Generator 21 gemessen, der seine Information ebenfalls an das Steuergerät 19 liefert. Das Gerät 19 speist die elektrische Kupplung 3 mit Hilfe von Bürsten 22 und steuert eine die Schaltgabel 13 tragende Welle 28 über ein elastisches Element 98 eines Betätigungsmechanismus 23, der ein elektrischer oder hydraulischer Motor bekannter Bauart sein kann.

Der Gaseinlaß zum Fahrzeugmotor wird durch eine Hilfsdrossel 24 gesteuert, die von einem mit dem Steuergerät 19 verbundenen Steuerelektromagneten 25 beaufschlagt ist Das Gaspedal 26 des Fahrzeugs wirkt auf eine Hauptdrosselklappe 27 unabhängig von Befehlen, die von dem Gerät 19 auf die Hilfsdrossel 24 gegeben werden.

Ein federnd mit dem Gashebel 26 verbundener Schaltarm 43 berührt, wenn der Bedienungsfuß angehoben ist, einen Kontakt 100 und bei gesenktem Fuß einen Kontakt 101; diese Kontakte stehen über in F i g. 1 nicht angegebene Leitungen mit Klemmen gleicher Bezugszeichen des Steuergeräts 19 in Verbindung. Ebenso sind durch nicht gezeichnete Leitungen die Klemmen 32,33,36,37,38,41 und 42 des Geräts 19 mit Kontakten gleicher Bezugszeichen verbunden, deren Anordnung nachstehend beschrieben wird.

Die Welle 28 trägt einen Schieber mit Einkerbungen 29 und 30, die den Schaltarm 31 eines Unterbrechers betätigen, dessen Kontakte 32 und 33 einander berühren, wenn der Schaltarm 31 in den Einkerbungen liegt; in diesen Stellungen ist jeweils das eine der beiden Zahnradpaare 8/10 und 9/11 des Getriebes durch die Klauenkupplung mit der Welle 12 kraftschlüssig verbunden.

Der Schieber an der Welle 28 besitzt eine weitere Einkerbung 34, die den Schaltarm 35 eines Unterbrechers betätigt, dessen Kontakte 36 und 37 einander berühren, wenn der Schaltarm 35 in der Einkerbung liegt; in dieser Stellung ist die Klauenkupplung im Getriebe außer Eingriff mit einem Zahnradpaar, d. h. das Getriebe steht, wie in F i g. 1 dargestellt, im Leerlauf; in jeder anderen Stellung des Schaltarms 35 wird der Arbeitskontakt 37/38 hergestellt.

An dem Steuergerät 19 befinden sich Tasten 39, 40 und 140, von denen die eine, mit N = Neutral bezeichnet, elektrisch das Einstellen des Getriebes auf den Leerlauf mittels des Mechanismus 23 steuert, und die andere, mit A — Vorwärts bezeichnet, das Einlegen der Vorwärtsgänge steuert, sei es direkt oder in bekannter Weise über Relais. Die mit R bezeichnete Taste 140 steuert das Einlegen des Rückwärtsganges.

Die Betriebsweise wird jetzt an Hand der F i g. 1 beschrieben: Wenn beim Anfahren bei Neutralstellung des Getriebes und stehendem Fahrzeug die Kupplung nicht erregt ist, so wird durch Drücken der Taste 40 (Vorwärts) die Welle 28 unter der Wirkung des Mechanismus 23 in der F i g. 1 nach links geführt und das Zahnradpaar 8/10 mit der stärksten Untersetzung in Betrieb genommen.

Die Beschleunigung des Motors beim Betätigen des Gashebels 26 läßt das Ausgangssignal des Generators anwachsen und führt beim Anfahren in an sich bekannter Weise zu wachsender Speisung der Kupplung 3 über das Steuergerät 19.

Wenn die Fahrzeugdrehzahl ausreichend hoch ist, läßt der Generator 18, der mit den Rädern in Verbindung steht, durch das Steuergerät 19 einen Befehl zum Ausrücken des Radpaares 8/10 und Einrücken des weniger untersetzten Radpaares 9/11 geben, was in der folgenden Weise vonstatten geht:

1. Das Abschalten des Stromes in der Kupplung 3 geht allmählich vor sich, während der Vorgang des Ausrückens des Radpaares 8/10 beginnt, wobei die Dauer des Ausrückvorgangs bei den üblichen Tourenwagen zwischen einigen Hundertstel- und einigen Zehntelsekunden liegt

2. Der Schließbefehl für die Hilfsdrossel 24 wird erst gegeben, wenn die Motordrehzahl dazu neigt, die Fahrzeugdrehzahl geringfügig zu überschreiten (unter Fahrzeugdrehzahl wird die Drehzahl des Teils verstanden, das mit den Rädern in Verbindung steht und das der Motor gewöhnlich antreiben muß). Das tritt ein, wenn die Kupplung nicht mehr ein ausreichendes Drehmoment überträgt. Nun wird unter Berücksichtigung des Untersetzungsverhältnisses des Radpaares 8/10 das Signal des Generators 21 durch das Steuergerät 19 mit dem des Generators 18 verglichen.

3. In der Kupplung 3 fließt kein Strom mehr, wenn die Verbindung zwischen dem Zahnrad 10 und der Welle 12 unterbrochen ist oder vorzugsweise etwas vorher. Da die Betätigung der Schaltgabel 13 nicht momentan erfolgt, ist diese Bedingung zu erfüllen.

4. Nun verbindet der MerV-^:-mus 23 über die Schaltgabel 13 das Radpat 911 mit der Welle 12, während bei geschlossener Drossel 24 die Drehzahl des Motors 1 weiter abnimmt

5. Sobald die Kontakte 32 und 33 beim Einrücken des Radpaares 9/11 sich berühren, wird Strom in die Kupplung 3 geschickt jedoch ohne daß sich bei diesem Vorgang die Drossel 24 öffnet

6. Wenn die Motordrehzahl nur noch wenig höher ist als die Fahrzeugdrehzahl, immer als Vergleich der Drehzahlen der Generatoren 18 und 21, nunmehr unter Berücksichtigung des Untersetzungsverhältnisses des eingerückten Gangs betrachtet gibt das Steuergerät 19 den Befehl, die Drossel 24 allmählich wieder zu öffnen. Der Vorgang des Übergangs zu einem weniger untersetzten Gang ist abgeschlossen.

Wenn aus irgendeinem Grunde (Betätigung der Hauptdrossel 27 oder Zunahme der Steigung, die das Fahrzeug hinauffährt) die Fahrdrehzahl unter eine bestimmte Grenzdrehzahl abzusinken beginnt, läßt der Generator 18 durch das Steuergerät 19 den Befehl zum Trennen des Räderpaares 9/11 und zum Einrücken des stärker untersetzten Räderpaares 8/10 hinausgehen.

Während des gesamten Vorganges des Abwärtsschaltens wird die Drehzahl des Motors, sobald dazu der Befehl gegeben ist, durch den Vergleich der Drehzahlen »Motor/Räder« unter Berücksichtigung des einzuschaltenden Ganges überwacht also anders als beim Aufwärtsschalten, wo bis zum Ausrücken des am stärksten untersetzten Ganges der Vergleich unter Berücksichtigung des noch eingerückten Radpaares

erfolgt.

Man kann daher die Aufeinanderfolge der Vorgänge beim Abwärtsschalten folgendermaßen zusammenfassen:

1. Das Abschalten des Stroms in der Kupplung 3 geht allmählich vor sich, während das Trennen des Radpaares 9/11 von der Welle 12 beginnt.

2. Die Hilfsdrossel 24 bleibt geöffnet, d.h. die Motordrehzahl nimmt zu, sobald die Kupplung 3 aufhört ein ausreichendes Drehmoment zu übertragen.

3. Die Zunahme der Motordrehzahl wird erst beendet, wenn diese merklich die Fahrzeugdrehzahl überschreitet, wobei das Untersetzungsverhältnis des neu einzuschaltenden Ganges berücksichtigt wird.

4. Sobald die Schaltgabel 13 unter der Wirkung des' Mechanismus 23 die Leerlaufstellung erreicht hat, wird Strom in die Kupplung 3 gegeben, um die Drehzahl der Welle 7 der Drehzahl des Motors 1 anzunähern, wobei diese wegen des Drehzahlvergleichs von der Drehzahl der Räder abhängt.

5. Der Mechanismus 23 erhält einen Anhaltebefehl in ♦ Leerlaufstellung, wenn in diesem Augenblick die

Motordrehzahl nicht wenigstens gleich der Fahrzeugdrehzahl für den neu einzuschaltenden Untersetzungsvorgang geworden ist.

6. Sobald die Leerlaufstellung verlassen wird, wird der Strom in der Kupplung 3 abgeschaltet.

7. Der Mechanismus 23 wirkt auf die Synchronisiereinrichtung des Radpaares 8/10 über die Schaltgabel 13, und das Einrücken erfolgt ohne Schwierigkeiten.

8. Da beim Einrücken die Kontakte 32 und 33 geschlossen werden, sendet das Steuergerät 19 Strom in die Kupplung 3, während der Motor in Abhängigkeit von dem Drehzahlvergleich wieder beschleunigt wird.

Die mit dem Gaspedal in Verbindung stehenden Kontakte 43/100 und 43/101 dienen dazu, die Stromlieferung zur Kupplung 3 und das Stehenbleiben des Mechanismus 23 im Leerlauf zu verhindern, wenn das Gaspedal angehoben ist.

Fig.2 zeigt eine Drehzahlvergleichsschaltung zur ) Verwendung im Steuergerät 19. Um die Erklärung der Wirkungsweise zu vereinfachen, ist eine analog arbeitende Einrichtung für den Drehzahlvergleich gewählt worden, wobei sowohl der mit den Rändern verbundene Generator 18 wie der mit dem Motor verbundene Generator 21 eine mit ihrer Drehzahl zunehmende Spannung abgeben. Es werden z. B. Wechselstrom-Tachometergeneratoren benutzt.

Der Emitter eines npn-Transistors 45 führt über eine Gleichrichterdiode 46 an den mit den Rädern verbundenen Generator 18; der Durchlaß der Diode erfolgt in Richtung zum Generator. Der Emitter 44 ist außerdem mit der Anode einer Diode 47 verbunden, deren Kathode an den Punkt A angeschlossen ist, dessen Potential durch das Verhältnis der Widerstände 48 und 49 bestimmt ist, die einen Spannungsteiler zwischen dem positiven und dem negativen Pol der Fahrzeugbatterie 20 über den Schalter 50 hinweg bilden. Das Potential des Emitters 44 wird durch einen Speicherkondensator 51 reguliert, der mit einem Entladungswiderstand 52 verbunden ist.

Die Basis des Transistors 45 ist über einen Begrenzungswiderstand 53 und eine Diode 54 an den mit dem Motor verbundenen Generator 21 angeschlossen, wobei die Kathode der Diode 54 am Generator liegt. Zwischen der Diode 54 und dem Widerstand 53 ist die negative Seite eines Ausgleichskondensators 55 angeschlossen, den ein Entladungswiderstand 56 überbrückt. Die positiven Seiten der Kondensatoren 51 und 55 sind ebenso wie der Generator 18 über den Schalter 50 zum Pluspol der Batterie 20 geführt.

Der Kollektor des Transistors 45 ist ebenfalls an den Pluspol der Batterie 20 geführt, und zwar über zwei in Serie liegende Widerstände 57 und 58, deren Verbindungspunkt an die Basis eines pnp-Transistors 59 gelegt ist, der zusammen mit dem pnp-Transistor 60 eine monostabile Kippschaltung bildet. Dazu ist der Kollektor des Transistors 59 unmittelbar mit der Basis des Transistors 60 und über den Kupplungswiderstand 61 mit dem Minuspol der Batterie verbunden. Die Emitter der Transistoren 59 und 60 liegen über einen gemeinsamen Widerstand 62 am Pluspol der Batterie, während eine zusätzliche Diode 63 in der Emitterleitung des Transistors 60 liegt, um den Spannungsabfall Kollektor-Emitter des Transistors 59 zu kompensieren, wenn dieser leitend ist.

Die Spule 25 des Steuerelektromagneten der Hilfsdrossel verbindet den Kollektor des Transistors 60 mit dem Minuspol, wobei eine Rückgewinnungsdiode 64 parallel zur Spule geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 60 speist außerdem über eine Diode 65 und einen Widerstand 66 die Spule 67 eines Relais 68. Parallel zur Spule 67 liegt ein sowohl bei der Aufladung (wegen des Widerstands 66) wie bei der Entladung verzögernd wirkender Kondensator 103.

An den Minuspol der Batterie ist die Spule 67 in erster Linie über die in Leerlaufstellung sich berührenden Kontakte 36,37 geführt.

Das Relais 68 besitzt einen Arbeitskontakt 69, der die Verbindung des Betätigungsmechanismus 23 für die Schaltgabel 13 an den Minuspol der Batterie herstellt. Dieser Betätigungsmechanismus ist z. B. ein Elektromotor, dessen Einschaltbetätigung und Umsteuerung durch ein Getriebe 70 mit Relais oder Halbleitern in Abhängigkeit von den Schalttasten 39 und 40 (Fig. 1) und dem mit den Rädern verbundenen Generator 18 in bekannter Weise erfolgt. Die Masseverbindung des Mechanismus 23 kann auch durch die Kontakte 37/38 erfolgen, die geschlossen sind, wenn das Getriebe nicht im Leerlauf steht.

Die Verbindung der Wicklung des mit dem Fahrzeugmotor verbundenen Generators 21 zum Pluspol der Batterie kann entweder in der Ruhelage eines Relais 72 erfolgen, wenn der Schaltarm 74 den Ruhekontakt 73 berührt, der mit dem Windungsende des Generators 21 verbunden ist, oder in Arbeitsstellung des Relais 72, wenn der Schaltarm 74 den Arbeitskontakt 75 berührt, der mit einer Mittelanzapfung des Generators 21 verbunden ist. Das Verhältnis der dann von dem Generator 21 gelieferten Spannungen ist ungefähr dasselbe wie das Verhältnis der Untersetzungen der Zahnradpaare 8/10 und 9/11, wobei die niedrigste Spannung bei dem am stärksten untersetzten Gang geliefert wird.

Das Relais 72 besitzt einen zweiten Schaltarm 77, der mit dem Kontakt 36 verbunden ist, den der Schaltarm 37 berührt, wenn das Getriebe im Leerlauf steht Der Ruhekontakt 76 ist an den Kontakt 38 angeschlossen, der den Betätigungsmechanismus 23 mit dem Minuspol verbindet, wenn das Getriebe nicht im Leerlauf steht. Der Arbeitskontakt 78 ist über die Spule 80 eines Relais 81 mit dem Kontakt 43/101 verbunden, welcher

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geschlossen wird, sobald man das Gaspedal des Fahrzeugs niedertritt; der Schaltarm 43 ist mit dem Schalter 50 verbunden

Wenn der Fuß vom Gaspedal abgehoben ist, berührt der Schaltarm 43 den Ruhekontakt 100, der mit einer Spule 99 des Relais 68 verbunden ist; das andere Spulenende liegt am Minuspol der Batterie. Die Rückleitung des Mechanismus 23 ist also in der Stellung »Fuß abgehoben« immer gewährleistet.

Das Relais 81 besitzt eine zweite Spule 82, welche ι ο einerseits mit dem Schalter 50 über Kontakte 41, 42 verbunden ist, die geschlossen sind, wenn der Betätigungsmechanismus 23 seinen Lauf beendet hat, indem er das elastische Element 98 (F i g. 1) zusammendrückt, und welche andererseits mit den Kontakten 32, 33 verbunden sind, die geschlossen sind, wenn die Schaltgabel 13 des Getriebes ihre Bewegung abgeschlossen hat und das Einrücken eines Ganges erfolgt ist. Der Kontakt 33 liegt am Minuspol der Batterie. Die Spule 79 des Relais 72 ist mit ihrem einen Ende mit dem Schalter 50 und mit dem anderen Ende über den Kontakt 83 mit dem Minuspol der Batterie verbunden. Der Kontakt 83 ist geschlossen, wenn der Befehl zum Einrücken oder zum Zurückgehen auf den am stärksten untersetzten Gang gegeben wird, nämlich unter der Wirkung eines bekannten Mechanismus, der von dem mit den Rädern des Fahrzeugs verbundenen Generator 18 oder auch von der Taste 40 gesteuert wird (F i g. 1).

Zwischen dem Kontakt 83 und dem Kontakt 32 sind hintereinander ein Widerstand 84 und eine in Richtung Kontakt 32 durchlässige Diode 85 angeordnet. Der Widerstand 84 hat einen solchen Wert, daß ^f das Relais 72 erregt halten kann, wenn die Kontakte 32, 33 geschlossen sind, er es aber nicht anrufen kann. Die Diode 85 verhindert das Umgekehrte für die Spule 82 durch den Kontakt 83.

In Fig.2 ist weiterhin der zum Verstehen der allgemeinen Arbeitsweise erforderliche Teil einer an sich bekannten Schaltung zur Speisung der Erregerwicklung 6 der Kupplung 3 (Fig. 1) dargestellt. Diese *o Schaltung umfaßt zwei pnp-Transistoren 86 und 87, von denen der Transistor 87 ein Leistungstransistor ist, in dessen Kollektorkreis die Wicklung 6 der Kupplung 3 liegt, die über den Schaltarm 89 des Relais 81 entweder über den Ruhekontakt 88 zum Schalter 50 oder über den Arbeitskontakt 90 zum Minuspol zurückgeführt ist. Parallel zur Wicklung 6 ist eine Begrenzerschaltung aus einer Diode 91 in Reihe mit einem Kondensator 92 und einem Widerstand 93 angeordnet; die Kathode der Diode 91 ist mit dem Kollektor des Transistors 87 verbunden, wobei der Kollektor außerdem mit dem Minuspol über einen Widerstand 94 verbunden ist, der das Fließen eines Entmagnetisierungsstroms in der Wicklung 6 bewirkt, wenn das Relais 81 in der Periode des Gangwechsels in Ruhe ist.

Der Emitter des Transistors 87 steht mit der Kathode einer Diode 95 in Verbindung, deren Anode an den Schalter 50 geführt ist, während die Basis des Transistors 87 einerseits über einen Widerstand 102 mit dem Schalter 50 und andererseits mit dem Kollektor des Transistors 86 verbunden ist, wobei dieser Kollektor über den Kupplungswiderstand 96 und den Kontakt 32, 33 zum Minuspol geführt ist. Der Emitter des Transistors 86 ist an den Schalter 50 gelegt, während an seine Basis 97 Signale gegeben werden, die von der Drehzahl des Motors 1 ausgehend und eine mit der Drehzahl zunehmende Speisung der Wicklung 6 ermöglichend ausgesandt werden.

Die Arbeitsweise der in F i g. 2 gezeigten Schaltung wird nun anhand der F i g. 1,2 und 3 beschrieben.

Es wird vorausgesetzt, daß das Radpaar 8/10, das die stärkste Untersetzung darstellt, mittels des Mechanismus 23 eingeschaltet ist, und daß das Fahrzeug steht und der Motor langsam umläuft. Die Versorgung der Wicklung 6 in Beziehung zu der Motordrehzahl erfolgt in der folgenden bekannten Weise:

Wenn in Endstellung der Schaltgabel 13 die Kontakte 32, 33 und die Kontakte 41, 42 des Mechanismus 23 geschlossen sind, wird das Relais 81 durch seine Spule 82 angezogen und schließt es den Kontakt 89,90, wodurch die Wicklung 6 durch die Batterie 20 über den Transistor 87, die Diode 95 und den Schalter 50 gespeist wird. Das Aussenden einer positiven Welle auf die Basis 97 des Transistors 86 sperrt diesen und läßt einen Strom im Transistor 87 und in der Wicklung 6 fließen, dessen Mittelwert von den Wellenformen abhängt, die auf die Basis 97 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 1 gegeben werden.

Der Kontakt 83 ist geschlossen, denn es ist von Hand oder selbsttätig vom ersten Gang Befehl gegeben worden, d. h., daß das Relais 72 erregt ist, woraus folgt: Der Kontakt 74,75 wird geschlossen, so daß nur Teil der Wicklungen des Generators 21 in Betrieb ist.

Solange die mittlere Spannung des Generators 21, der mit dem Motor verbunden ist, niedriger ist als die des Punktes A unter Berücksichtigung des Schwellenwertes der Dioden 47, 54 und des Überganges Basis-Emitter des Transistors 45, leitet dieser letztgenannte Transistor, was bedeutet, daß der Transistor 59 ebenfalls leitet, der Transistor 60 jedoch nicht, und daß die Spule 25 aus diesem Grunde nicht gespeist wird: die Hilfsdrossel 24 bleibt geöffnet und das Fahrzeug kann unter dem Einfluß des Gashebels 27 anfahren trotz der Tatsache, daß beim Anfahren (infolge des Schlupfes der Kupplung) dia Motordrehzahl deutlich oberhalb der Fahrzeugdrehzahl liegt.

Da das Potential des Generators 18 höher ist als das des Punktes A gegenüber dem allgemeinen Pluspotential, stellt sich das Potential des Emitters 44 auf das des Generators 18 ein. Es ist erwünscht, daß der direkte Spannungsabfall der Diode 46 etwas größer als der der Gruppe aus Diode 54 und dem Übergang Basis-Emitter des Transistors 45 ist.

Wäre in einem gegebenen Augenblick die Spannung des Generators 21 zufällig ein wenig höher gewesen als die des Generators 18, so würde der Transistor 45 aufgehört haben leitend zu sein, und die Spule 25 würde gespeist worden sein, um die Drossel 24 zu schließen.

Wenn das Einkuppeln ausgeführt ist, ist die Drehzahl des Motors 1 praktisch gleich der des Fahrzeugs bei dem benutzten Gang, und die Drossel 24 bleibt geöffnet.

Wenn das Steuergerät 19 in Abhängigkeit von der Fahrzeugdrehzahl unter der Belastung des Motors einen Befehl zum Übergang auf den weniger untersetzten Gang mit dem Radpaar 9/11 aussendet, öffnet sich der Kontakt 83, aber das Relais 72 fällt erst ab, wenn der Kontakt 32,33 der Schaltgabel sich öffnet. Vom Beginn des Arbeitens des Mechanismus 23 ab (wobei das elastische Element 98 zum Betätigen der Schaltgabel 13 gedehnt wird) öffnet sich der Kontakt 41, 42, wodurch das Relais 81 in Ruhestellung geht und den Kontakt 88, 89 schließt, so daß die Wicklung 6 über den Transistor 87 und die Diode 95 kurzgeschlossen ist.

Fig.3 stellt die Änderungen des Stroms / in der Wicklung 6 in Abhängigkeit von der Zeit t von der Entregung (ti) des Relais 81 an dar; der Strom nimmt

dann exponentiell ab vom Wert /Ί (Punkt a) auf den Wert h (Punkte^.

Wenn bei einer Stromstärke h (Punkt b)\m Zeitpunkt h, der sich mit Stellung des Gashebels 26 ändert, die Kupplung 3 nicht mehr ein ausreichendes Drehmoment überträgt, beginnt sie zu gleiten, und die Motordrehzahl nimmt zu, wodurch die Hilfsdrossel 24 geschlossen und die Motordrehzahl begrenzt wird.

Nachdem die mit der Schaltgabel verbundene Welle 28 einen ausreichend langen Weg zurückgelegt hat, öffnet sich der Endkontakt 32, 33, wodurch der Transistor 87 sperrt (Zeitpunkt i3, Strom /₃, Punkt c in F i g. 3). Der Strom in der Wicklung 6 fällt nun schnell ab.weil er nur noch über die Diode 91, den Kondensator 92 und den Widerstand 93 geschlossen ist. Der Widerstand 94 läßt dann einen geringen umgekehrten Strom in der Wicklung 6 fließen.

Es hat also eine allmähliche, aber trotzdem vollständige Entkupplung mit Steuerung der Motordrehzahl bezüglich des Gangs 8/10 stattgefunden.

Das öffnen des Kontakts 32,33 im Zeitpunkt ft bringt das Relais 72 in Ruhestellung und schließt den Kontakt 73,74 und nimmt die ganze Wicklung des Generators 21 derart in Betrieb, daß der Vergleich der Drehzahlen von dem Augenblick an auf der Grundlage des neuen einzuschaltenden Ganges abläuft.

Im Leerlauf ist kein Anhalten des Mechanismus 23 vorgesehen, weil der Kontakt 76, 77 die Kontakte 36 und 37 miteinander verbindet.

Das Einschalten des Radpaares 9/11 mit geringerer Untersetzung führt zunächst zum Schließen des Kontakts 41,42, dann von 32,33, wodurch das* Relais 72 in Ruhe bleibt, das Relais 81 erregt wird, und die Wicklung 6 wieder gespeist wird. Die Motordrehzahl, die während des Gangwechsels langsam abgefallen war, fällt nun schnell unter der Wirkung des Eingreifens der Kupplung. Sobald die Spannung des mit dem Motor verbundenen Generators 21 die gleiche Größenordnung erreicht wie die des mit den Rädern verbundenen Generators 18, wird die Spule 25 entregt und die Drossel 24 wieder geöffnet: Der Schaltvorgang ist abgeschlossen.

Die Rückkehr zu einem stärker untersetzten Gang, , die von Hand oder selbsttätig vorgenommen werden kann, beginnt mit dem Schließen des Kontakts 83, dem die öffnung des Kontakts 41,42, dann des Kontakts 32, 33 folgt. Da das Relais 72 von diesem Befehl aus erregt wurde, geht der Drehzahlvergleich auf der Grundlage des am stärksten untersetzten Ganges vor sich, bevor der Kontakt 32, 33 der Schaltgabel selbst geöffnet ist. Hiervon abgesehen ist der Vorgang der Entkupplung identisch zu dem des Ansteigens von Drehzahlen. Der Motor 1 wird beschleunigt und wird nicht langsamer von dem Punkt b der F i g. 3 ab, wenn der Gashebel 26 niedergedrückt wird.

Vor dem Durchlaufen des Leerlaufpunktes geht die Rückführung des Mechanismus 23 zum Minuspol der Batterie über die Kontakte 37, 38 vor sich. Im Leerlaufpunkt sind diese Kontakte getrennt und die Kontakte 37,36 miteinander verbunden. Der Mechanismus 23 und die Schaltgabel 13 halten im Leerlaufpunkt an, wobei die Kontakte 76,77 und 69 geöffnet sind.
Das Relais 81 wird jetzt durch die Spule 80 in Tätigkeit gesetzt, weil die Kontakte 43/101, 78/77, 36/37 geschlossen sind, wodurch die Wicklung 6 gespeist wird. Die Welle 7 wird nun durch den Motor 1 angetrieben.

Sobald der Drehzahlvergleich einen Schließbefehl für die Drossel 24 gegeben hat, d. h. einen Befehl zum Speisen der Spule 25, setzt die Spule 67 das Relais 68 nach einer gewissen Verzögerung, die durch das Zeitglied mit dem Kondensator 103 verursacht ist, in Tätigkeit. Der Kontakt 69 wird geschlossen, und der Mechanismus 23 beginnt wieder zu laufen. Die Zeitverzögerung gewährleistet eine Minimalzeit für das Hochlaufen der Welle 7.

Das Wiedereinkuppeln erfolgt ebenso wie zuvor beschrieben.

Beim Zurückschalten mit abgehobenem Fuß kann kein Hochlaufen des Motors eintreten. Der geschlossene Kontakt 43, 100 speist die Spule 99 und stellt eine dauernde Rückleitung des Mechanismus 23, der nun am Leerlaufpunkt nicht anhält, zum Minuspol her. Es gibt auch kein Wiedereinkuppeln im Leerlauf.

In den Rahmen der Erfindung soll die Verlangsamung oder die Beschleunigung des Motors mit anderen Mitteln als der Hilfsdrossel 24 fallen, insbesondere durch Vorverstellen der Zündung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein selbsttätig schaltbares Stufenwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem die Drehzahl des Fahrzeugmotors und einem die Getriebeabtriebsdrehzahl abnehmenden elektrischen Generator, deren Ausgangssignale ein elektronisches Steuergerät empfängt, wobei das Steuergerät eine Drehzahlvergleichsschaltung enthält, die mit einem Organ zur Steuerung der Motordrehzahl verbunden ist, durch das während eines Getriebeumschaltvorganges (Gangwechsel) abhängig von einem Drehzahlvergleich die Motordrehzahl durch Erhöhen oder Erniedrigen an die nach Beendigung des Gangwechsels erforderliche Drehzahl angepaßt wird, vom Steuergerät ferner während des Gangwechsels eine zwischen dem Fahrzeugmotor und dem Wechselgetriebe vorgesehene Trennkupplung gesteuert wird und wenigstens einer der Generatoren mehrere für dieselbe Drehzahl verschieden hohe Ausgangssignale liefernde Signalanschlüsse aufweist, durch die die verschiedenen Übersetzungen des Wechselgetriebes berücksichtigt sind und von denen wahlweise einer mit dem Steuergerät verbunden ist, gekennzeichnet durch die Anwendung folgender Merkmale bei einem Stufenwechselgetriebe mit üblichen Synchronisiereinrichtungen an den Schaltgliedern:

a) Der Drehzahlvergleich zur Steuerung der Motordrehzahl beruht auf den Ausgangssignalen des die Motordrehzahl abnehmenden Generators (21) und des die Getriebeabtriebsdrehzahl abnehmenden Generators (18);

b) an dem mehrere Signalanschlüsse aufweisenden Generator (21) sind die Signalanschlüsse durch Kontakte (73,74,75) eines Relais (72) gesteuert, durch das bestimmt wird, ob der Drehzahlvergleich auf der Basis des vor dem Gangwechsel eingeschalteten bisherigen Ganges oder des beim Gangwechsel einzuschaltenden neuen Ganges stattfindet;

c) das Relais (72) wird abhängig von der Schaltrichtung des Gangwechselbefehls derart angesteuert, daß es bei einem Abwärtsschaltbefehl (Gangwechsel in einen niedrigeren Gang) sofort den Drehzahlvergleich auf der Basis des neuen Ganges herbeiführt, während es bei einem Aufwärtsschaltbefehl (Gangwechsel in einen höheren Gang) zunächst den Drehzahlvergleich auf der Basis des bisherigen Ganges herbeiführt, solange ein von der Stellung der Schaltglieder (13) des Wechselgetriebes abhängiger Gangeinschaltstellungskontakt (32, 33) noch geschlossen ist, und erst nach öffnen des Gangeinschaltstellungskontaktes (32, 33) beim Verlassen des bisherigen Ganges auf den Drehzahlvergleich auf der Basis des neuen Ganges umstellt;

d) das Organ (24, 25) zur Steuerung der Motordrehzahl ist derart auf die Drehzahlvergleichsschaltung abgestimmt, daß die Motordrehzahl gleich der sich aus dem Drehzahlvergleich ergebenden Solldrehzahl oder geringfügig über dieser Solldrehzahl gehalten wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Stromkreis, der beim Abwärtsschalten auf einen niedrigeren Gang die Auswahl der Spannung des an den Motor (1) angeschlossenen Generators (21) bestimmt, einen durch die automatische Schalteinrichtung von Beginn des Schaltbefehls an unabhängig vom Gangeinschaltstellungskontakt (32, 33) geschlossenen Kontakt (85) aufweist, der das Relais (72) ansteuert, dessen Kontakte (73, 75) mit dem an den Motor angeschlossenen Generator (21) verbunden sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Wicklung (79) des Relais (72) enthaltender elektrischer Stromkreis parallel zu dem beim Abwärtsschalten geschlossenen Kontakt (83) einen Haltewiderstand (84) sowie den Gangeinschaltstellungskontakt (32,33) aufweist, der sich erst gegen Ende des Ausschaltvorganges des zu verlassenden Ganges öffnet.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete, von dem an dem Motor (1) angeschlossenen Generator (21) herrührende Spannung auf die Basis eines Transistors (45) gegeben wird, dessen Emitter (44) einerseits mit dem von der Getriebeabtriebswelle angetriebenen Generator (18) und andererseits mit einem festen Potential A über Gleichrichterdioden / (46, 47) verbunden ist, derart, daß der genannte Transistor leitend wird, solange die Motordrehzahl unterhalb eines gewissen von der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle abhängigen Wertes und oberhalb einer oberen Grenze dieses Wertes liegt, und dessen Kollektor mit einem an sich bekannten Verstärker verbunden ist, der die Drehzahlerhöhung und die Drehzahlerniedrigung des Motors steuert, wobei die Schwellspannung nur bei niederen Drehzahlen wirkt, wodurch ein Anfahren des Fahrzeugs ohne Drehzahlvergleich ermöglicht wird, wonach die Schwellspannung durch die Anordnung der Gleichrichterdioden ohne Wirkung auf die Drehzahlen des Wechselgetriebes bleibt, von wo an ein normaler Drehzahlvergleich beginnt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis des Verstärkers in an sich bekannter Weise die Spule (25) eines Elektromagneten angeordnet ist, der auf eine Hilfsdrossel (24) im Gaseinlaß des Fahrzeugmotors

(1) einwirkt. ( ,

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, ^l dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker über einen Verzögerungskreis, bestehend aus einem Widerstand (66) und einem Kondensator (103), die Wicklung (67) eines weiteren Relais (68) speist, deren anderes Ende über einen Kontakt (36, 37) im Weg des Schaltglieds (13), der nur in Leergangstellung geschlossen ist, mit der Fahrzeugbatterie (20) verbunden ist, derart, daß das weitere Relais (68) mit einer gewissen Verzögerung, jedoch oberhalb des Gleichlaufs im Leergang, geschlossen wird, wobei das weitere Relais (68) das Schalten auf einen niedrigeren Gang steuert.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 für ein Fahrzeug mit elektrischer Trennkupplung, deren Stromkreis ausgehend von der Fahrzeugbatterie und einem Schalter folgende Elemente umfaßt: eine Diode, einen ersten Transistor, die Wicklung der Kupplung und ihr zugeordnete Begrenzerkreise und den Schaltarm eines Relais mit zwei Spulen, wobei die Basis des ersten Transistors unmittelbar mit dem Kollektor eines zweiten Transistors und mit dem anderen Ende der Batterie über einen Kopplungs-

widerstand und einen Endkontakt des Schaltglieds des Getriebes verbunden ist, und der Emitter des zweiten Transistors mit dem Schalter verbunden ist, während an die Basis des zweiten Transistors die Motordrehzahl anzeigende Signale gegeben werden, um in der Kupplungswicklung einen mit der Motordrehzahl anwachsenden Strom zu erhalten, wobei der zweite Transistor im eingekuppelten Zustand sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der ersten Spule (82) des Relais (81) einen Kontakt (41, 42) aufweist, der nur in der Endstellung des Betätigungsmechanismus (23) für das mit diesem Mechanismus elastisch verbundene Schaltglied (13) geschlossen ist, sowie einen weiteren Kontakt (32,33) aufweist, der nur an den Wegenden des Schaltglieds (13) geschlossen ist, und daß bei Beginn des Gangwechsels das öffnen des vom Mechanismus (23) des Schaltglieds (13) betätigten Kontaktes (41, 42) das Relais (81) in Ruhestellung führt, indem er den Strom in der Kupplungswicklung (6) exponentiell abfallen läßt, wobei der erste Transistor (87) leitend bleibt wegen des noch geschlossen gehaltenen Kontaktes (32,33), der durch das Schaltglied (13) betätigt wird.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (8) des zwei Spulen aufweisenden Relais (81) an einen Wechselschalter (36, 37, 38) angeschlossen ist, der den Leergang anzeigt, und in Reihe damit mit einem oder mehreren Kontakten (76, 77, 78) zur Feststellung eines Schaltbefehls für einen niedrigeren Gang sowie mit einem Kontakt (43, 100, 101)" verbunden ist, der anzeigt, ob der Gashebel (26) niedergedrückt ist, wobei das. Relais (81) selbst mindestens einen Arbeitskontakt (88, 89, 90) aufweist, über welchen die Kupplungswicklung (6) im Leergang beim Übergang auf einen niedrigeren Gang erregt wird.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselschalter (43, 100, 101) am Gashebel (26) bei abgehobenem Fuß mit dem weiteren Relais (68) verbunden ist, wodurch einerseits der Kontakt zum Anhalten des Mechanismus (23) im Leergang kurzgeschlossen wird und dieser andererseits nicht mehr mit dem Relais (81) zum Erregen der Kupplungswicklung (6) im Leergang verbunden ist.