DE2333099A1

DE2333099A1 - Steuereinrichtung fuer die rueckschaltung selbsttaetig schaltender planetenraederwechselgetriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2333099A1
Application number: DE19732333099
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Prof Dr Foerster; Hermann Dipl Ing Gaus
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-06-29
Filing date: 1973-06-29
Publication date: 1975-01-16
Also published as: JPS5723139B2; US3983766A; JPS5036861A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9682/(t

Stuttgart 2ß. Juni 1973

Steuereinrichtung für die Rückschaltung selbsttätig schaltender Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Rückschaltung selbsttätig schaltender Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen die verschiedenen Gänge durch druckmittel-betätigte Servoorgane schaltbar sind, wobei das Servoorgan des einzuschaltenden Ganges in Bereitschaft gebracht und erst nach Ermittlung des richtigen Schaltpunktes mittels mindestens eines Fühlorganes in Abhängigkeit von diesem voll schaltbar ist.

Um bei einem automatischen Stufengetriebe Schaltungen vom direkten in einen untersetzten Gang möglichst ruckarm zu gestalten, ist es zweckmäßig, das betätigte Schaltelement so weit zu lösen, daß es nicht mehr die volle Last übertragen kann. Der Antriebsmotor nimmt dadurch an Drehzahl zu. Das Schaltglied des untersetzten Ganges muß nun exakt in dem Augenblick fassen, in dem der Motor eine dem neuen Übersetzungsverhältnis entsprechende Drehzahl erreicht hat. Bei Planetenrädergetrieben ist dies dann der Fall, wenn die beiden zu verbindenden Elemente gleiche Drehzahl haben, bzw. ein Teil die Drehrichtung wechselt, d. h. momentan stillsteht. Da die Schaltglieder für ihre Betätigung eine gewisse Füllzeit brauchen, ist es zweckmäßig, das zu betätigende Servoglied schon in eine Bereitschaftstellung zu bringen, wenn das geschaltete Servoglied zu lösen beginnt. Damit ist dann gewährleistet, daß das neue Schaltglied bei Drehzahlgleichheit der zu verbindenden Teile innerhalb kürzester Zeit voll fassen kann.

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Bei Getrieben mit Bandbremsen sind Ausführungen bekannt, bei denen die Änderung der Abstützkraft des Bremsbandes bei wechselnder Schlupfrichtung ausgenützt wird, um das Bremsband im Augenblick der Drehrichtungsumkehr der Bremstrommel zu schalten (DBP 1 l4O O87)· Dabei handelt es sich um eine rein mechanisch arbeitende Einrichtung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Anordnung hinsichtlich ihrer Exaktheit noch zu verbessern und im Aufbau zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Druckleitung zum Betätigungsglied des Servoorgans des einzuschaltenden Ganges ein Magnetventil zugeordnet und mittels eines Schaltimpulses in eine den Druck auf das Be ätigungsglied freigebende Stellung schaltbar ist und daß der Schaltimpuls von mindestens einem Drehzahlgeber auslösbar ist, welcher den Drehzustand eines betreffenden Getriebegliedes abtastet. Das Magnetventil kann dabei mittelbar oder unmittelbar wirken. Für die Ausführung dieses Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß zum Einschalten einer Bandbremse an der Bremstrommel oder einem damit zwangsläufig umlaufenden Teil eine Verzahnung angeordnet, dieser Verzahnung ein an sich bekannter induktiver Drehzahlgeber zugeordnet und durch diesen ein Impuls bei Stillstand bzw. Drehrichtungswechsel auslösbar ist. Die Methoden hierfür sind an sich bekannt, beispielsweise kann der zeitliche Abstand zweier vom Drehzahlsensor abgegebener Impulse gemessen werden, wobei beim Überschreiten eines vorgegebenen Abstandes das Ausgangssignal für die Drehzahl gleich Null gesetzt wird. Wird die Amplitude des Ausgangssignals des Drehzahlgebers benützt, so kann beim Unterschreiten eines Schwellwertes ein Signal für die Drehzahl O gewonnen werden. Werden gegenüber der Verzahnung zwei Drehzahlgeber um je einen halben Impuls versetzt zueinander angeordnet, so kann aus der zeitlichen Folge der Impulse die Drehrichtungsumkehr und damit der T.'ulldurchgang erfaßt werden. Im Prinzip ist es auch möglich, andere Drehzahlerfassungs-Systeme, z. B. lichtelektrischer Art, zu verwenden. Alle erfindungsgemäßen Vorschläge können sinngemäß auch bei Lamellenbremsen angewendet werden.

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Eine andere Möglichkeit zur Ausführung des Erfindungsgedankens liegt darin, daß am Eingangs- und Ausgangsglied des Getriebes je eine Verzahnung und je ein induktiver Frequenzgeber angeordnet und mittels eines Frequenz-Spannungs-Umsetzers je eine der Eingangs- und der Ausgangs-Drehzahl proportionale Spannung gebildet ist, aus beiden Spannungen das Verhältnis gebildet und in einem Vergleicher ein Impuls auslösbar ist, wenn dieses Verhältnis gleich oder größer ist als ein dem jeweils eingeschalteten Gang entsprechender Spannungswert.

In beiden Fällen erhält man den Vorteil einer sehr exakten elektronischen Erfassung des Stillstandes und daher eine sehr genaue ruckfreie Schaltung. Auch der bauliche Aufwand ist gering und die Herstellung einfach. Dies gilt insbesondere für die zuletzt genannte Ausführungsmöglichkeit, da sich hierbei - unabhängig von der Anzahl der vorhandenen Gänge und Schaltglieder - das ganze Getriebe praktisch mit zwei Verzahnungen und Frequonzgebern beherrschen läßt. Der dann erforderliche Vergleicher läßt sich elektronisch sehr leicht darstellen und bedeutet keinen besonderen baulichen Aufwand.

Wird eine Rückschaltung durch Umlegen des Bereichswahlhebels in eine untere Stellung, z. I). S oder L erzwungen, so kann bei Leergasstellung der Drosselklappe der Antriebsmotor nicht an Drehzahl aufholen, wenn die Kupplung des auszuschaltenden Ganges gelöst wird. Die oben beschriebene Steuerung würde also in einem solchen Fall unwirksam bleiben. Für diesen Fall der sogenannten Bremsschaltung wird nach einem erfindungsgeinäßen Vorschlag das Magnetventil durch eine Vorrichtung für eine erzwungene Rückschaltung betätigt. Hierfür wird im einzelnen mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Magnetventil mit dem Ausgang eines NOR-Gliedes verbunden ist, an dessen erstem Eingang der Impulsgeber bzw. Vergleicher und an dessen zweiten Eingang die erwähnte Vorrichtung für die erzwungene Rückschaltung liegt. Im Prinzip wäre hier auch ein ODER-Glied denkbar. Jedoch ist es zweckmäßig, den Ausgang eines solchen ODER-Gliedes y,u negieren, d. h. , wenn dann ein Signal für

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Tromraelstillstand oder Bremsrückschaltung vorliegt, dann fällt die Spannung am Hagnetventil ab und die Löseseite des Bremsbandcolbens wird entlastet, üies hat den Vorteil, daß das Bremsband bei Spannungsausfall, z. B. Kabelbruch, sofort voll geschaltet und so eine Zerstörung vermieden wird, auch, wenn damit dann ein Schaltstoß verbunden wäre.

Ein weiterer Vorschlag der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Vorrichtung für eine erzwungene Rückschaltung zwei Schaltorgane aufweist, deren jedes beim Betätigen des Wählhebels in einen unteren Bereich (z. B. S oder L) schließbar ist und daß jedes Schaltorgan mit dem Eingang eines ODER-Gliedes verbunden ist. Anstelle von Schaltern können natürlich auch Impulsgeber oder Schwellwertschalter verwendet werden. Und schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß am Kegelglied des Antriebsmotors ein Schaltorgan angeordnet ist, welches in Stellung "Leergas" schließt und welches mit dem ersten Eingang UND-Gliedes liegt, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des ODER-Gliedes verbunden ist, und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des NOR-Gliedes in Verbindung steht.

Einzelheiten der Erfindung zeigen die Ausführungsbeispiele der Zeichnung,und zwar zeigt:

Fig. i Getriebeaufbau und Schaltschema für die Rückschaltung vom dritten in den zweiten Gang eines Drei-Gang-Getriebes und

Fig. 2 Getriebeaufbau und Schaltschema für eine andere Ausführungeform bei derselben Rückschaltung.

Nach Figur 1 besteht das Getriebe aus einer mechanischen Einheit 10 und vorgeschalteten hydrodynamischen Einheit 11. Als mechanische Einheit 10 dient ein Planetenräder-Vfechselgetriebe, welches aus zwei Planetenrädersätzen 12 und 13 besteht, deren Aufbau und deren gegenseitige Koppelung hier im einzelnen nicht interessiert. Zum Schalten der drei Gänge sind zwei

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Kupplungen l4 und 15 sowie drei Bandbremsen l6, 17 und 18 vorgesehen. Auch deren Aufbau ist im einzelnen für die Erfindung nicht interessant.

Im dritten Gang sind die beiden Kupplungen 14 und I5 eingerückt, d. h. also, beide Planetenrädersätze 12 und 13 laufen als ein einheitlicher Block um. Zum Herunterschalten auf den zweiten Gang wird nun bei dem dem Abtrieb zugeordneten Planetenrädersatz I3 die Kupplung 15 gelöst und dafür die Bremse l8 eingelegt. Damit das Bremsband 19 dieser Bremse l8 ruckfrei fassen kann, wird die Drehrichtungsumkehr am Reaktions· glied, d. h. also an der Bremstrommel 20,abgetastet. Zu diesem Zweck ist an der Bremstrommel 20 eine Verzahnung 21 angeordnet, welche einem induktiven Drehzahlgeber 22 zugeordnet ist. Der letztere löst über eine Elektronikeinheit 23 einen Schaltimpuls dann aus, wenn die Bremstrommel 20 die Drehzahl 0 aufweist, d. h. also die Drehrichtung wechseln will.

Dieser Schalt.impuls dient zur Betätigung eines Magnetventils 2k, das in einer Druckleitung 25 zum Betätigungsglied 26 der Bandbremse l8 liegt und das normalerweise sich in der dargestellten Stellung befindet. Als Betätigungsglied 26 dient ein doppelt wirkender Kolben, der durch die soeben erwähnte Leitung 25 auf seiner Entlastungsseite und über eine zweite Leitung 25a auf seiner Druckseite beaufschlagbar ist. Die letztgenannte Leitung 25a ist über ein Steuerventil 27 geführt, welches vom Kupplungsdruck an der Kupplung 15 beaufschlagbar ist.

In der dargestellten Stellung ist die Uückschaltung vom dritten in den zweiten Gang bereits durch ein nicht mehr dargestelltes Steuerventil vorbereitet worden, d. h. die Leitung 28 zur Kupplung 15 ist drucklos geworden, sodaß die Kupplung 15 ausrückt. Dadurch wird das Steuerventil 27 durch seine Feder 29 in die dargestellte Stellung bewegt, d. h. der doppelt wirkende Betätigungskolben 26 erhält über die Leitungen 25 und 25a Druck auf beiden Seiten. Infolge des Flächenunterschiedes wird eine leichte Anlagekraft am Bremsband 19 erzeugt, sodaß

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die Bremse gewissermaßen vorangelegt ist.

Wenn die Bremstrommel 20 stillsteht, wird von der Elektronikeinheit 23 ein Schaltimpuls ausgelöst, woraufhin das Magnetventil 24 in seine andere Stellung übergeht. Dadurch wird die Leitung 25 unterbrochen und die Rückseite des Betätigungskolbens 26 drucklos. Auf seiner Vorderseite bleibt aber der volle Druck stehen, sodaß nunmehr die Bremse l8 eingerückt wird. Da die Bremstrommel 20 dabei stillsteht, erfolgt dieses Einrücken ruckfrei.

Damit eine Rückschaltung auch bei Änderung der Wählhebelstellung erfolgen kann, ist die Leitung JO zum Magnetventil an den Ausgang eines NOR-Gliedes 31 angeschlossen, an deren ersten Eingang 32 die bereits beschriebene ElektrOnikeinheit 23 liegt und deren zweiter Eingang 33 mit einer Vorrichtung für eine erzwungene Rückschaltung in Verbindung steht. Die letztere enthält ein UND-Glied 351 an dessen erstem Eingang ein Leergasschalter 37 liegt, der in der Leergasstellung geschlossen ist bzw. einen Impuls abgibt. Am zweiten Eingang 38 liegt ein ODER-Glied 391 dessen beide Eingänge mit je einem Schalter kO und kl für die beiden Wählhebelstellungen S und L verbunden sind.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung Jk geht aus der Zeichnung an sich bereits hervor. An ihrem Ausgang 42 erscheint ein Impuls, wenn entweder die Wählhebelstellung S oder die Wählhebelstellung L eingeschaltet wird und sich dabei der Leergasschalter 37 in der Stellung "Leergas" befindet. Am Ausgang JO des NOR-Gliedes J\ verschwindet also jetzt ein Impuls, wenn entweder die Elektronikeinheit 23 anspricht oder die soeben beschriebene Vorrichtung 34 einen Impuls abgibt. Durch den in diesem Fall verschwindenden Impuls wird das Magnetventil 24 durch seine Feder in die andere Stellung umgeschaltet.

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Nach Figur 2 ist der Aufbau des Getriebes 10 und der Vorrichtung 3^ für die erzwungene Rückschaltung genau dieselbe. Auch das Hagnetventil 2k entspricht der Anordnung nach Figur 1. Jedoch erfolgt nun die Ermittlung des richtigen Schaltzeitpunktes für das Anlegen der Bandbremse l8 in einer anderen Art und Weise. Zu diesem Zweck ist sowohl am Eingangsglied des Getriebes 10 als auch am Ausgangaglied des Getriebes 10 je eine Verzahnung h"} und kk angeordnet. Diesen ist jeweils ein Frequenzgeber Ί5 und kC zugeordnet.

In der Elektronikeinheit hl werden zwei Spannungen gebildet, die jeweils der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl des Getriebes 10 proportional sind. Diese beiden Spannungen werden zueinander ins Verhältnis gesetzt und mit dem Übersetzungsverhältnis i des jeweils eingeschalteten Ganges verglichen. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um die Itückschaltung vom dritten in den zweiten Gang. Vergleichsgröße ist also hier das übersetzungsverhältnis des zweiten Ganges. Uenn jetzt das bereits beschriebene Spaimungs- bzw. also Drehzahlverhaltnis größer oder gleich ist diesem Übersetzungsverhältnis, so wird am Ausgang der Elektronikeinheit hl ein Impuls ausgelöst, der in der bereits beschriebenen Art und Weise über das NOR-Glied Jl die Schaltung des Hagnet-Ventils lh veranlaßt.

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Claims

- 8 -Daimler-Denz Aktiengesellschaft Daitn Stuttgart 28. Juni 1973 Ansprüche

1. Steuereinrichtung für die Rückschaltung selbsttätig V/ schaltender Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen die verschiedenen Gänge durch druckmittelbetätigte Servoorgane schaltbar sind, wobei das Servoorgan des einzuschaltenden Ganges in Bereitschaft gebracht und erst nach Ermittlung des richtigen Schaltpunktes mittels mindestens eines Fühlorgans in Abhängigkeit von diesem voll schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckleitung zum Detätigungsglied des Servoorgans des einzuschaltenden Ganges ein Magnetventil zugeordnet und mittels eines Schaltimpulses in eine den Druck auf das Betätigungsglied freigebende Stellung schaltbar ist und daß der Schaltimpuls von mindestens einem Drehzahlgeber auslösbar ist, welcher den Drehzustand eines betreffenden Getriebegliedes abtastet.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschalten einer Bandbremse (l8) an der Bremstrommel (20) oder einem damit zwangsläufig umlaufenden Teil eine Verzahnung (2l) angeordnet, dieser Verzahnung ein an sich bekannter induktiver Drehzahlgeber (22) zugeordnet und durch diesen ein Impuls bei Stillstand bzw. Drehrichtungswechsel auslösbar ist.

3· Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bremstrommel zwei induktive Drehzahlgeber um einen halben Impuls gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

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4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingangs- und Ausgangsglied des Getriebes (10) je eine Verzahnung (43, 44) und je ein induktiver Frequenzgeber (45, 46) angeordnet und mittels eines Frequenzspannungsumsetzers je eine der Eingangs- und der Auegangsdrehzahl proportionale Spannung gebildet ist, aus beiden Spannungen das Verhältnis gebildet und in einem Vergleicher (Elektronikeinheit 47) ein Impuls auslösbar ist, wenn dieses Verhältnis gleich oder größer ist als ein dem Übersetzungsverhältnis des jeweils eingeschalteten Ganges entsprechender Spannungswert.

5. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil(24) mit dem Ausgang eines NOR-Gliedes (31)verbunden ist, an dessen er st «to Eingang (32) der Impulsgeber bzw. Vergleicher (23, 47) und an dessen zweitem Eingang (33) eine Vorrichtung (34) für die erzwungene Rückschaltung liegt.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (34) für eine erzwungene Rückschaltung zwei Schaltorgane (40, 4l) aufweist, deren jedes beim Betätigen des Wählhebels in einen niederen Bereich (z. B. S oder L) schließbar ist und daß jedes Schaltorgan mit dem Eingang eines ODER-Gliedes (39) verbunden ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Regelglied des Antriebsmotors ein Schaltorgan (37) angeordnet ist, welches in Stellung "Leergas¹¹ schließt und welches mit dem ersten Eingang (36) eines UND-Glied (35) verbunden ist, an dessen zweitem Eingang (38) der Ausgang des ODER-Gliedes (39) liegt, und dessen Ausgang (42) mit dem Eingang (33) des NOR-Gliedes (31) in Verbindung steht.

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