DE2217482A1 - Getriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Getriebe, insbensondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft Getriebe insbesondere für Kraftfahrzeuge und zeichnet sich in wesentlichen aus durch ein während des Gangwechsels die Motorleistung und da die Motordrehzahl soll. die sul Eingriff kommenden Schaltelemente auf Gleichlauf steuerndes, elektronisches Steuergerät mit Drehsahlgebern für die Motordrehsahl und die Getriebeabtriebzdrehsahl.
• Gegenüber dem derzeit in Krauftfahrzeugen in Verwendung stehenden Getriebehauptforman, zämlich Stufengetriebe mit mechanischer Kupplung und Stufengetriebe mit hydraulischem Drehmonentewandler oder hydrodynanischer (Föttinger) Kupplung, ergeben sich durch die erfindungsgemäße Art der ßlektronischen Steuerung tolgende wesentliche Vorzüge: Hoben Kostenaufwand erfordernde mechanische Teile und stark den Verschleiss unterliegende mechanische Elemente (z.B. Lastschalt-Lamellenkupplungen und Gleichlauf- bzw. Synchronisiereinrichtunger) werden eingespart, das Getriebe wird mechanisch wesentlich einfacher, billiger, leichter, robuster und kleiner. Durch Ausschaltung von Fehlbedienungsmöglichkeiten (z.B. bei Bedienung der mechanischen Kupplung) und dem dadurch bedingten überhöhten Verschleise sowie duroh den Entfall wesentlicher dem mechanischen Verschleise unterliegender Getriebeteile wird der Wartungs- und Instandhaltungssufwand gesenkt.
• Die Vollautomatisierung der Getrebe bei denkbar einfachstem mechanischem Aufbau und optimalstem Wirkungsgrad wird damit erstmals von Kleinwagen mit kleiner Motorleistung bis sum schweren LKW- Zug wirtschaftlich.
• Weiters werden die Schaltzeiten gegenüber dem heute üblichen Mandgeschalteten Stufengetriebe nicht unwesentlich verkürst. Dadurch reduziert sich der Geschwindigkeitsverlust Während des Schaltvorganges, z.B. bei Bergfahrt eines schweren LKW-Zuges, und die Beschleunigungszeit bei spertlicher Fahrweise mit PKW wird noch besser.
• Gegenüber den heute in der Mittel- bis Luxusklasse der europäischen PKW üblichen Hydrodynamischen Drehmomentenwander mit Lastschaltbaren Nachschaltstufen ergibt sich eine wesentliche Verbilligung und Gewichtseinsparung, bedingt durch den besseren Wirkungsgrad wesentlich verbesserte Beschleunigungszeiten und ein geringerer Kraftstoffverbrauch. Überdies entfallen die bisher spürbaren Schaltstösse.
• Während die Mechanik des Getriebes durch Rückführung auf die ursprüngliche Grundform, das heisst durch Entfall fertiigungsmässig aufwendiger Teile wesentlich leichter und billiger wird, kann die zusätzlich erforderliche lektrische Steuerung für alle Fahrzeugtypen im Prinzip vollkommen ident sein, sodaB durch die gröbe Serie ein günstiger Preis möglich ist.
• überdies erfordert die Elektronik zum Unterschied von den entfallenden mechanischen Teilen während der Fahrzeuglebensdauer praktisch keine Wartung und Instandhaltung, Beim LKW steigt die Leistung der Motoren und damit auch die in den Schaltgetrieben zu übertragenden Drehmon:ente nicht zuletzt auch auf Grund der gesetzlichen Bestimmungen immer mehr an. ueberdies ist die Gangzahl der Getriebe auf Grund der Forderung nach optimaler Leistung und Wirtschaftlivhkeit bereits auf sechs und mehr angestiegen. Bei idealer Kennungswandlung soll ja die jeweils notwendige Motorleistung unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit bei verbrauchgünstigster Motordrehzahl abgegeben werden.
• Durch beite Einflüsse - ansteigendes Drehmoment und stegende Gangzahl - werden die rotierenden Massen in den Schaltgetriben immer grösser. Dadurch steigt aber auch der Bauaufwand für die bisher üblichen mechanischen Synchronisiereinrichtungen.
• er Wechsel der Übersetzung im Zahnrad-Schaltgetriebe verlangt das Auszereingriffbringen der einen und das Ineingriffbringen eines Bereitstehenden anderen Räderpaares mit anderer Übersetzung. Dies setzte bisher voraus, dass für die Dauer des Gangwechsels der Kraftfluse durch die Hauptkupplung unterbrochen wird. Die zwischen Verbrennungsmotor und Antriebszahnrad im Getriebe liegenden Massen- nämlich ein Teil der Kupplung (Mitnehmerscheibe), die Kupplungswelle und die freien Räderpaare den Getriebes - müssen beschleunigt oder verzügert werden, damit die Umfengsgesehwindigkeit der zum Eingriff zu bringenden Elemente übereinstimmt (Synchronlauf). Sollen im Getriebe sechs Gänge synchronisiert sein, eo waren bisher sechs mechanische Synchronisiereinrichtungen erforderlich.
• Nachstehend ist die Erfindung sn Hand der Zeiohnunga näher beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 schematisch ein Getriebe mit mechanischer, die Fig. 2 ein Getriebe mit Föttingerkupplung bzw. Drehmomentenwandler; die Fig. 3 stell eine weitere Ausführungefomm der Erfindung dar.
• Gemäß den Zeichnungen ist ein Verbrenungsmotor mit einer Motorwelle und einer meschanisehen Kupplung 3, (Fig. 1 und 3) oder einer Föttingerkupplung 17 oder auch Strömungskupplung bzw. Drehmementenwandler (Fig. 2) versehen. Die Kupplungswelle bildet die Eingangswelle eines Getriebes 5 mit der Ausgangswelle 6. Erfindungsgemäß ist ein Drehzahlgeber 14 fttr die Motordrehsahl und ein Drahzahlgeber 13 an der Getriebeausgangswelle mit den äntsprechenden Leitungen 7 und 8 zu einem elektronischen Steuergerät 1Q vorgesehen. Über eine weitere Leitung 11 wird da elektronische Steuergerät 16 über die Stellung des Fahrfusshebels informiert.
• Erfindungsgemäse erfolgt die Angleichung der Unfangsgeschwindigkeit der zum Eingriff honmenden Schaltelemente (9 und 10 in einfaoher Weise so, das die Kupplungswelle 4 %während des Schaltvorganges über die Reibungskupplung 3 oder die Föttingerkupplung 17 mit der Motorwelle 2 in Kraftschluss ist und das elektronische Steuergerät 16 über die Steuerleitung 19 den Verbrennungsmotor 1 durch Steuerung der Drosselklappe oder der Einspritzmenge auf Synchron-Drehzahl Beschleunigt oder verzügert. Dabei erreshnet das elektronische Steuergerät 16 die Synehrondrehzahl für die in Eingriff zu bringenden Schaltelemente 9 und 10 aus der von Drehzahlgeber 13 bestimmten Drehzahl und dem Übersetzungsverhältnis des nachfolgenden Ganges.
• Dre Schaltvorgang wird dann von elektronischen Stenergerät 16 bei augenblicklicher Grehzahlgleichheit bzw. Gleohheit der Umfangsgeschwindigkeit der zum Eingriff kommenden Schaltelemente 9 und 10 freigegeben bzw. ausgelöst. Nach durchgeführtem Schaltvergang steuert das elektrenische Steuergerät 16 die Drosselklappe bzw. die Einspritzmenge sefort wieder auf den der Augenblicklichen Fahrfusshebästellung entsprechenden Wert.
• Us nun auch das Ausser-Eingriff- Bringen von Schaltelementen ohne Betätigung der mechanischen Kupplung zu ermöglichen odre bei Verwendung einer hydrodynamischen Kupplung bzw. eines Drehmomentenwandlers eine zuoätzliche mechanische Kupplung einzusparen, ist als weitere Arfindungsgemmäße Massnahme vorgesehen, das elektrohische Steuergerät mit Speichermöglichkeit für die Leerlaststellung der Drosselklapps bzw. Leerlasteinspritsmenge für den Drehsahlbereich von leerlauf bis Höchstdrehzahl auszustatten, oder diese Werte im elektroniseche Steuergerät durch eine angenäherte Funktion zu errchnen, bzw. mit einer besonderen Einrichtung zu ermitteln.
• Der Schaltvorgang verläuft dann mit dieser zusätzlichen erfindungsgemäßen Massnahne wie folgt: Während des ersten Teils des Schaltvorganges- das Ausser-Eingriff-Eringen der bisger In-Eingriff-befindlichen Schaltelemente-steuert das elektronische Steuergerät die Motorleistung auf Learlastleistung (Leerlaufleiztung für die augenblickliehe Drehzahl, Betriebe läuft leer, übertragenes Drehmoment=0). Sefart nach des Ausser-Eingriffbringen steuert das elektronische Steuergerät den Verbrennungsmotor auf die den neuen Übersetzungsverhältnis entsprechende Synchrendrehzahl und löst sefer bei Erreiehen bzw. Durehlaufen derselben den Schaltvorgang aus. Kach durchgesührten Schaltvorgang wird die Motorleistung vom elektronischen Steuergerät sofort wieder auf die der augenblicklichen Fahrfusshebelstellung entsprechende Höhe gebracht.
• Um auch das Anfahren. d.h. den Übergang der Drehzahl im Fahrzeugantrieb vom Stillstand des Fahrzeuges bis zur kleinten Lastdrehzahl des Motors - voll zu automatisieren, dabei aber unterschiedlichste Lastverhältnisse zu verücksichtigen, wie s.B. Anfahren auf Schnee oder Eis oder aui extremen Steigungen, ist noch eine weitere erfindungsmässige Massnahme vorgesehen: Im elektronischen Steuergerät ist jeder Fahrfuschebelstellung eine bestimmte Motordrehzahl für den Anfahvorgang zugeordnet.
• Das elektronische Steuergerät steuert über einen Servoeinrichtung während doe Anfahrvorganges die Anpresakraft der Kupplungsdruckplatte so, dass während des Anfahrsorganges die der Fahrfusahebelstellung zugeordnete Einkuppeldrehzahl des Motors eingehalten wird. Dadurch ist den Fahrer- trotzdem kjein Kupplungspedal erforderlich istein vollkommen individuelles Anfahren allein durch die Wahl der Fahrfusshebelstellung möglich.
• Um die thermische Überlastung der mechanischen Kupplung zu verhindern, kann die zeitdauer des Einkuppelvorganges je nach Fahrfusshebelstellung (d.h. je nach Belastung) vom Steurrgerät oder direkt durch einen Thermogeber an der Kupplung begrenzt werden.
• Nimmt man dewn geringen Leistungsverlust einer Föttingerkupplung oder eines Drehmomentenwandlers in Kauf, so erübrigt ich die mechanische Kupplung ganz. Es ist dann nur eine vom elektronischen Steuergerät betätigte kleine Bremsvorrichtung für die Kupplwigswelle vorzusehen, um ein Mitdrehen derselben bei Leerlauf zu verhindern, was beim Einschalten des Anfahrganges ohne Synchronisierung unangenehm wird.
• Als weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante kann gemäß Fig. 3 auf der Welle 4 ein Motor 15 beispielsweise ein Elektromotor, angeordnet sein und die für die Schaltvorgänge erforderliche Synchrondrehzahl der Getriebeeingangswelle 4 durch Steuerung dieses Motors durch das elektronische Stergerät 16 erreicht werden.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Einrichtung zum Angleichem der Umfangsgesehwindigkeit beispielsweise von Zahnrädern oder der Winkelgeschwindigkeit beispielsweise von Schaltklauen, gekennzeichnet durch ein während des Gangwechsels die Motorleistung und damit die Motorehzahl sowie die zum Ringriff konnenden Schaltelemente auf Gleichlauf steuerndes, elektronisches Steuergerät (10 mit Brehzahlgebern (13,14) für die Motordrehzahl und die Getriebsabtriebedrehzahl.

2. Einrichtung zur Erreichung von Lastfreiheit während des Ausser-Eingriff-bringens von Schaltelementen, beispielsweise Zahnrädern, insbesondere bei Kraftfahrzeuggetrieben, gekennzeichnet durch ein elektronisches Steuergerät (16), z.B. mit Speicherfähigkeit der jeder möglichen Leerlastdrahzahl zugeordenten Drosselklappenstellung (bzw. Einspritzmengel, und einen Drehzahlgeber (14) für die Motordrehzahl, wodurch der Kraftfluss von Motor zum Getriebeabtrieb während des Ausser-Eingriff-bringens der Schaltelemente auf Null gesteuert wird.

3. Einrichtung zur vollautomatischen, aber über den Fahrfushebel individuell beeinflussbaren Betätigung von Reibungskupplungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei Anfahrvorgängen unter untrachiedlichsten Lastverhältnissen, gekennzeichnet durch ein elektronisches Steuergerät (16) und einen Drehzahlgeber (14) für die Motordrehzahl, wobei während des Einkuppelvorganges von elektronischen Steuergerät über eine Serveeinrichtung die Anpresekraft der Kupplungsdruckplatte und damit das übertragene Drehmoment es gesteuert wird, dass die der Augenblicklichen Fahrfusehebelstellung zugeordnete Motordrehzahl für den Einkupplungsvorgang eingehalten wird.

4. Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das über eine Kupplung mit einem Antriebsmotor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungswelle (4) mit einem Motor (15) sowie einem Drehzahlgeber (12) und die Getriebeausgangswelle (6) mit einen weiteren Drehzahlgeber (13) verschen ist, wobei ein elektronisches Steuergerät (16) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit der von den Drehzahlgeborn (12,13) erhaltenen Werte sowie des vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses durch Steuerung des Motors, beispielsweise Elektromotors (15) die Kupplungswelle (4) zur Erzielung eines Gleichlaufes der zu schaltenden Getriebeteile (z.B. 9,10) verzügert oder beschleunigt.

L e e r s e i t e