DE1923218C3

DE1923218C3 - Synchronizing device for automatically switchable planetary gears

Info

Publication number: DE1923218C3
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
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1977-07-21

Description

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26 wird, soweit sie als mechanische Anfahr kupplung 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 Kupplungsclemente bezeichnet. Beispielsweise stellt 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 steu ern.26, if it is used as a mechanical start-up clutch is formed, actuated by the control unit 22 as indicated by the connecting line in the figure is. Their starting characteristics can be influenced by the control unit 22. At 19 is a device to operate the clutch elements belonging to the gearbox. For example, the device 19 provides a Solenoid valve arrangement, the solenoid valves of which are actuated by the control unit 22, and which in turn the working with a hydraulic or pneumatic pressure medium clutch elements steer er.

Die Funktion der Synchronisiereinrichtung wird nun an Hand des in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbildes erläutert, wobei auf das in Fig. 2 gezeigte Diagramm 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 Koordinatensystems. Die einzelnen Übersetzungsstufen des Getriebes sird mit den Geraden 1, 2, 3 und 4 angedeutet. Nach Beendigung des Anfahrvorganges soll sich die Eingangsdrehzahl des Getriebes etwa zwischen nel und nel bewegen. Bei nt'2 soll in den nächst höheren Gang heraufgcschaltet werden. Es ist dieses eine schematische Darstellung, bei der nicht berücksichtigt ist, dali es in der Praxis vorteilhaft ist, wenn die Heraufschaltpunkte und Herunterschaltpunkte nicht zusammenfallen. Dieser Tatbestand ist jedoch für die Funktion der Synchronisiereinrichtung unwesentlich und kann daher unberücksichtigt bleiben. Zu Beginn des Anfabrens 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 ne2 crieicht hat, soll von der Geraden 1 auf die Gerade 2 übergegangen weiden, d.h. die nächst höhere Übersetzungsstufc eingeschaltet werden. Dieses wird erreicht, indem die Getriebecingangswelle 20 wieder auf die Drehzahl nel abgebremst wird. Bisher war es gebräuchlich, mit gewisser Überschneidung die Kupplungselemente des nächsthöheren Ganges dazuzuschaltcn 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 Gctriebceingangsdrehzahl allmählich abgebremst. Der Grenzwert, auf den sie höchstens abgebremst werden konnte, war die Drehzahl nel. Nimmt man an, daß der Übergang von ne2 auf MeI ähnlich einer e-Fnnktion 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 Kupplungsclemcnte der übernächsten höheren Übersetzungsstufe dazugeschaltet, während sich die Elemente der seitherigen Übersetzungsstufe noch im Eingriff befinden, so liegt die Grenzdrehzahl, auf die sich die Getriebceingangswelle nun verlangsamt, wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, wesentlich unter der Drehzahl nel. Der Übergang von ne2 auf die neue untet nel liegende Drehzahl erfolgt zunächst wegen der großen Drehzahldifferen/ 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 I und 3, der sich als die vorübergehend wirksame Drehzahldifferenz verstehen läßt, erheblich größer ist als die Differenz lediglich zwischen ne2 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 the diagram 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 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 transmission should move approximately between nel and nel . At nt'2 the next higher gear should be upshifted. This is a schematic representation that does not take into account 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, a highest gear is preselected with the help of the selector switch 24. For example, the selector switch 24 is in position 4. If the motor 25 is accelerated, the starting clutch 26 is used to start up along the straight line 1 in FIG 1 to the straight line 2 graze, that is, the next higher gear ratio must be switched on. This is achieved in that the transmission input shaft 20 is braked back to the speed nel. Up to now it has been customary to switch on the coupling elements of the next higher gear with a certain overlap and to loosen 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. Assuming that the transition from ne2 to MeI proceeds similarly to an e function, it takes a relatively long time. If further coupling elements are now temporarily brought into engagement, the transmission input shaft is braked considerably more quickly. If, for example, when upshifting, the clutch clamps of the higher gear ratio but one are switched on temporarily 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 e2 to the new untet nel lying speed is first because of the great speed differentiation / considerably steeper. 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 I and 3, which can be understood as the temporarily effective speed difference, is considerably greater than the difference only between ne2 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, so as soon as the transmission input shaft has been braked to the speed nel, they will not move to the next gear selected belonging coupling elements released and the coupling elements of the selected gear engaged because the synchronization point had been reached for this gear.

Beim Gangwechsel in die höchste Übersetzungsstufe werden vorübergehend derartige, nicht zu der höchsten Übersetzungsstufe gehörende Kupplungselcmente in Eingriff gebracht, daß die Getnebeeingangswelle 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 Kupplungselemente 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 associated coupling elements brought into engagement that the Getnebeeingangswelle 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 the clutch elements belonging to a higher gear but one the energy gained when braking the transmission input shaft is at least as far as it is is not converted into heat in clutches that are still slipping, as is the output shaft of the gearbox supplied, only with a different translation of torque and speed. The pulling force will not interrupted. Regenerative braking of this kind can occur when changing to the highest gear ratio cannot be achieved, but this is not a disadvantage if the output speed has already been reached here more.

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 Getriebeausgangswellc 21 verbunden sind und die als Drehzahlmesser verwendet werden, erlauben ein einfacheres und sichercies Arbeiten des elektronischen Steuergerätes 22, da durch keine äußeren Störeinflüsse der Zusammenhang zwischen linpulsfolgefrequenz der Ausgangsspannung und Drehzahl der jeweiligen Gelriebewelle 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 generator connected to the transmission input shaft 20 and the transmission output shaft 21 and which are used as a tachometer, allow easier and safer working of the electronic control unit 22, since no external interference causes the relationship between lin pulse repetition frequency affects the output voltage and speed of the respective drive shaft 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 scheinatisch dargestellt. Das Getriebe enthält die beiden Planetensätze Hund 12.Mildem 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 Hund 12.Mild drive motor, which is not shown in Fig. 3, is the hydraulic one Starting clutch 26 'connected. A hydraulic one

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

Die einzelnen Gänge sind, wie folgt, jeweils durch zwei im Eingriff befindliche Kupplungselcmcnte 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

Kupplungsclcmentc 15 und 18 Kupplungselementc 15 und 17 Kupplungsclemente 18 und 13 Kupplungselemente 13 und 17 Kupplungselementc 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 Transmission stage continuously engaging switchable coupling elements are available and one of two tachometers is coupled to the input and output shafts of the gearbox 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 that does not belong to the transmission stage is actuated, as a result of this 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, switching gears that are difficult to switch require 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 further, for example, the coupling elements are assigned to 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 Getricbec 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-

chronization point without an interruption of the

To achieve frictional connection between the drive and output, 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

the reverse gear, characterized temporarily decelerate from standstill an output connected to the secondary side of a fluid coupling gear part that two clutches are simultaneously engaged, are the only two alternately einzurückende during normal shifting clutches for two different gears. In another gear arrangement known from US Pat. No. 3,335,830, the shifting takes place at the synchronization point, but an interruption of the frictional connection occurs there when shifting.

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, a planetary gear is indicated at 10 as an example, the two planetary sets 11 and 12 has. Coupling elements, some of which are designed as braking elements, are assigned to each plant set. The clutch elements IJ and 16 and the brake elements 14 work with the planetary set 11 and IS together, with the planetary gear set 12, the clutch element nt 17 and the braking element

18. One The gear ratio should be switched on whenever 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 train proportional to the transmission input speed is denoted by ne and the pulse train proportional to the rotational speed of the gear 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 gear via a further clutch 26. The coupling