DE1923218B2

DE1923218B2 - SYNCHRONIZATION DEVICE FOR AUTOMATICALLY SWITCHABLE PLANETARY GEARS

Info

Publication number: DE1923218B2
Application number: DE19691923218
Authority: DE
Inventors: Helmut 7140 Ludwigsburg; Rothfuss Georg Dipl.-Ing. 7257 Ditzingen; Kadelbach Volker Dipl.-Ing. 7141 Heutingsheim Espenschied
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-05-07
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DE1923218A1; FR2030943A5; CH506729A

Description

26 wird, soweit sie als mechanische Anfahrkupplung ausgebildet ist, von dem Steuergerät 22 aus betätigt, wie durch die Verbindungslinie in der Figur angedeutet ist. Ihre Anfahrcharakteristik ist vom Steuergerät 22 beeinflußbar. Mit 19 ist ein Gerät zur Betätigung der zum Getriebe gehörenden Kupplungselemente bezeichnet. Beispielsweise steilt das Gerät 19 eine Magnetventilanordnung dar, deren Magnetventile vom Steuergerät 22 betätigt werden, und die ihrerseits die mit einem hydraulischen oder pneumatischen "> Druckmittel arbeitenden Kupplungselemente steu26, if it is designed as a mechanical starting clutch, is actuated by the control unit 22, as indicated by the connecting line in the figure. Their start-up characteristics are from the control unit 22 can be influenced. With 19 is a device for actuating the coupling elements belonging to the transmission designated. For example, the device 19 represents a solenoid valve arrangement, its solenoid valves are actuated by the control unit 22, and in turn those with a hydraulic or pneumatic "> Pressure medium working coupling elements steer

Die Funktion der Synchronisiereinrichtung wird nun an Hand des in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbildes erläutert, wobei auf das in Fig. 2 gezeigte Diagramm '5 Bezug genommen wird. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm, ist die Ausgangsdrehzahl na über der Eingangsdrehzahl ne des Getriebes 10 aufgetragen. Dabei liegt na in der Abszisse und ne in der Ordinate eines rechtwinkeligen Koordinatei-systems. Die einzelnen Übersetzungsstufen des Getriebes sind mit den Geraden 1, 2, 3 und 4 angedeutet. Nach Beendigung des Anfahrvorganges soll sich die Eingangsdrehzahl des Getriebes etwa zwischen «el und nel bewegen. Bei nel soll in den nächst höheren Gang heraufgeschaltet werden. Es ist dieses eine schematische Darstellung, bei der nicht berücksichtigt ist, daß es in der Praxis vorteilhaft ist, wenn die Heraufschaltpunkre und Herunterschaltpunkte nicht zusammenfallen. Dieser Tatbestand ist jedoch für die Funktion der Synchronisiereinrichtung unwesentlich und kann daher unberücksichtigt bleiben. Zu Beginn des Anfahrens ist mit Hilfe des Wahlschalters 24 ein höchster Gang vorgewählt. Beispielsweise befindet sich der Wahlschalter 24 in der Stellung 4. Wird nun der Motor 25 beschleunigt, so erfolgt mit Hilfe der Anfahrkupplung 26 ein Anfahrvorgang zunächst entlang der Geraden 1 der Fig. 2. Sobald die Eingangsdrehzahl den Wert nel erreicht hat, soll von der Geraden 1 auf die Gerade 2 übergegangen werden, d.h. die 4^ nächst höhere Übersetzungsstufe eingeschaltet werden. Dieses wird erreicht, indem die Getriebeeingangswelle 20 wieder auf die Drehzahl nel abgebremst wird. Bisher war es gebräuchlich, mit gewisser Überschneidung die Kupplungselemente des nächsthöheren Ganges dazuzuschalten und die Kupplungselmente des seitherigen Ganges zu lösen. Während der Überschneidung wurde ein wachsender Anteil des Drehmomentes von den Kupplungselementen des neuen Ganges übernommen. Dabei wurde die Getriebeeingangsdrehzahl allmählich abgebremst. Der Grenzwert, auf den sie höchstens abgebremst werden konnte, war die Drehzahl nel. Nimiut man an, daß der Übergang von /ie2 auf nel ähnlich einer <?-Funkiion verläuft, so wird dazu eine relativ lange Zeit benötigt. Werden nun jedoch vorübergehend weitere Kupplungselemente in Eingriff gebracht, so wird die Getriebeeingangswelle erheblich schneller abgebremst. Werden beispielsweise beim Heraufschalten vorübergehend die Kupplungselemente der übernächsten höheren Übersetzungsstufe dazugeschaltet, während sich die Elemente der seitherigen Übersetzungsstufe noch im Eingriff befinden, so liegt die Grenzdrehzahl, auf die sich die Getriebeeingangswelie nun verlangsamt, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, wesentlich unter der Drehzahl nel. Der Übergang von nel auf die neue unter nel liegende Drehzahl erfolgt zunächst wegen der großen Drehzahldifferenz erheblich steiler. Betrachtet man in der Fig. 2 den Wechsel der Geraden 1 auf die Gerade 2, so sieht man, daß bei diesem Wechsel der Abstand zwischen den Geraden 1 und 3, der sich als die vorübergehend wirksame Drehzahldifferenz verstehen läßt, erheblich größer ist als die Differenz lediglich zwischen nel und nel, dargestellt von dem Abstand zwischen den Geraden 1 und 2.The function of the synchronizing device will now be explained with reference to the block diagram shown in FIG. 1, reference being made to diagram 5 shown in FIG. In the diagram shown in FIG. 2, the output speed na is plotted against the input speed ne of the transmission 10. Here, na is on the abscissa and ne is on the ordinate of a right-angled coordinate file system. The individual gear ratios of the transmission are indicated by straight lines 1, 2, 3 and 4. After the start-up process has ended, the input speed of the gearbox should move approximately between «el and nel . At nel, you should shift up to the next higher gear. This is a schematic representation which does not take into account the fact that it is advantageous in practice if the upshift points and downshift points do not coincide. However, this fact is insignificant for the functioning of the synchronizing device and can therefore be disregarded. At the beginning of the start-up, a highest gear is preselected with the aid of the selector switch 24. For example, is the selector switch 24 in the position 4. If now the motor accelerates 25 so effected by means of the starting clutch 26, a starting first along the straight line 1 of FIG. 2. Once the input speed has reached the value nel, to the straight line 1 can be passed over to straight line 2, ie the 4 ^ next higher gear ratio is switched on. This is achieved in that the transmission input shaft 20 is braked back to the speed nel. So far it has been customary to switch on the coupling elements of the next higher gear with a certain overlap and to release the coupling elements of the previous gear. During the overlap, a growing proportion of the torque was taken over by the clutch elements of the new gear. The transmission input speed was gradually slowed down. The maximum limit to which it could be braked was the speed nel. If one assumes that the transition from / ie2 to nel proceeds similarly to a <? Function, a relatively long time is required for this. If, however, further coupling elements are temporarily brought into engagement, the transmission input shaft is braked considerably more quickly. If, for example, when upshifting, the clutch elements of the next but one higher gear ratio are temporarily switched on while the elements of the previous gear ratio are still engaged, the limit speed to which the transmission input shaft now slows down, as can be seen from FIG Speed nel. The transition from nel to the new speed below nel is initially considerably steeper due to the large speed difference. If one looks at the change from straight line 1 to straight line 2 in FIG. 2, one sees that with this change the distance between straight lines 1 and 3, which can be understood as the temporarily effective speed difference, is considerably greater than the difference only between nel and nel, represented by the distance between straight lines 1 and 2.

Sobald das Steuergerät 22 den Synchronisierpunkt festgestellt hat, sobald also die Getriebeeingangswelle auf die Drehzahl nel abgebremst worden ist, werden die nicht zu dem nächstfolgenden angewählten Gang gehörenden Kupplungselemente gelöst und die Kupplungselemente des angewählten Ganges in Eingriff gebracht, da für diesen Gang der Synchronisationspunkt erreicht worden war.As soon as the control unit 22 has determined the synchronization point, i.e. as soon as the transmission input shaft has been braked to the speed nel , the clutch elements that do not belong to the next selected gear are released and the clutch elements of the selected gear engaged, since the synchronization point has been reached for this gear was.

Beim Gangwechsel in die höchste Übersetzungsstufe werden vorübergehend derartige, nicht zu der höchsten Übersetzungsstufe gehörende Kupplungselemente in Eingriff gebracht, daß die Getriebeeingangswelle 20 trotzdem mit diesen Kupplungselementen abgebremst wird. Beispielsweise kann die Getriebeeingangswelle abgebremst werden, wenn eines der beiden zum dritten Gang gehörenden Elemente, eines der beiden zum vierten Gang gehörenden Elemente und ein Element des Rückwärtsganges betätigt werden. Beim Hinzuschalten der zu einem übernächsten höheren Gang gehörenden Kuppiungselemente wird die beim Abbremsen der Getriebeeingangswelle gewonnene Energie wenigstens, soweit sie nicht in noch schleifende Kupplungen in Wärme umgewandelt wird, ebenfalls der Ausgangswelle des Getriebes zugeführt, lediglich mit anderer Übersetzung von Drehmoment und Drehzahl. Die Zugkraft wird dabei nicht unterbrochen. Beim Wechsel in die höchste Übersetzungsstufe kann eine derartige Nutzbremsung nicht erreicht werden, das ist aber bei einer hier schon erreichten Ausgangsdrehzahl kein Nachteil mehr.When changing gears to the highest gear ratio, such are temporarily not to the highest gear ratio belonging coupling elements brought into engagement that the transmission input shaft 20 is still braked with these coupling elements. For example, the Transmission input shaft is braked when one of the two elements belonging to third gear, one of the two elements belonging to fourth gear and one element of the reverse gear operated will. When switching on to the next but one The clutch elements belonging to the higher gear are used when the transmission input shaft is braked recovered energy, at least as long as it is not converted into heat in clutches that are still slipping is also fed to the output shaft of the transmission, only with a different translation of torque and speed. The pulling force is not interrupted. When changing to the highest This kind of regenerative braking cannot be achieved in a gear ratio, but this is the case with one of these output speed already reached is no longer a disadvantage.

Das Herunterschalten ist im allgemeinen weniger problematisch als das Heraufschalten. Beim Herunterschalten muß die Getriebeeingangswelle 20 beschleunigt werden, so daß Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes der jeweils nächsttieferen Übersetzungsstufe entsprechen. Dieses geschieht am einfachsten durch teilweises Entlasten des Motors. Eines der zu einer Übersetzungsstufe gehörenden, im Eingriff befindlichen Elemente wird teilweise gelöst, so daß sich die Motordrehzahl erhöhen kann.Downshifting is generally less of a problem than upshifting. When downshifting the transmission input shaft 20 must be accelerated so that the input and output speed of the gearbox correspond to the next lower gear ratio. This happens on easiest by partially relieving the engine. One of the belonging to a translation level, im Engaging elements are partially released so that the engine speed can increase.

Die Impulsgeber, die mit der Getriebeeingangswelle 20 und der Getriebeausgangswelle 21 verbunden sind und die als Drehzahlmesser verwendet werden, erlauben ein einfacheres und sichereres Arbeiten des elektronischen Steuergerätes 22, da durch keine äußeren Störeinflüsse der Zusammenhang zwischen Impulsfolgefrequenz der Ausgangsspannung und Drehzahl der jeweiligen Getriebewelle beeinflußt werden kann. Dieses ist ein erheblicher Vorteil gegenüber sogenannten Tachogeneratoren, die ein größeres Bauvolumen aufweisen und aufwendiger aufgebaut sind. Die Impulsgeber liefern eine Ausgangsspannung, deren Frequenz der Drehzahl, mit der sie angetrieben werden, proportional ist.The pulse generators, which are connected to the transmission input shaft 20 and the transmission output shaft 21 and which are used as a tachometer allow easier and safer work of the electronic control unit 22, since no external interference causes the relationship between Impulse repetition frequency of the output voltage and speed of the respective gear shaft influenced can be. This is a significant advantage over so-called tacho generators, which have a larger Have construction volume and are constructed in a more complex manner. The pulse generators provide an output voltage, whose frequency is proportional to the speed at which they are driven.

In der Fig. 3 ist ein Getriebe 10 nach der Fig. 1 schematisch dargestellt. Das Getriebe enthält die beiden Planetensätze 11 und 12. Mit dem Antriebsmotor, der in Fig. 3 nicht dargestellt ist, ist die hydraulische Anfahrkupplung 26' verbunden. Eine hydraulischeIn FIG. 3, a transmission 10 according to FIG. 1 is shown schematically. The gearbox contains the two Planetary sets 11 and 12. With the drive motor, which is not shown in Fig. 3, the hydraulic Starting clutch 26 'connected. A hydraulic one

Anfahrkupplung braucht nicht, wie eine mechanische Anfahrkupplung, gesteuert werden. Dafür ist sie aufwendiger aufgebaut und die Anfahrcharakteristik kann nicht beeinflußt werden. Von der Anfahrkupplung 26' führt die Getriebeeingangswelle 20 zu einem ersten Kupplungselement 13 und zu dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 11. Über weitere Kupplungselemente 15, 16 und 17 ist mit verschiedenen Übersetzungsstufen der zweite Planctensatz antreibbar. Der Abtrieb vom zweiten Planetensatz 12 erfolgt über dessen Umlaufräder.The starting clutch does not need to be controlled like a mechanical starting clutch. But it is more complex built up and the start-up characteristics cannot be influenced. From the starting clutch 26 'leads the transmission input shaft 20 to a first coupling element 13 and to the sun gear of the first planetary set 11. About further coupling elements 15, 16 and 17 is with different The second set of gear ratios can be driven. The output from the second planetary set 12 takes place about its planet gears.

Die einzelnen Gänge sind, wie folgt, jeweils durch zwei im Eingriff befindliche Kupplungselemente bestimmt. The individual gears are each determined as follows by two clutch elements that are in engagement.

1. Gang1st gear

2. Gang2nd gear

3. Gang3rd gear

4. Gang
Rückwärtsgang4th gear
Reverse gear

Kupplungselemente 15 und 18 Kupplungselemente 15 und 17 Kupplungselemente 18 und 13 Kupplungselemente 13 und 17 Kupplungselemente 14 und 16Coupling elements 15 and 18, coupling elements 15 and 17, coupling elements 18 and 13 Coupling elements 13 and 17 Coupling elements 14 and 16

Es können jedoch auch andere ähnlich wirkende Planetengetriebe mit der Synchronisiereinrichtung versehen werden.However, other similarly acting planetary gears can also be used with the synchronizing device be provided.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Synchronizing device for an automatically switchable planetary gear, in which for each Gear ratio continuously engaging switchable clutch elements are available and one of two tachometers is coupled to the input and output shafts of the gearbox is, with the help of which the synchronization point can be determined when changing the gear ratio is, whereby when switching to a next higher gear ratio for synchronization the transmission input speed with the transmission output speed at least temporarily a clutch element not belonging to this translation stage is actuated, thereby characterized that temporarily for the change to a next higher gear ratio the coupling elements of the next but one higher gear ratio are actuated.

The advantages of automatic gear changes, especially in vehicle transmissions, are very diverse. For example, shifting difficult-to-shift transmissions requires considerable attention the operator, so that they can concentrate on potentially concurrent problems Traffic situations can not be optimal. In addition, it is automatically switched off drive and transmission of existing drive systems possible to operate them to optimum capacity, whereby Otherwise extreme loads caused by incorrect switching cannot occur.

Synchronization devices are known which operate on both claw-type gearboxes and planetary gearboxes act without the frictional connection between drive and output being significantly interrupted will. A maximum of a slight interruption in the frictional connection between the drive and the output has the advantage of being able to change gears without jerks, and also the vehicle loses during the Duration of the switching process not at speed. The known planetary gears consist of several planetary gear sets, each of which, for example, an outer one, through clutch devices has lockable internal gear rim, and which work together with another coupling element. When shifting, for example, the clutch elements are in the next higher gear ratio switched on and the coupling elements of the previous translation stage released. While the time in which both clutch elements are still grinding, the power transmitted to both wheel rims branches, so that the frictional connection between drive and output is not interrupted. Included However, the difficulty arises to dimension this power split so precisely that the synchronization point to only switch on the next gear stage is reached, thus the transmission input speed reduced to the speed characteristic of the next following gear ratio will. On the one hand, the necessary for synchronizing and adapting the transmission input speed is allowed The period of time should not be too long and on the other hand the difficulty arises with the mostly used Friction clutches to measure the power split so precisely that the desired Synchronization effect occurs.

Based on known synchronization devices according to the preamble of the claim is the The invention is based on the object of a speed adjustment up to the syn-

synchronization point without interrupting the frictional connection between drive and output achieve so that z. B. in a vehicle no performance degradation can occur.

According to the solution according to the invention for

the change to the next higher gear ratio temporarily the coupling elements of the next but one higher gear ratio actuated.

From DT-PS 864959 it is already known to insert a positive gear, in particular of the reverse gear, from a standstill one connected to the secondary side of a fluid coupling To temporarily brake the transmission part by engaging two clutches at the same time the two clutches that are only to be engaged alternately with normal shifting for two different courses belong. In another gear arrangement known from US Pat. No. 3,335,830 the switching takes place in the synchronization point, but there is an interruption when switching of the frictional connection.

The invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawing described in more detail. It shows

Fig. 1 is a block diagram to explain the invention Synchronizing device,

Fig. 2 is a diagram to explain the switching process,

FIG. 3 shows a diagram of a planetary gear according to FIG. 1.

In Fig. 1 at 10 is a planetary gear as an example indicated that has two planetary sets 11 and 12. Each planetary set are clutch elements that are partially designed as braking elements assigned. The coupling elements work with the planetary set 11 13 and 16 and the braking elements 14 and 15 together, with the planetary gear set 12, the coupling element 17 and the braking element 18. One The gear ratio should be switched on when two elements are operated at the same time.

A pulse generator 27 and 28 is connected to the transmission input shaft 20 and to the transmission output shaft 21, respectively. The pulse generators 27 and 28 work as tachometers; their output voltages each have pulse trains corresponding to the speed of the shaft connected to them. The pulse sequence proportional to the gearbox input speed is denoted by ne and the pulse train proportional to the speed of the gearbox output shaft is denoted by na. The pulse trains ne and na are fed to an electronic control unit 22, with the aid of which the synchronization point is determined and the coupling elements are actuated. The position of the accelerator pedal, as indicated at 23, and the position of a selector switch, as indicated at 24, are supplied to the control unit 22 as further information. The drive motor 25 is connected to the transmission input shaft 20 of the planetary transmission via a further clutch 26. The coupling