DE2050918C3 - Steuervorrichtung für Stufenwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit einem hydraulischen Drehmomentwandler - Google Patents

Description

höheren Gänge eingelegt ist.

Bei dem Entwurf des Steuergerätes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Steuergerät einen Funktionsgeber umfaßt, der Übergangsfunktionen für den Druckanstieg bzw. Druckabfall bei Betätigung der hydraulischen Brems- und/oder Kupplungselemente erzeugt. Auf diese Weise wird nicht nur die Höhe des Schaltdruckes als Führungsgröße vom Steuergerät erzeugt, sondern bei Ansteuerung eines Brems- und/oder Kupplungselementes werden die Eingriffscharakteristiken der Brems- und/oder Kupplungselemente vorgegeben. Diese Maßnahme bewirkt im Getriebe ruckfreie stetig übergehende Lastübernahme beim Wechseln der Gänge, so daß sich der im Getriebe stattfindende DrehzahlanpassungsVorgang nicht auf das Fahi zeug auswirkt. Für die Wirkungsweise der Funktionsgeber stehen zwei Möglichkeiten zur Wahl. Entweder wird entsprechend der vom Steuergerät gelieferten Führungsgröße mit Hilfe eines ersten elektrohydraulischen Drucksteuerventils ein in einer Sammelleitung anstehender Schaltdruck erzeugt und entsprechend den Übergangsfunktionen mit Hilfe weiterer elektrohydraulischer Drucksteuerventile auf beispielsweise hydraulische Betätigungszylinder übertragen, die ihrerseits die Brems- und/oder Kupplungselemente in Eingriff bringen. Oder aber es besteht die Möglichkeit, daß zum Betätigen der hydraulischen Brems- und/oder Kupplungselemente wiederum elektrohydraulischt Drucksteuerventile vorhanden sind, denen die für den Druckanstieg bzw. Druckabfall von den Funktionsgebern in ihren Übergangsfunktionen modifizierte elektrische Führungsgröße für den Schaltdruck zugeführt ist, so daß sie sowohl die Übergangsfunktionen als auch die Höhe des Schaltdruckes erzeugen.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,

F i g. 2 und 3 Blockschaltbilder des elektronischen Steuergerätes mit Funktionsgeber,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel eines elektrohydraulisehen Drucksteuerventils,

Fig. 5 das Schaltbild eines elektronischen Steuerkreises,

F i g. 6 das Schaltbild eines Funktionsgebers.

In der Fig. 1 ist bei 110 eine Brennkraftmaschine angedeutet, die über einen hydraulischen Drehmomentwandler 111 ein Planetengetriebe 112 antreibt, das in der Figur nicht näher gezeichnete Antriebsräder eines Fahrzeuges entsprechend dem eingelegten Gang über den Drehmomentwandler 111 mit dem Motor verbindet. Die verschiedenen Gänge im Planetengetriebe werden jeweils mit nicht in der Figur näher gezeigten Bremselementen B1 und B 2 sowie Kupplungselementen K 1 und K 2 eingelegt. Die Brems- oder Kupplungselemente werden mit Hilfe von hydraulischen Betäti- gungszylindern, die ebenfalls in der Figur nicht näher gezeigt sind, in Eingriff gebracht bzw. gelöst. Der hydraulische Drehmomentwandler 111 ist über einen Druckbegrenzer 113 an eine Sammelleitung 114 angeschlossen. Die Sammelleitung 114 wird von einer Pumpe 115 mit Hydraulikmittel versehen, und der Schaltdruck des Hydraulikmittels wird von einem hydraulisch arbeitenden Hauptdruckregler 116 einreguliert. Der Hauptdruckregler 116 ist über eine Leitung 117 an die Sammelleitung 114 angeschlossen und weist einen Regelschieber 118 auf, der gegen eine Feder 119 arbeitet. Die Feder 119 befindet sich in einem Steuerdruckraum 120. Der Steuerdruckraum 120 ist an den Ausgang eines Vorsteuerreglers 121 angeschlossen, der als elektrohydraulisches Drucksteuerventil ausgebildet ist und seine Steuerbefehle von dem Steuergerät 122 erhält.

Der Regelschieber 123 des Vorsteuerreglers 121 ist mit dem Anker 124 eines Elektromagneten 125 verbunden. Der Regelschieber 123 des Vorsteuerreglers 121 wird von der auf den Anker 124 wirkenden Magnetkraft entgegen der Kraft einer Nullstellungsfeder 126 bewegt. Ist der Elektromagnet 125 stromlos, so stellt die Nullstellungsfeder 126 den Regelschieber 123 in die linke Endlage, so daß im Steuerdruckraum Ϊ20 des Hauptdruckreglers 116 maximaler Druck herrscht. Der Regelschieber 118 des Hauptdruckreglers nimmt dann ebenfalls seine linke Endlage ein, so daß die Sammelleitung 114 in dieser Stellung der beiden Regler 116 und 121 ihren maximalen Druck annimmt. Wird beispielsweise die Verbindung des Elektromagneten 125 zum Steuergerät 122 unterbrochen, so nimmt der Steuerdruck in der Sammelleitung 114 nicht etwa den Wert Null, sondern den maximalen Wert an. Somit besteht zwischen der elektrischen Eingangsgröße des Elektromagneten 125 des Vorsteuerreglers 121 und dessen Ausgangsdruck eine umgekehrte Proportionalität. Zur Erzeugung des Schaltdruckes für den 2. Gang ist ein elektrohydraulisches Drucksteuerventil 127 vorgesehen, das ähnlich wie der Vorsteuerregler 121 aufgebaut ist. Sein Regelschieber 128 wird von einem Anker 129 bewegt, auf den die Magnetkraft eines Elektromagneten 130 wirkt. Die Eingangsgröße des Elektromagneten 130 wird wiederum vom Steuergerät 122 geliefert. Das elektrohydraulische Drucksteuerventil 127 steuert einen proportional wirkenden hydraulischen Verstärker 131, der über eine Leitung 132 an die Sammelleitung 114 angeschlossen ist und dessen Ausgang über eine Leitung 133 das Bremsband B\ betätigt. Der hydraulische Verstärker 131 weist einen Regelschieber 134 auf, der gegen die Kraft einer Rückstellfeder 135 arbeitet. Der hydraulische Verstärker 131 dient lediglich als Leistungsverstärker, der den vom elektrohydraulischen Drucksteuerventil 127 gelieferten Schaltdruck weiterleitet, dabei jedoch einen erheblich höheren Mengendurchsatz erlaubt, als das elektrohydraulische Drucksteuerventil 127 alleine es zulassen würde. Zui Betätigung des 3. Ganges ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich ein Magnetventil 136 vorgesehen, um anzudeuten, daß es beim Einlegen höherei Gänge völlig ausreicht, den vom Steuergerät festgeleg ten Schaltdruck einzuschalten bzw. auszuschalten, ohm daß der Druckanstieg bzw. der Druckabfall dabei mi einer vom Funktionsgeber erzeugten Übergangsfunk tion erfolgt Das Magnetventil 136 ist über eine Leitunj 137 an die Sammelleitung 114 angeschlossen und führ über eine Leitung 138 und 139 zu der hydrauliscl betätigbaren Kupplung Ki des Planetengetriebes 112 An die Pumpe 115 ist ferner ein Wählschieber 140 übei eine Leitung 141 angeschlossen. Der Wählschieber 14< umfaßt einen Steuerkolben 142, der gleichzeitij Steuerkontakte 143 schließt, so daß für jeden eingeleg ten Fahrbereich sowohl ein Steuerkontakt geschlossei ist, als auch eine festgelegte Stellung des Steuerkolben 142 des Wählschiebers 140 maßgeblich ist An zwe Ausgänge des Wählschiebers 140 ist über ein erste

hydraulisches ODER-Glied 144 ein Sperrschieber 145 angeschlossen. Zwischen der Leitung 138 und einer Leitung 147, die zum Wählschieber 140 führt, ist ein zweites hydraulisches ODER-Glied gelegt, dessen dritter Anschluß mit der Leitung 139 verbunden ist. Zwischen die Leitung 133 und die Leitung 138 ist ein drittes hydraulisches ODER-Glied 148 gelegt, dessen dritter Anschluß über eine Leitung 149 ebenfalls zum Sperrschieber 145 führt. Die hydraulischen ODER-Glieder 144, 146 und 148 sind als Zwei wege-Kugelrückschlagventile ausgebildet. Steht nun die Leitung 133 unter Druck, so kann sich dieser Druck über das ODER-Glied 148 auf die Leitung 149 übertragen. Der Sperrschieber 145 nimmt dann eine solche Ausgangslage an, daß eine Leitung 157, über die das Bremselement B 2 zum Einlegen des 1. Ganges mit Hydraulikmittel versehen wird, drucklos bleiben muß. Somit kann der erste Gang nicht angewählt werden, so lange in der Leitung 133 Druck herrscht. Das gleiche gilt, wenn in der Leitung 138 Druck vorhanden ist. Über die beiden ODER-Glieder 146 und 148 kann sich wiederum Druck in der Leitung 149 aufbauen, der den Steuerschieber in einer Stellung hält, in welcher die Leitung 157 drucklos bleibt. Sind nun jedoch die beiden Leitungen 133 und 138 drucklos, und hat der Steuerkolben 142 des Wählschiebers 140 die für den 1. Getriebegang vorgesehene Stellung eingenommen, so erhält die Kupplung K1 über eine Leitung 150 aus dem Verteilerschieber unter Schaltdruck stehendes Hydraulikmittel, und über das erste hydraulische ODER-Glied 144 liegt an dem Sperrschieber 145 Hydraulikdruck an, so daß er aus seiner gezeichneten Ruhelage in die entgegengesetzte Endlage bewegt wird und sich in der Leitung 157 Schaltdruck aufbauen kann. Der 1. Gang wird somit eingelegt, ohne daß das Steuergerät 122 erforderlich ist, so daß im Störungsfall das Fahrzeug sich aus eigener Kraft bewegen kann. Die Bremse B 1 wird ebenfalls im Rückwärtsgang in Eingriff gebracht, zusammen mit der Kupplung K 2, der auch unabhängig vom Steuergerät alleine vom Wählschieber 140 Schaltdruck zugeleitet wird. Dem Steuergerät 122 sind bei 151 eine elektrische, der Fahrgeschwindigkeit proportionale Größe bei 152 eine elektrische, der Ausgangsdrehzahl des hydraulischen Drehmomentwandlers entsprechende Größe und bei 153 eine der Fahrpedalstellung entsprechende Größe zugeführt. Zur Versorgung mit Speisespannung ist das Steuergerät bei 154 an eine Fahrzeugbatterie 155 einer nicht näher bezeichneten elektrischen Anlage des Fahrzeuges angeschlossen. Eine Funktion des Steuergerätes 122 ist die Vorgabe der Führungsgröße, nach der der in der Sammelleitung 114 anstehende Schaltdruck erzeugt wird. Die hierfür erforderlichen schaltungstechnischen Einzelheiten werden in den folgenden Figuren noch näher beschrieben. Weiterhin obliegt dem Steuergerät die Gangwahl entsprechend der Vorgabe am Verteilerschieber und den Meßdaten über die Fahrzeuggeschwindigkeit und den charakteristischen Geschwindigkeiten am Getriebe.

In der Fig.2 enthält der Steuerkreis 10 die elektronische Kennliniennachbildung. Als Eingangsgrößen sind hier eine drehzahlabhängige Spannung Un und eine die Belastung steuernde Spannung U_x eingespeist. Die Belastungsspannung U_x stellt beispielsweise die Spannung eines Fahrpedales elektrisch dar und die *>5 Spannung U_n ist zur Drehzahl am Getriebe proportional bzw. steht zu ihr in einem definierten Verhältnis. Die als Führungsgröße für den Schaltdruck dienende Ausgangsgröße der Kennliniennachbildung ist einem elektrohydraulischen Drucksteuerventil 11 zugeleitet, das den Schaltdruck entsprechend seiner Eingangsgröße einregelt. Der Druckanstieg bzw. Druckabfall des Schaltdruckes an einem hydraulischen Betätigungselement 12 des Getriebes wird von einem weiteren elektrohydraulischen Drucksteuerventil 13 erzeugt, dessen elektrische Eingangsgröße die Ausgangsgröße eines Funktionsgebers 14 ist. Der Funktionsgeber 14 hat den Eingang E\ zum Einschalten einer an seinem Ausgang 86 als Steuergröße abnehmbaren ansteigenden Übergangsfunktion und den Eingang E 2 für eine an seinem Ausgang 86 als Steuergröße abnehmbaren abfallenden Ubergangsfunktion. Seine elektrisch vorgegebene Übergangsfunktion wird von dem elektrohydraulischen Drucksteuerventil 13 in einen Druckanstieg bzw. in einen Druckabfall umgeformt; die Druckänderungen liegen dabei zwischen Null und dem Schaltdruck. Der Schaltdruck wird von dem elektrohydraulischen Drucksteuerventil 11 entsprechend der Führungsgröße aus der Kennliniennachbildung gesteuert. Die Kennliniennachbildung erzeugt aus den elektrischen Eingangsgrößen U_x und U_n eine Ausgangsspannung, die dem Drehmoment am Getriebeeingang proportional ist.

Die in F i g. 3 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung nach F i g. 2 lediglich dadurch, daß der Funktionsgeber 14 unmittelbar an den Ausgang des elektronischen Steuerkreises 10 geschaltet ist und unmittelbar die elektrische Führungsgröße für den Schaltdruck entsprechend der vom Funktionsgeber 14 erzeugten Übergangsfunktion ansteigen bzw abfallen läßt. Bei dieser Anordnung ensteht somit kein ständig unter Schaltdruck stehender hydraulischer Kreis, sondern die Höhe als auch der Druckanstieg bzw. der Druckabfall des Schaltdruckes werden unmittelbar bei jeder Schalterbetätigung von jeweils einem elektrohydraulischen Drucksteuerventil erzeugt.

Wie aus der F i g. 1 schon hervorgeht, sind derartige Drucksteuerventile nicht für jeden Getriebegang erforderlich. Die Blockschaltbilder gemäß F i g. 2 und F i g. 3 zeigen jeweils nur ein Betätigungselement des Getriebes, mit dem beispielsweise ein Bremsband oder eine Kupplung eines Planetengetriebes in Eingriff gebracht oder gelöst wird. Für die Betätigung ist schematisch ein hydraulischer Stellzylinder angedeutet. Weiterhin erzeugt der in den F i g. 2 und 3 angedeutete Funktionsgeber aus einer Drehzahlgröße, der Spannung U_n und einer Fahrpedalgröße, der Spannung U_x, die Führungsgröße. Anstatt der beiden Eingangsgrößen entsprechend dem Ausführungsbeispiel ist die Verwendung zweier Drehzahlgrößen oder die Verwendung zweier Drehzahlgrößen und zusätzlich einer weiteren Größe, beispielsweise U_x, möglich. Bei einem mit zwei Drehzahlgrößen gespeisten Steuergerät bestehen diese beiden Größen vorteilhaft in einer Drehzahlspannung, die der Eingangsdrehzahl des Wandlers entspricht und eine Drehzahlspannung, die der Ausgangsdrehzahl des Wandlers entspricht

Ferner ist dem Steuergerät die Information Ober die Stellung eines sogenannten »kick-down-Schalters« zugeleitet die ein Zurückschalten bewirken kann.

Die F i g. 4 zeigt die schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Drucksteuerventiles. Das Drucksteuerventil weist einen Regelschieber 20 auf, der zwei Steuerkolben 21 und 22 enthalt und mit einem Anker 23 im Innern einer elektromagnetischen Feldspule 24 verbunden ist Der Regelschieber 20 gleitet in einem Zylinder 25, der eine Zuströmöffnung 26, eine

Rückströmöffnung 27, eine Rückführungsöffnung 28 und eine Ausgangsöffnung 29 aufweist. Von einer Hydraulikmittelpumpe 30 wird durch die Zuströmöffnung 26 das unter einem Vordruck stehende Hydraulikmittel in den Zylinder 25 geleitet. Überschüssiges Hydraulikmittel kann durch die Rückströmöffnung 27 zu einem nicht dargestellten Sammeltank zurückströmen. An der Ausgangsöffnung 29 tritt der entsprechend der elektrischen Steuergröße eingestellte Ausgangsdruck ρ auf, der über eine Drossel 31 der Rückführungsöffnung 28 des Zylinders zugeleitet ist. Der Steuerkolben 21 stützt sich gegen eine Feder 32 ab.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Für jede elektrische Führungsgröße nimmt der Regelschieber 20 eine Gleichgewichtslage ein, in der die in der Regel geringe Federkraft der Feder 32 und die auf den Steuerkolben 21 wirkende Rückführungskraft im Gleichgewicht zu der Magnetkraft stehen. Dadurch wird ein Teil der Zuströmöffnung 26 freigegeben und die Rückströmöffnung 27 verdeckt, so daß sich in dem Raum zwischen den beiden Steuerkolben 21 und 22 ein Druck aufbauen kann, der der elektrischen Steuergröße proportional ist. Schwankungen des Ausgangsdruckes ρ werden über die Rückführung ausgeregelt.

Die Fig.5 zeigt in einem teilweise schematischen Schaltbild des elektronischen Steuerkreises (10), wie dessen Eingangsgrößen erzeugt werden können. Eine drehzahlproportionale Gleichspannung entsteht beispielsweise dadurch, daß sich ein mit der Drehzahl π drehendes Zahnrad 38 an einem Impulsgeber vorbeibewegt, der ein Joch 39 und eine Aufnehmerspule 40 aufweist. Die Ausgangsimpulse der Aufnehmerspule werden in einem impulsformenden Verstärker 41 verstärkt und so umgeformt, daß ihr Gleichspannungsanteil der Drehzahl η proportional ist. Am Ausgang eines Tiefpasses 42 ist die drehzahlproportionale Spannung Un abnehmbar, die an der Eingangsklemme 43 des elektronischen Steuerkreises eingespeist ist. Die Kennliniennachbildung weist einen Operationsverstärker 44 auf, dessen Ausgangswiderstand von dem veränderbaren Widerstand 45 gebildet wird. Wie durch die gestrichelte Linie 46 angedeutet, wird der Widerstand 45 von einem Fahrpedal 47 verstellt. Das Fahrpedal 47 steuert ebenfalls die Kraftstoffdosierung für eine in der Figur nicht dargestellte Brennkraftmaschine. Der Operationsverstärker 44 weist in seiner Eingangsschaltung einen Differenzverstärker auf, so daß er einen Minus-Eingang Mund einen Plus-Eingang P hat. Vom Minus-Eingang M zum Ausgang des Operationsverstärkers führt ein fester Rückführwiderstand 48 und ein dazu parallelgeschalteter veränderbarer Rückführwiderstand 49. Der Plus-Eingang fliegt an dem Abgriff 50 eines aus den beiden Widerständen 51 und 52 bestehenden Spanriur.gEteUerE, der zwischen eine Minusleitung 53 und eine Plusleitung 54 geschaltet ist. Die Plusleitung 54 steht mit einer Betriebsspannungsquelle + Ub'in Verbindung, die Minusleitung 53 liegt an Masse. Der Minus-Eingang M des Operationsverstärkers ist über die Reihenschaltung aus den Widerständen 55 und 56 an die Eingangsklemme 43 geführt Die Widerstände 55 und 56 sind in dem Punkt 57 miteinander verbunden. Vom Punkt 57 führt die Reihenschaltung einer Diode 58 mit einem Widerstand 59 an den Abgriffspunkt 60 eines Spannungsteilers, der aus den Widerständen 61 und 62 besteht und ebenfalls von der Plusleitung 54 zur Minusleitung 53 führL

Die Ausgangsgröße Ua I am Ausgang des Opera

tionsverstärkers 44 ist über einen Additionswiderstand 63 an die Ausgangsklemme 66 geführt, an der die Ausgangsspannung Ua 2 abnehmbar ist. Über einen weiteren Addierwiderstand 64 ist der Größe Ua 1 die Ausgangsgröße eines Oszillators 67 überlagert, so daß an dem Additionswiderstand 65 die Summenspannung aus der Spannung Ua I und der Oszillatorausgangsspannung abnehmbar ist.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgenderma-Ben:

Die Verstärkung des Operationsverstärkers 44 hängt ab von dem Verhältnis der Widerstände im Rückführungskreis zu den Widerständen in Eingangskreis. Der Eingangskreis enthält eine in Sperrichtung vorgespannte Diode 58, die leitend wird, sobald die Spannung des Punktes 57 die Spannung des Punktes 60 überschreitet. Somit verändert sich bei dieser Spännung die Verstärkung des Operationsverstärkers, da nur über die leitfähige Diode 58 dem davor insgesamt wirksamen Eingangswiderstand weitere Widerstände parallel geschaltet sind. Eine Verringerung des wirksamen Eingangswiderstandes erhöht die Gesamtverstärkung. Die an der Eingangsklemme 43 zugeführte Drehzahlspannung wird somit mit verschiedener Übersetzung auf den Ausgang des Operationsverstärkers übertragen. Durch Verstellen des veränderbaren Widerstandes 45 in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals 47 wird neben der Drehzahlspannung Un eine weitere Einflußgroße auf die Ausgangsspannung der Schaltung wirksam.

Sollen noch weitere Korrekturen auf die Ausgangsspannung Ua 1 bzw. Ua 2 berücksichtigt werden, so ist dafür ein weiterer veränderbarer Widerstand 49 vorgesehen. Es können sich über ein Verändern des Widerstandes 49 beispielsweise Temperatureinflüsse oder spezielle Drehzahleinflüsse zusätzlich auf die Ausgangsspannung Ua 2 auswirken. Das nichtlineare Widerstandsnetzwerk enthält im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine vorgespannte Diode. Es ist statt dessen auch eine Zenerdiode oder eine andere Ausführung des nichtlinearen Netzwerkes zur Variation der gewünschten Kennlinie möglich. Wie durch den Oszillator 67 angedeutet, kann der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers eine oszillierende Größe überlagert werden. Dies hat den Vorteil, daß damit durch Reibung oder andere Einflüsse entstehende tote Zonen bei elektrohydraulischen Drucksteuerventilen, die eine Kennlinie mit Hysterese erzeugen, keinen wesentlichen Einfluß auf den Ausgangsdruck haben, da sich durch das Oszillieren ständig ein Mittelwert um diese tote Zonen herum einpendelt.

In F i g. 6 ist ein Schaltbild für den Funktionsgeber (14) gezeigt. Ein Kondensator 73 wird von einer ersten Konstantstromquelle geladen, die einen Feldeffekttransistor 74 in Reihe mit einem Widerstand 75 und einem Schalttransistor 76 aufweist Die Basis des Schalttransistors 76 ist über einen Widerstand 77 an die Eingangsklemme £1 geführt Die zweite Konstant-Stromquelle zum Entladen des Kondensators 73 enthält die Reihenschaltung eines Widerstandes 78 mit einem Feldeffekttransistor 79 und einem Schalttransistor 80. Der Schalttransistor 80 ist über einen an seiner Basis angeschlossenen Widerstand ansteuerbar und an die Eingangsklemme E 2 geführt Der Ausgang des

6s Kondensators ist über einen Widerstand 82 an den Eingang eines als Rechenverstärker geschalteten Operationsverstärkers 83 geführt Vom Ausgang des Operationsverstärkers 83 zu seinem Eingang führt eine

Zenerdiode 84 in Reihe mit einem Verstellwiderstand 85.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Wenn die Eingangsklemme El ein positives Potential gegenüber der Masseleitung 53 erhält, ist der Schalttransistor 76 stromführend und über den Feldeffekttransistor 74 kann der Kondensator 73 mit konstantem Strom aufgeladen werden. Die Verwendung des Feldeffekttransistors hat den Vorteil, daß sich der Strom bei Temperaturveränderungen nur geringfügig ändert. Soll der Kondensator 73 wiederum entladen werden, so wird die Klemme El mit einem negativen Potential gegenüber der Plusleitung 54 angesteuert, so daß nun über den Widerstand 78, den Feldeffekttransistor 79 und den Schalttransistor 80 ein konstanter Entladestrom fließen kann. Die durch das Laden und Entladen am Kondensator entstehende Spannung wird über den

Operationsverstärker 83 an seinem Ausgang ausgekoppelt, wo sie an der Klemme 86 abnehmbar ist. Das Laden und Entladen eines Kondensators mit konstantem Strom führt zu einem linearen Spannungsanstieg bzw. Spannungsabfall. Dieser lineare Spannungsanstieg bzw. Spannungsabfall kann durch Verändern des Widerstandes 85 in der Rückführung des Operationsverstärkers 83 nichtlinear verformt werden. Ferner kann durch die Zenerdiode 84 die Kennlinie in zwei Bereiche mit

ίο verschiedenen Steigungen unterteilt werden, so daß beispielsweise die Spannung an der Ausgangsklemme 36 zunächst langsamer und dann steiler ansteigt. Die Ausgangsspannung der Klemme 86 stellt unmittelbar die gewünschte Übergangsfunktion dar. Für den Fall, daß unmittelbar die Ausgangsgröße des Steuerkreises mit den Übergangsfunktionen moduliert wird, kann die Betriebsspannung des Operationsverstärkers 83 von der Ausgangsspannung Ua 1 gebildet oder geführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für Stufen-Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, mit einem Wählschieber (140) zur Wahl der Fahrbereiche und mit hydraulischen Betätigungselementen zum Schalten der Gänge, die einen elektronischen Steuerkreis (10) mit mindestens zwei Eingängen für den Fahrzustand kennzeichnende Größen enthält, dessen Ausgangsgröße über mindestens ein elektrohydraulisches Drucksteuerventil (11, 13) wenigstens ein hydraulisches Betätigungselement steuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerkreis (10) und dem hydraulischen Betätigungselement (12) ein Funktionsgeber (14) mit einem ersten Eingang (E \) und einem zweiten Eingang (E2) vorgesehen ist, dessen Ausgangsgröße (Ausgang 86) das elektrohydraulische Drucksteuerventil (11 bzw. 13) steuert, wobei an den ersten Eingang (E]) bzw. an den zweiten Eingang (Et) des Funktionsgebers (14) mittels des Wählschiebers (140) ein Potential anlegbar ist, und daß der Funktionsgeber (14) beim Anlegen des Potentials an den ersten Eingang (E \) eine ansteigende, beim Anlegen des Potentials an den zweiten Eingang (E₂) eine fallende Größe an seinem Ausgang (86) erzeugt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der elektrohydraulischen Drucksteuerventile (11 und 13) ohne elektrische Ansteuerung die größtmögliche Druckgröße am Ausgang erzeugt und daß die elektrische Steuergröße für diese elektrohydraulischen Drucksteuerventile (11 und 13) in umgekehrter Proportionalität zu der hydraulischen Druckgröße steht.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit umgekehrter Proportionalität arbeitenden elektrohydraulischen Drucksteuerventile (11 und 13) eine Nuüstellungsfeder (32) aufweisen, die einen Steuerschieber in die Ruhelage bringen, worin er die größtmögliche Druckgröße bewirkt.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 biä 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wahl des einzulegenden Getriebeganges ein hydraulischer 4s Wählschieber (140) vorhanden ist, der gleichzeitig für die entsprechenden Getriebegänge wahlweise elektrische Steuerkontakte (143) schließt und der unabhängig von dem Steuergerät (122) wahlweise die Brems- und/oder Kupplungselemente des Getriebes für einen Vorwärtsgang und den Rückwärtsgang mit Druckmittel ansteuert, und daß in den Verbindungsleitungen vom Wählschieber (140) zu mindestens einem Teil der hydraulischen Bauelemente hydraulische Logikeiemente, vorzugsweise in Form von Zwei-Wege-Kugelrückschlagventilen (144,146 und 148) angeordnet sind, die Rückwirkungen ausschließen.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die hydraulischen Logikelemente (144, 146 und 148) ein Sperrschieber (145) zwischen den Wählschieber (140) und den Hydraulikleitungen für die Betätigungen der höheren Getriebegänge eingeschaltet ist, so daß eine Ansteuerung des ersten Ganges nur dann möglich ist, wenn keiner der höheren Gänge eingelegt oder angesteuert ist

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß zum Betätigen der hydraulischen Brems- und/oder Kupplungselemente je zwei elektrohydraulische Drucksteuerventile (Ii und 13) vorhanden sind, daß die ersten Ürucksteuerventile (13) von dem Funktionsgeber (14) angesteuert sind und den Betätigungszylindern den Schaltdruck für die Brems- und/oder Kupplungselemente zuleiten, und daß die zweiten elektrohydraulischen Drucksteuerventile (11) den Schaltdruck erzeugen.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betätigen der hydraulischen Brems- und/oder Kupplungselemente je ein elektrohydraulisches Drucksteuerventil (11) vorhanden ist, dem die für den Druckanstieg bzw. Druckabfall von den Funktionsgebern (14) in ihren Übergangsfunktionen modifizierte elektrische Steuergröße für den Schaltdruck zugeführt ist, so daß sie sowohl die Übergangsfunktion als auch die Höhe des Schaltdruckes erzeugen.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als den Fahrzustand des Fahrzeugs wiedergebende Größen eine in Abhängigkeit vom Fahrpedal veränderliche und eine in Abhängigkeit von der Ein- oder Ausgangsdrehzahl des hydraulischen Drehmomentwandlers abhängige Größe verwendet werden.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als den Fahrzustand des Fahrzeugs wiedergebende Größen eine von der Drehzahl der Antriebsmaschine und eine von der Drehzahl des hydraulischen Drehmomentwandlers abhängige Größe verwendet werden.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fahrpedal ein Schalter verbunden ist, der bei maximaler Fahrpedalauslenkung geschlossen wird und dabei ein Signal zum Zurückschalten in den nächsttieferen Gang auslösen kann.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Steuerkreis (10) einen Operationsverstärker (44) enthält, in dessen Eingangskreis sich ein nichtlineares Widerstandsnetzwerk befindet und dessen Arbeitswiderstand (45) veränderbar ist, wobei der Arbeitswiderstand in Abhängigkeit von einer eine erste Betriebsgröße und die Eingangsspannung in Abhängigkeit von einer eine zweite Betriebsgröße des Fahrzeugs darstellenden Spannung (U* bzw. U_n) verändert wird.

12. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Widerstandsnetzwerk eine vorgespannte Diode (58) enthält.

13. Steuervorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsgröße des elektronischen Steuerkreises (10) eine oszillierende Größe (67) überlagert ist.

14. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgeber (14) einen Kondensator (73) enthält, der von einer ersten schaltbaren Konstantstromquelle (74 bis 76) aufgeladen und von einer zweiten schaltbaren Konstantstromquelle (78 bis 80) entladen wird und daß die Ausgangsspannung des Kondensators über einen Operationsverstärker (83) ausgekoppeh ist, der an seinem Eingangskreis und/oder Rückführungskreis veränderbare (85) und/oder nichtlineare (84) Widerstandselemente enthält.

15. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch

gekennzeichnet, daß die Konstantstromquellen einen Feldeffekttransistor (74 bzw. 79) enthalten, der in Reihe mit der Sehaltstrecke eines Schalttransistors (76 bzw. 80) liegt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Dabei wird das Drehmoment eines Antriebsmotors über ein Stufen-Wechselgetriebe und einen hydraulischen Drehmomentwandler auf die Antriebsräder eines Fahrzeuges übertragen. Die Brems- und/oder Kupplungselemente zum Einlegen der Gänge im Stufen-Wechselgetriebe sind hydraulisch betätigbar. Hierzu wird ihnen ein Hydraulikmittel zugeführt, das unter einem belastungsabhängig veränderbaren Schaltdruck steht, wobei der Dnick und damit der Ablauf der Schaltvorgänge von einem Steuergerät kontrollierbar ist.

Bei automatischen Kraftfahrzeuggetrieben mit hydraulisch betätigbaren Brems- und/oder Kupplungselementen zum Einlegen der Gänge in Stufen-Wechselgetrieben ist es bekannt, den Schaltdruck — den Druck des hydraulischen Betätigungsmittels für die Brems- und/ oder Kupplungselemente — dem Belastungszustand der Brennkraftmaschine anzupassen. Diese Maßnahme verringert Belastungsstöße am Getriebe υ id am Fahrzeug, die bei Schaltvorgängen als Ruck unangenehm empfunden werden und für den Antrieb eine hohe Belastungsspitze darstellen. Die bekannten Anordnungen verwenden zur Steuerung des Schaltdruckes den Saugrohrunterdruck der als Antriebsmotor verwendeten Brennkraftmaschine. Es konnten jedoch, insbesondere bei mit Kraftstoffeinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschinen, mit dieser Maßnahme keine voll befriedigenden Betriebsergebnisse erzielt werden. Bei Dieselmotoren kann beispielsweise der Saugrohrunterdruck nicht als Steuergröße verwendet werden. Ist ferner zwischen Motor und Getriebe ein hydraulischer Drehmomentwandler zum langsamen Drehzahlangleich zwischen Antriebsmaschine und Antriebsrädern beim Anfahren und Schalten angeordnet, so beeinflußt dieser Wandler in seinem Anfahrbereich die Drehmomentenkennlinie des Antriebsmotors, so daß die aus Motor und Wandler bestehende Antriebseinheit eine Drehmomenten-Drehzahlkennlinie erhält, die sich von der entsprechenden Kennlinie eines Motors alleine unterscheidet. Beispielsweise bringt ein hydraulischer Drehmomentwandler in seinem Anfahrbereich eine Momentenverstärkung von etwa 2,2. Wird daher bei mit einem hydraulischen Drehmomentwandler ausgerüsteten Antriebseinheiten der Schaltdruck ausschließlich vom Saugrohrunterdruck der Brennkraftmaschine gesteuert, so wird diese von dem Drehmomentwandler verursachte Kennlinienveränderung nicht beim Erzeugen des Schaltdruckes berücksichtigt.

Aus der DE-OS 19 17 291 ist eine Druckregelvorrichtung für hydraulisch geschaltete automatische Getriebe bekannt, bei der der Steuerdruck in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße elektrisch geregelt wird. Bei dieser Vorrichtung wird der Vorsteuerdruck für die Hydrauliksieuerung in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals oder der Fahrgeschwindigkeit entlang einer vorgegebenen Kennlinie mittels eines Magnetventils durch eine spezielle Ausbildung des Magnetventils und des Fahrpedal-Gebers eingestellt. Die Vorrichtung ist jedoch aufgrund ihrer überwiegend hydraulischen Ausbildung relativ groß, kompliziert und teuer und ermöglicht insbesondere keine gezielten Maßnahmen zur Begrenzung des beim Schalten auftretenden Rucks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für Stufen-Wechselgetriebe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die für die Erzeugung des Schaltdruckes sehr genau die Belastung der gesamten, aus Motor und hydraulischem Drehmomentwandler bestehenden Antriebseinheit berücksich- :igt, so daß in allen Fällen ein weitgehend ruckfreies Schalten möglich ist Einer Weiterbildung der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, daß bei Störungen der zumindest teilweise elektronischen Steuerung das Fahrzeug noch behelfsmäßig aus eigener Kraft bewegt werden kann. Ferner soll die Steuervorrichtung so aufgebaut sein, daß extreme Bedienungsfehler durch willkürlichen Eingriff in die Steuerung, die beispielsweise im Überspringen eines Ganges beim Zurückschallten bestehen können, nicht zu Zerstörungen am Getriebe oder gefährlichen Fahrzuständen führen können.

Die erfindungsgemäße Aufgabenlösung nach Patentanspruch 1 ermöglicht es, den Schaltdruck sehr genau in Abhängigkeit von der Belastung, d. h. von der Momentenabgabe am Eingang des Getriebes, zu steuern und dabei alle Belastungsfälle zu erfassen. Die den Schaltdruck steuernde Führungsgröße hängt somit tatsächlich von der Belastung ab, die am Stufenwechselgetriebe geschaltet werden muß, und nicht nur von einer Größe, die diese, besonders in extremen Betriebsfälien, nur ungenau beschreibt. 1st das Stufenwechselgetriebe beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildet und enthält Kupplungen und Bremsen zum Festlegen der Übersetzungsstufen, so sollen bei einem Schaltvorgang diese Elemente nicht für eine längere Zeit schleifen, aber sie sollen entsprechend der zu übertragenden Belastung weich eingreifen. Würden derartige Kupplungen bei geringerer Belastung infolge eines hohen Schaltdruckes hart fassen, so hätte dieser harte Kupplungseingriff einen Laststoß zur Folge. Ein weiterer Vorteil der genauen Schaltdruckführung besteht darin, daß keine zusätzlichen Dämpfungsmittel zum Ausgleich von durch Laststöße verursachte Pendelungen im Getriebe erforderlich sind. Um zu vermeiden, daß bei irgendwelchen Störungen im Steuergerät das Kraftfahrzeug liegenbleibt, sind nach einer Weiterbildung der Erfindung Mittel vorgesehen, die bei Störungen des elektrisch arbeitenden Teiles des Steuergerätes ein Einlegen eines Vorwärts- und eines Rückwärtsganges erlauben. Ein mit den entsprechenden Sicherheitseinrichtungen ausgerüstetes Getriebe weist in Weiterbildung der Erfindung zur Wahl des jeweils einzulegenden Getriebeganges einen hydraulischen Wählschieber auf, der gleichzeitig für die entsprechenden Getriebegänge wahlweise elektrische Steuerkontakte schließt und der unabhängig von dem Steuergerät wahlweise die Brems- und/oder Kupplungselemente des Getriebes für einen Vorwärtsgang an den Rückwärtsgang mit Druckmittel ansteuert Dabei sind in den Verbindungsleitungen vom Wählschieber zu mindestens einem Teil der hydraulischen Bauelemente hydraulische Logikelemente angeordnet (Zweiwegekugelrückschlagventile), die Rückwirkungen ausschließen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist über solche Logikelemente als hydraulische ODER-Elemente

ft} ein Sperrschieber zwischen den Wählschieber und die Hydraulikleitungen für die Betätigungen der höheren Getriebegänge eingeschaltet, so daß eine Ansteuerung des ersten Ganges nur dann möglich ist, wenn keiner der