DE2246908A1

DE2246908A1 - Getriebeschaltsystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2246908A1
Application number: DE19722246908
Authority: DE
Inventors: Stefano Aimo; Giovanni Candellero
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1971-09-25
Filing date: 1972-09-25
Publication date: 1973-04-05
Also published as: GB1368580A; JPS4840124A; IT939884B; FR2154235A5; US3834499A

Description

Die Erfindung betrifft Getriebeschaltsysterne, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Beim Schalten der Getriebegänge in Fahrzeugen mit "Crash"-Getrieben ohne Synchronisiereinrichtung muß der Fahrer die Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes mit Bezug auf diejenige der Abtriebswelle im Leerlauf erhöhen bzw. verringern, wenn er auf einen niedrigeren bzw. einen höheren Gang schalten wird. Obwohl eine Verringerung der Drehzahl der Antriebswelle verhältnismässig rasch dadurch her-

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beigeführt werden kann, daß kurzzeitig das Fahrpedal freigegeben wird (d.h. die Mot or drosselklappe geschlossen: wird) muß beim Schalten auf einen niedrigeren Gang der Motor bei im Leerlauf befindlichem Getriebe und mit eingerückter Kupplung beschleunigt werden, ein schwieriger Vorgang, da? Geschicklichkeit und Übung von Seiten des Fahrers erfordert.

Um den Fahrer von der Notwendigkeit zu entlasten, sich mit der Gangsynchronisierung während des Gangwechsels zu befassen, ist es bereits bekannt, Synchronringe in einem sogenannten Synchrongetriebe zu verwenden, welche bei einem Gangwechsel die Drehzahlen der Zahnräder angleichen, bevor diese miteinander in Eingriff kommen. Die Verwendung solcher Synchronringe entlastet zwarden Fahrer von den Bemühungen der Getriebesynchronisierung während eines Gangwechsels, wringert jedoch notwendigerweise die Schnelligkeit, mit der die Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes angeglichen werden können, was die Möglichkeit ausschließt, einen raschen Gangwechsel zu erzielen, der für ein ge*schickt bedientes "Crash"-Getriebe kennzeichnend ist, wenn nicht die Kraft an den Zahnrädern erhöht wird, wodurch die Beanspruchung an den Zahnrädern so erhöht wird, daß ein rasches Festfressen der Synchronringe eintreten kann.

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Aufgabe der Erfindung ist u.a. die Angabe eines Getriebe*-; schaltsystems mit elektronischer Synchronisiereinrichtung welche die gewünschte Synchronisierung mit der bei der' Handbetätigung üblichen Schnelle bewirbt* wodurch die Synchronisierzeiten, die bei der' Gangschaltung bei Verwendung deiv herkömmlichen Getr^ebesyndhr^nrinjfe sind,. wesentlich herabgesetzt

Ein erfindungsgemässes Gangschalt sy stem für¹ Kraftfähr zeuge besitzt ein Synchrongetriebe mit einer Antriöbswelle:_t welche mit dem Fahrzeugmotor mittels einer "Reibkupplung verbunden werdeit kann, und eine Abtriebswelle, die mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden werden" kann, welche Antriebswelle mit derÄbtriebswelle durch Paare von wahlweise einschaltbaren Zahnrädern verbunden werden kann, wobei sich die Erfindung dadurch unterscheidet, daß die jeweiligen Zahnradpaare durch Betätigungsorgane eingeschaltet werden können, die eiektrisch durch elektronische Steuerschaltungen gesteuert werden können, um das Einschalten eines gewählten Zahnradpaares -zu; bewirken und nach dem Abschalten des ursprünglich eingeschalteten Zahnradpaares wahlweise die Betätigung eines Beschleunigungsorgans und eines Verzögerungsorgans zu bewirken» das auf die Getriebeantriebswelle wirkt, bevor das gewählte Zahnradpaar eingeschaltet wird, um auf diese Weise das Verhältnis zwischen den Drehzahl-

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Signalen, welche durch die jeweiligen» der Antriebswelle und der Abtriebswelle zugeordneten Drehzahlgeber geliefert werden, auf einen Wert zu bringen, der dem Übersetzungsverhältnis des gewählten Zahnradpaares entspricht.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Getriebeschaltsystems gemäß der Erfindung mit automatischer Synchronisierung;

Fig. 2a und 2b zusammen ein Schaltbild der elektrohydrauliechen Kreise, die einen Teil dee in Fig* I gezeigten Systems bilden;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuereinheit» welche einen Teil des Getriebetelialtiystems nach Fig. 1 bildet;

Fig. »♦ in schema ti scher Darstellung ein Getriebes, chaltsystem gemäß der Erfindung nach einer »weiten Ausführungsform und

Fig. 5 in graphischer Darstellung die Folg« von Funktionen,

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die für das erfindungsgemässe System üblich sind.

In Fig. 1 ist eine Antriebswelle 10 dargestellt, die von einem Motor 12, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, angetrieben wird. Der Motor 12 kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine sein, die über eine Reibkupplung 14 mit der Antriebswelle 16 eines Getriebes 18 gekuppelt ist. Das Getriebe 18 besitzt eine Abtriebswelle 20 und eine Vorgelegewelle 22. Auf der Getriebeantriebswelle sitzt lose ein Zahnrad 24 für normale Drehzahlen und ein Zahnrad 2 6 für verringerte Drehzahlen. Auf der Abtriebswelle 20 sitzt lose ein Zahnrad 28 für den ersten Gang, ein Zahnrad 30 für den zweiten Gang und ein Zahnrat 32 für den dritten Gang. Auf die Vorgelegewelle 22 ist ein Zahnrad 34 aufgekeilt, das mit dem Zajinrad 24 in Eingriff steht, sowie ein Zahnrad 36, das mit dem Zahnrad 26 in Eingriff steht, ein Zahnrad 38, das mit dem Zahnrad 28 in Eingriff steht, ein Zahnrad 40 in Eingriff mit dem Zahnrad 30 und ein Zahnrad 42, das mit dem Zahnrad 32 in Eingriff steht. Eine Schiebemuffe 44, die auf die Getriebeantriebswelle 16 aufgekeilt ist, ist längs der Welle 16 verschiebbar, um die letztere" in Antriebsverbindung entweder mit dem Zahnrad 24 oder mit dem Zahnrad 26 zu bringen. Eine auf die Abtriebswelle 20 aufge-

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keilte Schiebemuffe 46 kann in ähnlicher Weise dazu die· nen, die letztere mit dem Zahnrad 28 bzw. 30 in Antriebsverbindung zu bringen. Schließlich kann eine auf die Abtriebswelle 20 aufgekeilte Schiebemuffe die Abtriebs-UiHe 20 in Antriebsverbindung mit dem Zahnrad 32 bzw. 24 bringen.

Die axiale Verlagerung der verschiedenen Muffen 44, 46, 48 wird durch Betätigungsorgane einer Betätigungseinheit gesteuert, die bei 50 schematisch dargestellt ist und nahstehend näher beschrieben wird.

Ein Drehzahl-Abtastwandler 52 dient zur Anzeige der Drehzahl der Antriebswelle 16 des Getriebes 18 und ein ähnlicher Abtastwandler 54 dient zur Anzeige der Drehzahl der Abtriebswelle 20 des Getriebes. Die Drehzahlsignale, welche durch die beiden Abtastwandler 52, 54 erzeugt werden, werden über entsprechende Leitungen 56, 58 auf eine elektronische Steuereinrichtung 62 übertragen.

Die Drehzahlabtastwandler 52 und 54' können von beliebiger Art sein, die geeignet ist, die Drehzahl einer sich drehenden Vorrichtung in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die Antriebswelle 16 des Getriebes 18 kann mit einer elektrisch gesteuerten Bremse 60 versehen sein, die schematisch dargestellt ist.

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Die Leitungen 56» 5 8 am Ausgang der Wandler 52, 54 sind
mit einer Steuereinrichtung 62 verbunden. Die elektronische Steuereinrichtung 62 steuert die Betätigungseinrichtung 50 über Leitungen, die" schematisch durch ein
einziges Kabel 64 dargestellt sind, und steuert ferner
die Bremse 60 über eine Leitung 66 und eine Drosselbetätigungsvorrichtung zur Regelung der Drehzahl des
Motors 12 über eine Leitung 68. Die elektronische Steuereinrichtung 62 tritt bei der Bewegung eines Handhebels 70 zur Wahl der verschiedenen Getriebegänge in Tätigkeit.

Die elektronische Steuereinrichtung 62 steuert ferner ein Betätigungsorgan (nicht gezeigt) für die Kupplung 14 über eine Leitung 69.

Die Gesamtwirkungsweise der erfindungsgemässen Synchrongetriebe-Schalteinrichtung ist wie folgt.

Wenn der Schalthebel 70 betätigt wird, erregt die Steuereinrichtung 62 das Schaltorgan der Reibkupplung 14 über
die Leitung 69, wodurch die Kupplung ausgerückt wird, Vergleichsschaltungen in der Einrichtung 62 (die nachstehend beschrieben werden) nehmen zu jedem Zeitpunkt die von
den Abtastwandlern 52, 54 gelieferten Drehzahlsignale auf. Während die Kupplung 14 ausgerückt ist, liefert daher die

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Einrichtung 62 ein Fehlersignal, welches die Grosse und das Vorzeichen des Unterschiedes zwischen den beiden DrehzahlSignalen darstellt und die Herabsetzung oder Erhöhung der Motordrehzahl je nach dem Vorzeichen des Fehlersignals bewirkt· Gleichzeitig bewirkt die Einrichtung 62 einen Obergang von dem normalen zu einem verringerten Übersetzungsverhältnis oder umgekehrt, wenn erforderlich, durch eine geeignete Verschiebung der Muffe 44. Dieser Obergang findet mit der Gangsynchronisierung der herkömmlichen mechanischen Art statt. Schließlich und gleichzeitig mit den beiden vorgenannten Vorgängen löst die Einrichtung 62 das Zahnrad bis zum Eingriff mit der Antriebswelle, so daß die zugeordnete Muffe frei drehbar ist.

Nachdem diese drei Arbeitsvorgänge durchgeführt worden sind, wird durch die Einrichtung 62 die Kupplung 14 wieder eingerückt, wodurch die Antriebswelle 10 mit der Getriebeantriebswelle 16 verbunden wird. Das nachfolgende Verhalten der Einrichtung 62 wird nun durch das vorerwähnte Drehzahlfehlersignal E = V.- k_V zwischen der Drehzahl V der Getriebeabtriebswelle 16 und der Drehzahl V. der Antriebswelle 20 des Getriebes bestimmt, wobei k. eine Konstante ist, Durch die Einrichtung 62 wird daher Weiterhin die Drehzahl des Motors 10 geregelt und falls erforderlich, die Bremse 60 der Antriebswelle 16 betätigt, um das Fehlersignal E

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selbsttätig auf Null zurückzuführen.

Zusammenfassend sind die aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgänge, welche durch die elektronische Steuereinrichtung durchgeführt werden, wie folgt, wenn ein Übergang auf einen höheren oder niedrigeren Gang als der vorher eingeschaltet gewesene durchgeführt wird:

1. Ausrücken der Kupplung 14;

2. Ausrücken der vorher eingerückt gewesenen ( Zahnräder; Beschleunigung bzw. Verzögerung ( des Motors 12; Übergang von normal auf ver- ( ringerte Drehzahl oder umgekehrt; , (gleichzeitig

3. erneutes Einrücken der Kupplung 14;

4. Weitere Beschleunigung oder Verzögerung des Motors 12 mit Betätigung der Bremse 16, falls erforderlich;

5. Einrücken der Zimräder für den neuen Getrie-

begang.
In den beiden obigen Fällen, d.h. beim Übergang zu einem

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niedrigeren oder einem höheren Gang, geschieht die Aufhebung des Fehlersignals E in der Steuereinrichtung 62, durch welche Aufhebung automatisch ein Obereinstimmungssignal erzeugt wird, um die Betätigungs- bzw. Stelleinrichtung 50 so zu betätigen, daß der gewünschte Gang geschaltet wird.

Fig* 2a und 2b stellen die hydraulische Anlage dar, welche die Stellglieder der Betätigungs- bzw. Stelleinrichtung 50, der Reibkupplung 14, des Motors 12 und der Bremse 60 in Fig. 1 miteinander verbindet. Eine Pumpe 100 bildet eine Quelle hydraulischen Druckes und wird beispielsweise vom Fahrzeugmotor 12 angetrieben, wobei sie ein hydraulisches Fluid aus einem Sammelbehälter bzw. Sumpf 102 ansaugt. Das Fluid wird durch die Pumpe unter Druck&u einem Druckspeicher 110 über eine Leitung 104 gefördert, in der sich ein Rückschlagventil 106 befindet. Ein Druckbegrenzungs-Oberströmventil 108 öffnet, wenn der Förderdruck der Pumpe eine gegebene Grenze überschreitet, um die PumpenfOrderseite mit dem Sammelbehälter bzw. Sumpf 102 zu verbinden.

Ein einfach wirkendes Stellglied 102, das von einem Dreiwege-Zweistellungs-Magnetventil 114 gesteuert wird, bewirkt bei der Erregung des Magnetventils 111 das Ausrücken der Kupplung 14 (in Fig. 2 nicht gezeigt).

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Das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 14 entspricht der Stellung des Kolbens des Stellgliedes 112 auf der rechten Seite bzw.auf der linken Seite, wie dargestellt, und diese beiden Stellungen beeinflussen zwei Mikroschalter 116, 117, welche entsprechende Signale an die Steuereinrichtung 62 der Fig. 1 geben.

Ein doppeltwirkendes Stellglied 118 wird von zwei Magnetventilen 120, 122 gesteuert, welche die Verzögerung bzw. die Beschleunigung des Motors 12 bewirken. Das Stellglied 118 regelt bei der dargestellten Ausführungsform¹ die Kraftstoffeinspritzpumpe des Motors 12. Der Kolben des Stellgliedes 118 wird normalerweise durch Zentrierfedern (nicht gezeigt) in einer Mittel- oder Neutralste living gehalten, wenn die Ventile 12O₄ 122 beide entregt sind. In dieser Neutralstellung des Kolbens in seinemZylinder ist die Kraftstoffeinspritzpumpe des Motors vom Stellglied 118 gelöst, während ihre Steuerung zur Herabsetzung bzw. Erhöhung der Kraftstoffzufuhr zum Motor nur in den beiden . Endstellungen des Kolbens im Zylinder geschieht.

Ein einfach wirkendes Stellglied 124, das von einem Magnetventil 126 mit drei Wegen und zwei Stellungen gesteuert wird, steuert die Bremse (in Fig. 2 nicht gezeigt) 60.

Ein doppelt wirkendes Stellglied 128, das von Magnetventi-

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len 130, 132 mit drei Wegen und zwei Stellungen gesteuert wird, bestimmt die Wahl der normalen Drehzahl und der untersetzten Drehzahl im Getriebe 18 in seinen beiden Arbeitsstellungen. Durch diese beiden ArbeiteStellungen werden MikroSchalter 134, 136 beeinflußt« welche m die Steuereinrichtung Signale geben.

Ein weiteres doppelt wirkendes Stellglied 130, das durch Magnetventile IHO, 142 geschaltet wird, bestimmt die Wahl des Leerlaufes und des Rückwärtsganges des Getriebes 18* Die beiden Betriebsstellungen des Kolbens des Stellgliedes 138 beeinflussen Mikroschalter 144, 146, welche entsprechende Signale an die Steuereinrichtung 62 geben.

Zwei Doppelstellglieder 148, 150, beide mit selbsttätiger Zentrierung, werden durch Dreiwege-ZweistellungS-M gnet* ventile 152, 154 gesteuert. Die Stellglieder 148 trttd. 150 bewirken das Ein- und Ausschalten des ersten tetw* zweiten Ganges·

Das Doppelstellglied 148 besitzt einen ersten Zylinder 156, in welchem ein Kolben 158 zwischen einer Unken Endstellung (gesehen in Fig. 2b) und einer Stellung beweglich ist, in der er gegen einen Anschlag 160 anliegt. Der Kolben 158 trägt eine Stange 162, die sich in einen zweiten Zylinder 164 erstreckt, welcher einen Teil des

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Stellgliedes 148 bildet, und stützt sich gegen einen Kolben 166 ab, der in dem Zylinder 164 beweglich ist. Das andere Doppelstellglied 150 ist symmetrisch zum Stellglied 148 angeordnet und besitzt zwei Zylinder 168 und 170, in welchen Kolben 172 und 174- gleitbar sind. Eine Stange 176 verbindet die beiden Kolben 166 und 174 zur Betätigung der Muffe 46 miteinander.

Die Stange 176 hat drei BetriebsStellungen, die dem Einschalten des ersten Ganges, des Leerlaufs und des zweiten Ganges entsprechen, welche Betriebsstellungen Mikroschalter 178, 180, 182 beeinflussen, die entsprechende Signale an die Einrichtung 62 geben.

Ein zweites Paar selbstzentrierender Stellglieder 184, 186, welche durch Dreiwege-Zweistellungs-Magnetventile 188, 190 gesteuert werden, dienen zum Schalten des dritten und des vierten Ganges. Der Aufbau und die Anordnung dieses zweiten Paares von Doppelstellgliedern ist dem Paar 148, 150 identisch, so daß sich eine nähere Beschreibung hierzu erübrigt.

Die Magnetspulen aller Ventile in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2ä und 2b werden durch von der Steuereinrichtung 6 2 abgegebene entsprechende Signale geschaltet.

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Während des Betriebs im normalen ersten Gang sind alle Magnetventile entregt und alle von diesen gesteuerten STellglieder befinden sich in den entsprechenden von diesen bestimmten Stellungen. Der Kolben des Stellgliedes 112 befindet sich daher am rechten Ende seines Hubes (gesehen in Fig. 2a), damit die Reibkupplung 14 eingerückt bleiben kann. Der Mikroschalter 116 ist geschlossen, wodurch der eingerückte Zustand der Kupplung der Einrichtung 62 signalisiert wird. Der Kolben des Stellgliedes 12Ί befindet sich am linken Ende seines Hubes, so daß die Bremse 60 unwirksam ist. Das Stellglied 118 hat keine Wirkung auf die Motorkraftstoffpumpe, so daß diese allein durch das Fahrpedal nach dem Willen des Fahrers gesteuert wird. Das Umkehrgetriebe befindet sich im Leerlauf, welche Situation der Steuereinrichtung 6 2 durch den Mikroschalter 146 signalisiert wird. Der Kolben des Stellgliedes 128 für die Wahl der normalen/herabgesetzten Drehzahl befindet sich am rechten Ende seines Hubes, um die normale übertragung aufrecht zu erhalten, was der Einrihtung durch das Schlies« sen des Mikroschalters 134 signalisiert wird.

Die Kolben 158, 166 des selbstzentrierenden Doppelstellgliedes 148 befinden sich an den linken Enden ihrer Hübe, während der Kolben 172 des Doppelstellgliedes 150 gegen seinen Anschlag anliegt und der Kolben 174 sich am

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linken Ende seines Hubes befindet. In dieser Situation befindet sich die Stange 17 6 in einer stabilen Stellung am linken Ende, um den ersten Gang eingeschaltet zu halten, welche Situation der Einrichtung 62 durch das Schliessen des Mikroschalters 178 signalisiert wird.

Das Doppelstellgliederpaar 18t, 186 befindet sich in der mittleren Neutralstellung, in welcher die hierdurch gesteuerte Muffe U8 keinen Eingriff mit den zugeordneten Zahnrädern 2t, 32 hat.

Bei der Betätigung des Hebels 70, beispielsweise zum Wählen des zweiten Ganges im Bereich verminderter Drehzahl, wird das Magnetventil lit (Fig. 2a) erregt, so daß Druck zum Stellgliedzylinder 112 gelangen kann, um die Kupplung B auszurücken, welches Ausrücken der Einheit .62 durch das öffnen des Mikroschalters 117 bestätigt wird, der sich in der Stellung befindet, welche etwa dem halben Hub des zusammenwirkenden Teils des Kolbens des Stellgliedes 112 befindet.

Durch das öffnen des Mikroschalters 117 beim Ausrücken der Kupplung 14 wird das Magnetventil 120 erregt, um den Motor 12 zu verzögern. Gleichzeitig erregt die Steuereinrichtung 62 die beiden Magnetventile 152, ISt Cfig* 2b), wodurch die Stange 176 einer Kraft von links entweder in-

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folge des Druckes auf den Kolben 166 oder infolge des Druckes auf den Kolben 158 ausgesetzt wird, dessen Stange 162 sich gegen den Kolben 166 abstützt. Dieser nach links gerichteten Kraft auf die Stange 176 wirkt allein die Kraft entgegen, die auf den Kolben 174 wirkt» so daß sich die Stange 176 nach rechts bewegt, jedoch nur bis zur Mittelstellung, in welcher ein Gleichgewicht der Drücke in den beiden Stöllgliederpaaren 148, 150 erzielt wird, wie sich aus Fig. 2b ergibt, so daß die Stange 176 zum Stillstand kommt, nachdem sie die Muffe 46 ausser Eingriff mit dem Zahnrad 28 des ersten Ganges gebracht hat, jedoch die Muffe 46 noch nicht mit dem Zahnrad 30 des zweiten Ganges in Eingriff gebracht hat.

Das Getriebe 18 befindet sich daher im Leerlauf, welche Situation der Steuereinrichtung 62 durch das Schliessen des Mikroschalters 180 signalisiert wird, was die Entregung der Magnetventile 152, 154 ermöglicht.

Wenn der Kolben des Stellgliedes 112 bis etwa zur Mittelstellung seines Hubes verlagert wird, öffnet sich der Mikroschalter 117, worauf die Steuereinrichtung 62 das Magnetventil 132 erregt, um das normale Übersetzungsverhältnis zu lösen und das verminderte Obersetzungsverhältnis einzuschalten. Die mechanischen Synchronesierorgane bewirken diese Synchronisierung leicht während die-

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ses Übergangs infolge der geringen Massenträgheit der betroffenen sich drehenden Massen.

Wenn die Steuereinrichtung 62 die Signale von den Mikro» schaltern 81, 13 6 empfängt, wird das Magnetventil HH mit dem erheuten Einrücken der Kupplung IH erregt. Die Regelung der Drehzahl des Motors 10 wird fortgesetzt und die Bremse 60 wird unter der Steuerung der Signale betätigt, die von den Abtastwandlern 52, 54 zu dem Zweck abgegeben werden, das vorerwähnte Fehlersignal aufzuheben und die Drehzahl der Antriebswelle 16 auf einen Wert zu bringen, der mit Bezug auf die Drehzahl der Abtriebswelle 20 in einem Verhältnis bleibt, das dem Drehzahlverhältnis des zweiten Ganges im Bereich verminderter Drehzahl entspricht, wie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wird.

Die Aufhebung des Fehlersignals in der Steuereinrichtung 62 ermöglicht die Erregung des Magnetventils 15 2, wodurch die Stange 176 in ihre rechte Endstellung verlagert wird, in welcher die Muffe 46 sich mit dem Zahnrad 30 von verringerter zweiter Drehzahl in Eingriff befindet, und gleichzeitig der-Mikroschalter 182 geschlossen wird. Dieses Schlies· sen bewirkt über die Steuereinrichtung 62 die Entregung aller Magnetventile.

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Zur Durchführung des Oberganges vom hohen zum niedrigen Obersetzungsverhältnis, beispielsweise vom zweiten Gang zum ersten Gang, ist die Folge der SchaItvorgänge ähnlich der vorangehend beschriebenen mit der Ausnahme, daß das Magnetventil 126 zur Betätigung der Bremse 60 nicht erregt wird. In diesem Falle wird das Magnetventil 122 anstelle des Magnetventils 120 erregt, um die Kraftstoffzufuhr zum Motor 12 zu erhöhen und diesen dadurch zu beschleunigen.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß jedes andere Wechselgetriebe in einer der vorangehend beschriebenen ähnlichen Weise gesteuert werden kann.

Wie ersichtlich, muß, damit ein gegebener Gang eingeschaltet kann, nicht nur das Drehzahlfehlersignal aufgehoben werden, sondern auch Obereinstimmungssignale abgegeben werden, was praktisch durch das Schliessen der zugeordneten Leerlaufschalter, beispielsweise des Schalters 180, des Leerlaf-Rückwärtsgang-Schalters 116 und eines der Schalter 13H, 136 geschieht.

Nachfolgend wird in Verbindung mit Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer elektronischen Steuereinrichtung beschrieben, welche die Funktionen der vorangehend beschriebenen Einrichtung 62 erfüllen kann. Mit dem der Antriebs-

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welle 16 des Getriebes 18 zugeordneten Drehzahl-Abtastwandler 52 ist der Eingang eines Verstärkers und Rechteckgebers 200 in der Einrichtung 62 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers und Rechteckgebers.wird in einer Differenzierschaltung 202 und in einem Gleichrichter 204 aufeinanderfolgend differenziert und gleichgerichtet.

Der Ausgang des Gleichrichters 204 auf der Leitung 206 wird durch eineFolge von kurzen positiven Impulsen gebildet, deren Folgefrequenz der Winkelgeschwindigkeit der Welle 16 proportional ist. Diese Folge von positiven Impulsen wird dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 208 zugeführt, welcher eine Folge von Impulsen von konstanter Amplitude und DAuer mit einer Folgefrequenz erzeugt, die zur Drehzahl der Antriebswelle 16 proportional ist. Dieses Signal wird in einem Tiefpaßfilter 212 gefiltert, der an eine Ausgangsleitung 214 ein positives Gleichspannungssignal gibt, dessen Grosse der Drehzahl der Getriebeantriebswelle 16 proportional ist.

Der der Getriebeabtriebswelle 20 zugeordnete Drehzahl-Abtastwandler 54 ist in ähnlicher Weise mit einer Kette von Schaltungen verbunden, umfassend in Reihenschaltung einen Verstärker und Rechteckgeber 216, eine Differenzierschaltung 218, einen Gleichrichter 220, einen monostabilen Multivibrator 222, dessen Zeitkonstante durch einen Eingang

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und einen Tiefpaßfilter 226 steuerbar ist« Die Ausgangsleitung 228 des Filters ist eine Gleichspannung, deren Grosse zur Drehzahl der Getriebeabtriebsvmlle 20 proportional ist.

Die die Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellenden Gleichspannungssignale werden über Leitungen 21t und 228 nach der Umkehrung des Signals auf der Leitung 214 in einem Wechselrichter 230 d«m «r*ten bzw* dem zweiten Eingang von zwei Summiereehaltungen 232, 234 zugeführt, in welchen die beiden Eingangsapannungen algebraisch addiert werden» DieAusgangsSignile der Summierschaltungen 232 und 234 sind negativ, wenn Sich dieAntriebswelle 16 schneller als die Abtriebswelle 20 dreht, und umgekehrt sind diese Ausgänge positiv , wenn die Antriebswellendrehzahl niedriger als die Abtriebe— wellendrehzahl ist, wobei angenommen wird, daß die beiden monostabilen MuIt!vibratoren 208, 222 die gleiche Zeitkonstante haben« In dem falle jedoch, in welchem die Zeitkonstanten der monostabilen MuItivibratoren 2O8> ein anderes Verhältnis als Eins haben, sind die Auigangssignale der Summierschaltungen negativ, wenn die Drehzahlen der Antriebs- und der Abtriebswelle ein Verhältnis haben, das grosser als das Verhältnis der Zeitkonstmten der beiden monostabilen Multivibratoren ist, und positiv,

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wenn das Verhältnis von Antriebswellendrehzahl zur Abtriebswellendrehzahl niedriger als das Zeitkonstantenverhältnis der entsprechenden Multivibratoren ist.

Die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 222 wird über seinen Steuereingang 224 durch die Betätigung des Wählhebels 70 über eine Leitung 23 8 veränderlich gemacht, wobei die Veränderung derart ist, daß das Verhältnis zwischen den Zeitkonstanten der monostabilen Multivibratoren 208, 222 dem Übersetzungsverhältnis des gewählten Ganges entspricht. Ein solches Ergebnis läßt sich leicht dadurch erzielen, daß der Wert der Kapazität, welche die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 222 bestimmt, beispielsweise dadurch verändert wird, daß ein oder mehrere Kondensatoren (nicht gezeigt) zugeschaltet bzw. abgeschaltet werden.

Die Ausgänge der beiden Summierschaltungen 23 2, 234 sind mit den Eingängen einer Triggerschaltung 240 bei einem negativen Schwellenwert vorhanden und einer Triggerschaltung 24 2 bei einem positiven Schwellenwert. Die Ausgänge der Triggerschaltungen 240, 242 werden über logische Torschaltungen 244, die durch Übereinstimmungssignale gesteuert werden, welche durch die verschiedenen Mikroschalter der Fig. 2a und 2b über Leitungen 246, 248, 250 ..... ge-

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liefert werden, zur Erregung der Stellgliedschaltungen 252 zur Regelung der Beschleunigung des Motors 12* der Verzögerung des Motors und zur Betätigung der Getriebebremse 60 verwendet.

Die Steuerung der Motordrehzahl und der Getriebebremse 60 muß beim Erreichen der erforderlichen Synchronisation zwischen den Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle desGetriebes notwendigerweise aufhören. Für diesen Zweck werden die Drehzahlsignale, die an den Leitungen 214, 228 liegen, über Leitungen 254, 256 den beiden Eingängen eines Differentialverstärkers 258 zugeführt. Der Dxfferentialverstärker 258 hat eine Vorhaltwirkung, die durch das Zuschalten eines differenzierenden C-W-Eingangsnetzwerks erzielt wird, um das Ansprechen des Systems zu beschleunigen und die Verzögerung infolge der Massenträgheit der hydromechanischen Teile des Systems zu kompen*- sieren. Die Ableitung des Differentialverstärkers 248 wird einer Triggerschaltung 260 mit einem positiven Schwellenwert und einer Triggerschaltung 26 2 mit einem negativen Schwellenwert zugeführt, wobei diese' Schwellenwerte so bestimmt sind, daß sie ein Toleranzintervall der Synchronisierung um Null bestimmen.

Wenn clan Ausganges Lgna L <tes Differentialverstärkers 258 unter

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dem Schwellenwert der Triggers ehaltung 2BO bei. einem positiven Schwellenwert liegt und über dem Schwellenwert der Triggerschaltung 262 bei einem negativen Schwellen-» wert, werden die Triggerschaltungen 240 und 242 abgeschaltet und wrd, nachdem die Synchronisation nun hergestellt ist, die Zustimmung zum Gangweehsel durch das Stellglied gegeben.

Um eine Gangvorwahl bei stillstehendem Fahrzeug zu ermöglichen, besitzt die Schaltußgsanordnung ferner einen Anzeiger für den Stillstand des Fährzeugs * Dieser Anzeiger wird durch einen monostabilen Multivibrator 264 gebildet, dessen Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers und Rechteckgebers 216 verbunden ist* und durch eine Triggerschaltung 266, die mit dem Ausgang des Multivibrators verbunden ist. Die Triggersehaltung 266 liefert auf einer Ausgangsleitung 268 ein Signal,, welches den Stillstand des Fahrzeugs anzeigt und die logischen Torschaltungen 244 so steuert, daß die Folge für die Wahl des anfänglichen Getriebeganges ermöglicht wird*

Für die logischen Torschaltungen 244 wird hier keine Beschreibung gegeben, da sie in an sich bekannter Weise so aufgebaut werden können, daß sie die vorangehend beschriebenen Funktionseigenschaften haben..

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Eine typische Folge von Arbeitsvorgängen des Getriebeschalt sy stems wird nachfolgend beispielsweise in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben, um die Vorteile der Erfindung besser hervortreten zu lassen.

Bei der graphischen Darstellung a tritt ein Steuersignal zum Ausrücken der Rückkopplung 14 zum Zeitpunkt t unter der Steuerung durch den Fahrer auf. Zum Zeitpunkt t- nach einer sehr geringen Verzögerung, die gegenüber dem Zeit* punkt t fest ist, liefert die elektronische Steuereinrichtung 62 ein Steuersignal für den Beschleuniger bzw« die Bremse des Motors (graphische Darstellung b) je nach dem Vorzeichen der Differenz zwischen den DrehzahlSignalen von den Abtastwandlern 52, 54 (abgesehen von irgendwelchen Proportionalitätsfaktoren in irgendeinem besonderen Fall, wie vorangehend beschrieben.

Zum Zeitpunkt t₂ zeigt ein Schalter den Abschluß des Ausrückvorgangs der Kupplung 14 an und beendet das Kupp» lungsausrück-Steuersignal (graphische Darstellung a). Gleichzeitig wird ein Steuersignal erzeugt, das der Bremse des Getriebes oder einer Kupplung im Getriebe (nicht gezeigt) zugeführt wird und in der graphischen Darstellung d gezeigt ist.

Das Steuersignal zur Beschleunigung des Motors oder zum

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Bremsen desselben (graphische Darstellung b) wird hochgehalten, bis zum Zeitpunkt t₃ die Differenz zwischen den vorerwähntenDrehzahlsignalen unter einen vorher festgelegten Schwellenwert abfällt. An diesem Punkt wird das Signal der graphischen Darstellung d beendet, während ferner ein Steuersignal für das erneute Einrücken der Kupplung (graphische Darstellung c) von geeigneter fester Dauer erzeugt wird. Zum Zeitpunkt t^, wenn die Aufhebung der vorerwähnten Drehzahldifferenz u.a. zeigt, daß das erneute Einrücken der Kupplung erzielt worden ist, wird auch das Steuersignal zur Beschleunigung ader zum Bremsen des Motors unterbrochen.

Im Vorangehenden wurde eine bevorzugte Auführungsform der Erfindung beschrieben, bei der viele Abänderungen innerhalb des Rahmens der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise kann der Übergang vom normalen Übersetzungsverhältnis zum verminderten Übersetzungsverhältnis, der bei der dargestellten Ausführungsform durch Synchronringe synchro· nisiert wird, auch elektronisch unter Anwendung des erfindungsgemässen Prinzips synchronisiert werden. Ausserdem kann die Zahl der Getriebegänge verschieden sein und es ist ferner möglich, die Anordnungen der verschiedenen Bauelemente, beispielsweise der Getriebebremse 60 und der Drehzahlabtastwandler 52, 54 zu verändern. Die Bremse kann

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beispielsweise der Kupplung m vorgeschaltet oder auf der Vorgelegewelle 22 angeordnet werden. Ausserdem kann der Drehzahl-Abtastwandler 52 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 so eingerichtet werden, daß er die Drehzahl der Abtriebswelle 10 aufnimmt oder der Vorgelegeweile 22 statt derjenigen der Getriebeantriebswelle 16, welche Drehzahlen der Getriebeantriebswellendrehzahl proportional sind, wenn das Getriebe für normalen Betrieb geschaltet ist oder ein Gang für verringerte Fahrtgeschwindigle.t geschaltet ist·

Fig« f zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, welche von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform nur durch die Verwendung einer zusätzlichen Kupplung im Getriebe abweicht. Teile, die den in Fig. 1 gezeigten entsprechen, sind in Fig. 1 mit den gleichen, jedoch um erhöhten Bezugsziffern bezeichnet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn eine Gangschaltung in einer Zeit vorgenommen werden soll, die noch kürzer als die mittels der AusfUhrungsform nach Fig. 1 erzielbare ist, wenn von einem hohen Gang auf einen niedrigeren Gang geschaltet wird.

Ee wurde erwähnt, wie es beim Obergang von einem hohen auf einen niedrigen Gang ncfctendig ist, um eine Synchroni-

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sierung zu erzielen, die Drehzahl der Getriebeantriebswelle und die Drehzahl der VorgeIegeweile dadurch zu erhöhen, daß der Fahrzeugmotor beschleunigt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig.' 4 erfolgt die. direkte Beschleunigung der VorgeIegeweile 422 durch die Verwendung einer zusätzlichen Reibkupplung mit einer treibenden Scheibe "+7H, die auf die Getriebeabtriebswelle 420 axial verschiebbar aufgekeilt ist, und einer getriebenen Scheibe 476, die mit dem Zahnrad 428 fest verbunden Bt· Wenn das Zahnrad 428, das dem ersten Gang entspricht, mit der Abtriebswelle 4 20 über die Vorgelegewelle 422, das Zahnrad 438 und die Kupplung 474, gekuppelt ist, wie wenn der erste Gang eingeschaltet ist,, hat das Zahnrad 4 28 die gleiche Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 420. Wenn die Kupplung 474, 476 jedoch ausgerückt wird, erhält das Zahnrad 4 28 eine geringere Geschwindigkeit als die Abtriebswelle 420. Wenn der erste Gang eingeschaltet wird, besteht keine Notwendigkeit einer» Mitwirkung der Reibkupplung 474, 4 76, da in diesem Falle der Obergang auf einen niedrigeren Gang nicht möglich ist, so daß die Kupplung 474, 476 eingerückt bleibt. Wenn anderersits ein höherer als der erste Gang geschaltet ist, wird beim Abwärtsschalten die Kupplung 474, 476, die normalerweise ausgerückt ist, kurzzeitig in der Zwischenphase eingerückt, in welcher keine zwangsläufige Kupplung zwischen der Vorp,elegewelle 4 22 und der Abtriebs-

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welle 420 besteht, um das Zahnrad 428 zu beschleunigen, welche Beschleunigung auf die Vorgelegewelle 4 22 übertragen wird und damit auf alle getriebenen Zahnräder auf dieser einschließlich desjenigen, welches dem Gang entspricht, der eingeschaltet werden soll, so daß die Drehzahl dieses Zahnrades derjenigen der Abtriebswelle 420 angeglichen/Wird,

Die Betätigung der Kupplung 474, 476 kann mit Hilfe eines weiteren einfach wirkenden hydraulischen Stellgliedes (nicht gezeigt,)geschehen, welches von der Steuereinrichtung 46 2 mit Hilfe eines einzigen Magnetventils mit drei Wegen und zwei Stellungen gesteuert wird.

Die Arbeitsweise des Getriebeschaltsystems nach Fig. 4 hinsichtlich der aufeinanderfolgenden Phasen der Synchronisierung und dem Einschalten der Gänge ist der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform nach Fig, I ähnlich.

Bei den beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsformen besteht natürlich die Möglichkeit, im Notfall den GAngwechsel mechanisch unter der herkömmlichen mechanischen Steuerung vorzunehmen. Ferner kann das beschriebene Synchrongetriebe von halbautomatischer Bauart dadurch vollautomatisch

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gemacht werden, daß es mit bekannten Vorrichtungen zur selbsttätigen Gangschaltung entsprechend der Drehzahl des Motors und dessen Belastung ausgerüstet wird. ·

I&entanSprüche:

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Claims

Patentansprüche ;

1. ;Getriebeschaltsystem für Kraftfahrzeuge mit einem

Synchrongetriebe, dessen Antriebswelle mit dem Fahrzeugmotor durch eine Reibkupplung verbunden werden kann, und einer Abtriebswelle, die mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden werden kann, welche Antriebswelle mit der genannten Abtriebswelle durch Paare von wahlweise einschaltbaren Zahnrädern verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Zahnräderpaare durch Stellglieder eingeschaltet werden können, die durch elektronische Steuerschaltungen elektrisch gesteuert werden können, um ein gewähltes Zahnräderpaar einzuschalten, und nach dem Ausschalten des ursprünglich eingeschaltet gewesenen Zahnräderpaares die wahlweise Betätigung eines Beschleunigungsorgans und eines Verzögerungsorgans zu bewirken, die auf die Getriebeantriebswelle (16; H16) vor dem Einschalten des vorgewählten Zahnräderpaares in der Weise wirken, daß das Verhältnis zwischen den Drehzahlsignalen, welche durch die jeweiligenDrehzahlanzeigeorgane (52, 5H; 452, 454) geliefert werden, die der Getriebeantriebswelle (16, m6) oder der Motorantriebswelle einerseits und der Getriebeab-

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triebswelle (20; 420) andererseits zugeordnet sind, auf einen Wert zu.bringen, welcher dem Übersetzungsverhältnis des vorgewählten Zähnräderpaares entspricht.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungen auch dazu dienen, das Beschleunigungsorgan zu steuern, das auf eine Vorgelegewelle (22; 422) des Getriebes (18; H18') wirkt.

3« System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß: das Beschleunigungsorgan für· die Getriebeantriebswelle (16; 416) durch den Motor (12; 412) des Fahrzeugs gebildet wird. ; , . . , ...

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsorgan, welches auf die Antriebswelle (16; 416) des Getriebes wirkt, durch den Motor (12; 412) des Fahrzeugs und durch eine Bremse (60; 460) auf der Antriebswelle gebildet tird.

5, System nach den Ansprüchen 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschleunigungsorgan, das auf die yorge-

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legewelle (22; U22) dee Getriebes wirkt, durch eine Reibkupplung (W; »»76) gebildet wird, die datu dient, das Zahnräderpaar, welches dem niedrigsten Obersetzungeverhältnis der GetriebeabtriebBwelle (t2O) entspricht, zu kuppeln.

6. System nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungen das Beschleunigungs- und das Verzögerungsorgan der Getriebeantriebswelle wahlweise steuern, um eine bestimmte Verzögerung bei der Betätigung der Motorkupplung (IH; 111) zum Ausrücken der letzteren zu bewirken, welche Verzögerung in einem Zeitraum geschieht, der wesentlich kürzer als die Zeit ist, welche zum vollständigen Ausrücken der Kupplung erforderlich ist, '

7, System nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet» daß die elektronischen Schaltungen das erneute Einrücken der Motorkupplung (W; 41Ό steuern» wenn ein Fehlersignal zwischen der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle (20; «+20) und der Drehzahl der Getriebeantriebswelle (16; 416) multipliziert mit dem vorge-

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wählten Übersetzungsverhältnis unter einen bestimmten Schwellenwart abgefallen₉ jedoch noch nicht voll aufgehoben worden ist»

System nach den Ansprüchen 1 - 7 _s gelcennzeichnet durch ein Zahnrad für ein normales und ein vermindertes Über-= Setzungsverhältniss das durch Synchronringe synchronisiert XSt₀

Fürs FIAT Societa per Äaioni

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