DE2338122C3 - Vorrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufenwechselgetrieben, insbesondere in Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Schalten von Stufenwechselgetrieben, insbesondere in Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Handschaltgetrieben werden die Schwellen, bei denen ein Gangwechsel erfolgen soll, vom Fahrer individuell und für jeden Schaltvorgang erneut bestimmt.

Es ist eine elektronische Schaltung bekannt, welche bei Gleichheit von Antriebs- und Abtriebsdrehzahl des Getriebes einen Schaltvorgang einleitet Dabei handelt es sich jedoch lediglich um eine Einrichtung zur Feststellung der Synchronisation (DT-OS 20 36 732).

In automatischen Getrieben sind diese Schaltschwellen generell festgelegt. Diese Festlegung geschieht mittels Federn, welche beispielsweise durch drehmomentabhängige Drücke oder Kräfte eines Fliehkraftreglers beaufschlagt werden. Die Federn wirken hier als Speicher, die Federkonstanten sind die Speicherinhalte, und die Stellungen der Federn bestimmen die Schaltbefehle. Damit ist der Nachteil verbunden, daß die Schaltschwellen nur durch Umbauten am Getriebe verändert werden können und daher für jedes Getriebe nur ein Fahrprogramm möglich ist

Das Schalten bekannter Getriebeautomaten bei festgelegten Motordrehzahlen hat zur Folge, daß auch bei geringen Drehmomentreserven, beispielsweise an Steigungen, noch hochgeschaltet wird. Die nach dem Schalten wirksame größere Übersetzung kann trotz voller Motorleistung zu negativer Fahrzeugbeschleunigung führen, d. h., die Motordrehzahl sinkt ab, bis das Getriebe wieder zurückschaltet. Dieser Vorgang kann sich mehrmals wiederholen. In der DT-OS 23 36 772 wird eine Getriebesteuerung vorgeschlagen, die in Abhängigkeit von hauptsächlich der Motordrehzahl obere und untere Drehzahlwerte liefert, bei deren Überbzw. Unterschreiten ein Hoch- oder Rückschaltvorgang erfolgt, und die zur Verhinderung von Pendelschaltungen eine Eingriffsmöglichkeit von Hand vorsieht, welche eine lineare Verschiebung der Schaltpunkte bewirkt. Ein solcher Eingriff von Hand ist für einen Getriebeautomaten sinnwiedrig und kann zu falschen Schaltung».^ mit ihren nachteiligen Folgen wie verringerter Fahrieistung, höherem Kraftstoffverbrauch, größerem Verschleiß usw. führen.

:. Beispielsweise -> beim Anfahren eines unbeladenen Lastkraftwagens kann es passieren, daß beim schnell aufeinanderfolgendenrHochschalten infolge der auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen der Fahrer abwechselnd gegen das Lenkrad und gegen die s Sitzlehne gedrückt wird. Dies ist ein Nachteil bekannter Getriebeaütomfiten. ·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Schaltvorrichtung zu schaffen, welche einen stabilen Betrieb ohne Pendelschaltungen ermöglicht ι ο und welche die bekannte, von Hand durchzuführende Eingriffsmöglichkeit automatisch so steuert, daß auch in ungünstigen Betriebszuständen die maximale Leistung übertragen werden kann, welche die zur Verfügung stehende Drehmomentreserve feststellt und daraus entscheidet, ob ein Hochschalten bei Vollgas sinnvoll ist, und welche beim Anfahren mit wenig Last die Schaltbefehle zeitlich so weit vorverlegt, um das unangenehme Rucken beim mehrmaligen kurz aufeinanderfolgenden Schalten zu verhindern, welche also die Schaltpunkte den jeweiligen Betriebsbedingungen optimal anpaßt und einen schonenderen Betrieb des Getriebes sowie eine bessere Motorausnutzung als mit bisherigen Mitteln gewährleistet und die Möglichkeit eröffnet, automatische Getriebe mit mehr als vier bzw. sechs Gängen mit vertretbarem Aufwand herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Speichereinheit ein an sich bekannter programmierbarer Festwertspeicher vorgesehen ist, in dem zusätzlich für jeden Gang Beschleunigungsgrenzwerte gespeichert sind, daß eine Beschleunigungs-Vergleichseinheit vorgesehen ist, in welcher diese Beschleunigungs-Grenzwerte mit der jeweiligen Beschleunigung der Abtriebswelle vergleichbar sind und beim Überbzw. Unterschreiten der Grenzwerte Beschleunigungs- signale auslösbar und der elektronischen Steuereinheit zuführbar sind, und daß im Festwertspeicher zusätzliche Abtriebsdrehzahl-Grenzwerte speicherbar und an die Drehzahl-Vergleichseinheit ausgebbar sind, welche dem Drehmoment, dem eingelegten Gang und den Beschleunigungssignalen zugeordnet sind

Durch die Messung der Beschleunigung der Abtriebswelle und Vergleich mit der jeweiligen Situation angepaßten Grenzwerten ist die Feststellung der vorhandenen Drehmomentreserven möglich, das Auftreten unerwünschter Pendelschaltungen bei zu geringen Drehmomentreserven wird automatisch unterdrückt Ebenfalls durch Beschleunigungsvergleich werden die Schaitpunkte beim Anfahren nut geringer Last zeitlich um die Schaltverzögerung vorverlegt und das so anangenehme Rucken wird dadurch verhindert Durch die voll digitale Arbeitsweise ist die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der erfmdungsgeraäßen Vorrichtung wesentlich erhöht und die Schwierigkeiten beim Bau automatischer Getriebe sind auf den Teil der mechamsehen Kraftübertragung (im allgemeinen mittels Zahnrädern) beschränkt Die Anwendung eines digitalen Speichers schließlich ermöglicht verschiedene, auf den jeweiligen Betriebsfall — Einfahren, treibstoffsparende Fahrweise, Fahren ohne Last oder voUbeladen usw. — abgestimmte, voneinander völlig unabhängige Fahrpro-

Weitere Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung zu entnehmen. For die Gegenstände der Patentansprüche 7 bis 16 and 18 wird kein selbständiger Schatz begehrt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Vorrichtung.

Fig. 2 die im Festwertspeicher gespeicherten Schaltkennlinien für einen Gangwechsel, ^: Fi g. 3 ein Schaltbild der Drehzahlvergleichsemheit,

F ig. 4a dazugehörige Impulsdiagramme über die Zeit beim Hochschalten; ,

F i g. 4b dasselbe beim Rückschalten,

F i g. 5 ein Schaltbild der Beschleunigungsvergleichseinheit,

F i g. 6 ein Impulsdiagramm zum Ablauf des Beschleunigungsvergleichs,

F i g. 7 ein Schaltbild der Gangüberwachungsvorrichtung und

F i g. 8 ein Impulsdiagramm zum Ablauf der Gangüberwachung.

Bei dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Steuerschaltung für ein vollautomatisches Sechsganggetriebe z. B. für Nutzfahrzeuge. F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerschaltung.

Als digitale Eingangsgrößen werden eingegeben: Wählhebelstellung Wi Drehmoment Mi, Abregelpunkt der Einspritzpumpe SR, Antriebsdrehzahl fan, Abtriebsdrehzahl /ab und Datensatzauswahl D.

Die einzelnen Wählhebelstellungen IW umfassen folgende Vorwärts-Gangbereiche:

Wi.	..Gl
W2.	..G1.G2
WZ.	..GlbisG3
W4.	..GlbisG4
W5.	..GlbisG5
W6.	..G3bisG6

Die Wählhebelstellungen P, N, R (gegebenenfalls R1, R 2 usw.) wirken direkt auf die Ventilansteuerung VA und werden von der Steuerschaltung nicht mit erfaßt

Das Drehmoment wird von der Fahrpedalstellung abgeleitet und diese in sechs Stufen Mi eingeteilt:

1. Drehmomentstufe M1,

2. Drehmomentstufe M 2,

3. Drehmomentstufe M 3,

4. Drehmomentstufe MA,

5. Drehmomentstufe Vollgas VG,

6. Drehmomentstufe Kickdown KD.

Die Antriebs- und Abtriebsdrehzahl f„ und ί_Λ des Getriebes werden in an sich bekannter Weise an der Antriebs- bzw. Abtriebswelle des Getriebes über induktive oder optische od. a. Frequenzgeber ermittelt und in Rechteckimpulse umgewandelt deren Frequenz der Drehzahl proportional ist

Die einzelnen Datensätze D werden je nach den Betriebsbedingungen vom Fahrer und/oder automatisch ausgewählt Die Eingangsgrößen Mi sowie die später erläuterten Größen: jeweils eingelegter Gang G, Beschleunigungssignal bH', Verzögerungssignal W?'und Rückschaltzwang RZ werden der elektronischen Steuereinheit ESE eingegeben und von ihr zur Adresse zum Ansteuern der einzelnen Speicherzellen des Festwertspeichers ROM verarbeitet Entsprechend dieser jeweiligen Adresse werden vom Festwertspeicher ROM zeitlich aufeinanderfolgend in eine Drehzahlvergleichseinheit DV ein Abtriebsdrehzahlgrenzwert zum Hochschalten fH und einer zum Rückschalten fR sowie in eine Beschleunigungsvergleichseinheit BV ein

Beschleunigungsgrenzwert bH und ein Verzögerungsgrenzwert bR eingeschrieben.

In der Drehzahlvergleichseinheit DV wird die jeweilige Abtriebsdrehzahl i,b mit den Grenzwerten fH und {R verglichen. Bei Überschreiten von fH wird ein Hochschaltsignal H', bei Unterschreiten von fR ein Rückschaltsignal ^'ausgelöst.

In der Beschleunigungsvergleichseinheit ßVwird aus der jeweiligen Abtriebsdrehzahl f,b die jeweilige Beschleunigung bzw. Verzögerung gebildet und mit den |₀ Grenzwerten öf/und bR verglichen. Je nachdem, ob die tatsächliche Beschleunigung (bzw. Verzögerung) den Grenzwert bH überschreitet oder den Grenzwert bR unterschreitet, werden von der Beschleunigungsvergleichseinheit BV ein Beschleunigungssignal bH' oder ein Verzögerungssignal bR' ausgelöst, welche der elektronischen Steuereinheit ESEzugeführt werden und die Ausgabe anderer Abtriebsdrehzahlgrenzwerte aus dem Festwertspeicher an die Drehzahlvergleichseinheit DV bewirken. Im vorliegenden Beispiel geschieht dies nur für die Drehmomentstufen Vollgas VG und Kickdown KD. Hochschaltsignal H' und Rückschaltsignal R'werden einer Wählhebelprogrammeinheit IVFf zugeführt. Dieser werden außerdem noch die Größen Wählhebelstellung W/(Wl bis W 6) und der jeweils eingelegte Gaftg G in digitaler Form zugeführt. Diese Wählhebelprogrammeinheit WPE besteht aus einem Netzwerk aus logischen Gattern. In ihr wird geprüft, ob bei Erscheinen von Hochschalt- oder Rückschaltsignalen H'. R'aus dem jeweils eingelegten Gang hoch- oder zurückgeschaltet werden kann, ohne den von der Wählhebelstellung ausgewählten Gangbereich zu verlassen. Ist dies der Fall (= Hochschalt- oder Rückschaltfreigabe) gibt die Wählhebelprogrammeinheit WPE einen Hochschaltbefehl H oder Rückschaltbefehl R an den nachfolgenden Gangspeicher GS. Ist dies jedoch nicht der Fall, d. h. würde der Gangbereich verlassen werden, so werden bei Erscheinen von Hoch- oder Rückschaltsignalen H', R keine Hoch- oder Rückschaltbefehle H. R ausgegeben ( = Hoch- oder Rückschaltsperre).

Befindet sich der tatsächlich eingelegte Gang unterhalb des ausgewählten Gangbereiches, was z. B. beim Anfahren mit W6 oder beim plötzlichen Wechsel von z. B. W 2 auf W6 eintreten kann, so werden von der Wählhebelprogrammeinheit so lange Hochschaltbefehle H gegeben, bis der niedrigste Gang des ausgewählten Gangbereiches erreicht ist (Hochschaltzwang).

Liegt der gerade eingelegte Gang oberhalb des ausgewählten Gangbereiches, z. B. nach dem Zurückschalten vom W5 auf WZ so kann nicht ohne weiteres sofort gefahrlos zurückgeschaltet werden. Für diesen Fall sind im Festwertspeicher ROM für jeden Gang untere Abtriebs-Drehzahlgrenzwerte gespeichert bei deren Unterschreiten ohne Gefahr des Überdrehens zurückgeschaltet werden darf und welche dann an die Drehzahlvergleichseinheit DV ausgegeben werden, wenn in der Wählhebetprogrammemheit WPE festgestellt wird, daß zurückgeschaltet werden maß, weil der zulässige Gangbereich überschritten ist (Rückschaltzwang RZ). Von der Wählhebelprogrammeinheit WPE wird ein Signal RZ an die elektronische Steuereinheit ESE übermittelt, welche dann die Ausgabe dieser unteren Abtriebsdrehzahlgrenzwerte veranlaßt Solange das Signal RZ .rauert werden auch keine Hochschaltbefehle H erzeugt d.h. bei Röckschaltzwang erfolgt automatisch Hochschaltsperre.

Von der Wählhebelprogrammeinheit WPE gelangen

die Hoch- und Rückschaltbefehle H, R zum Gangspeicher GS, im wesentlichen bestehend aus einem Vor-Rückwärtszähler, welcher von den Hochschaltbefehlen H vorwärts und von den Rückschaltbefehlen R rückwärts zählbar ist und dessen Zählzustand dem jeweils eingelegten Gang entspricht. Die Ausgänge des Gangspeichers sind mit der Wählhebelprogrammein heit WPE, der elektronischen Steuereinheit FSf und der Ventilansteuerung VA verbunden. Zur Ventilansteuerung VA direkt führen auch die Wählhebelstellungen Parkstellung P, Lcerlaufstellung N und der oder die Rückwärtsgänge R. Die Ventilansteuerung VA besteht im wesentlichen aus logischen Gattern, in welchen die Stellungen des Wählhebels bzw. des Gangspeichers in Ansteuersignale für elektromagnetisch gesteuerte Ventile VT, welche auf die Kupplungen und Bremsen des automatischen Getriebes wirken, umgewandelt werden.

Des weiteren ist eine Geber-Ausfallsicherung GAS vorhanden, welche bei plötzlichem Ausbleiben der Abtriebsdrehzahl /"„/, den Gangspeicher GS sperrt, so daß nicht mehr automatisch geschaltet werden kann.

Als weitere Sicherheitseinrichtung ist eine später näher beschriebene Gangüberwachungsvorrichtung GÜV, welcher die Antriebs- und die Abtriebsdrehzahl f_a„ und /jj, eingegeben werden, vorhanden, welche daraus den tatsächlich eingelegten Gang ermittelt und mit dem im Gangspeicher GS gespeicherten Gang vergleicht. Bei Nichtübereinstimmen beider Größen wird ein Störsignal Sabgegeben.

Die in der Vorrichtung benötigten Takte, Auslöseimpulse, Zeitdauern usw. werden in einem zentralen Taktgenerator ZTG erzeugt und den Gruppen zugeführt.

F i g. 2 zeigt schematisch die im Festwertspeicher ROM gespeicherte Hochschaltkennlinie 1 und Rückschaltkennlinie 2 für einen Gang. z. B. für Gang III. Links von der Kennlinie 2 liegt dann Gang II und rechts von der Kennlinie 1 liegt Gang IV. Auf der Abszisse ist die Getriebeabtriebsdrehzahl /,/» auf der Ordinate sind die Drehmomente Mi aufgetragen. Die gestrichelt gezeichneten idealen Kennlinien sind in den Drehmomentstufen zugeordneten Schritten digitalisiert In den beiden Drehmomentbereichen Vollgas VG und Kickdown KD besteht jede Kennlinie aus zwei alternativen Zweigen. Die Hochschaltkennlinie teilt sich auf in einen Zweig 3, welcher dann als oberer Abtriebsdrehzahlgrenzwert fH an die Drehzahlvergleichseinheit DV ausgegeben wird, wenn die Beschleunigung der Abtriebswelle unterhalb des für Gang Ui geltenden Beschleunigungsgrenzwerts bH liegt und in einen Zweig 4. welcher sinngemäß bei Überschreiten des Beschleunigungsgrenzwertes bH als oberer Abtriebsdrehzahlgrenzwert fH an die Drehzahlvergleichseinheit D Vausgegeben wird.

Dementsprechend teilt sich die Rückschaltkennlinie 2 in einen Zweig 5 bei Oberschreiten des Verzögerungsgrenzwertes bR durch die Verzögerung der Abtriebswelle und in einen Zweig 6 bei Nichtunterschreiten. In den beiden Drehmomentstufen VG und KD werden also bei keiner oder geringer Beschleunigung bzw. Verzögerung je ein Abtriebsdrehzahlgrenzwert aus den Kennlinienzweigen 3 und 6. bei großer Beschleunigung aus den Kennlinienzweigen 4 und 6 und bei großer Verzögerung aus den Kennlinienzweigen 3 und 5 an die Drehzahlvergleichseinheit ausgegeben. Beim Kennlinienzweig 3 ist beispielsweise beiden Drehmomentstufen der gleiche Abtriebsdrehzahlgrenzwert fa zugeordnet b/w. wird dieser durch den Abregelpunkt SR der

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Einspritzpumpe ersetzt, was durch die unterbrochene Linie im waagrechten Teil dieses Kennlinienzweiges angedeutet ist.

F i g. 3 zeigt schematisch den Aufbau der Drehzahlvergleichseinheit DV. Sie besteht im wesentlichen aus einem Rückwärtszähler ZO für den oberen Drehzahlgrenzwert fH und einem Rückwärtszähler ZU für den unteren Drehzahlgrenzwert fR. Der Drehzahlvergleichseinheit DV werden der obere Drehzahlgrenzwert fH und der untere Drehzahlgrenzwert fR aus dem Festwertspeicher ROM und die Abtriebsdrehzahl f„b zugeführt. Aus dem zentralen Taktgenerator ZTG kommen die dazu nötigen nachstehend aufgezählten Signale und Meßzeiten:

'5

EfH: Impuls zum Einschreiben des oberen Abtriebsdrehzahlgrenzwertes /Hin den Zähler ZO,

EfR: Impuls zum Einschreiben des unteren Abtriebsdrehzahlgrenzwertes fR in den Zähler ZU,

T: Meßzeit zum Rückwärtszählen der Abtriebsdrehzahl fab und

Ü: Impuls zum Übertragen des Ergebnisses.

Die Drehzahlvergleichseinheit DV gibt bei Überschreiten des oberen bzw. bei Unterschreiten des unteren Abtriebsdrehzahlgrenzwertes ein Hochschaltsignal Wbzw.ein Rückschaltsignal R'ab.

Zusammen mit Fig.4 wird nachstehend die Wirkungsweise zunächst des Zählers ZO erläutert Mit dem Erscheinen des Impulses EfH wird dem Zähler der obere Abtriebsdrehzahlgrenzwert fH aus dem Festwertspeicher ROM eingeschrieben. Dieser Wert entspricht einer Zahl von Impulsen /"„&, welche der an der Abtriebswelle angebrachte Sensor innerhalb der Meßzeit T abgeben muß, wenn die Abtriebswelle mit der diesem Wert entsprechenden Drehzahl umläuft Während dieser Meßzeit Γ wird nun der Zähler ZO mit den Impulsen von /Jz, rückwärts gezählt. Nach Ablauf der Meßzeit 7"oder, wenn er vorher den Wert Null erreicht hat, wird der Zähler angehalten, d. h., /",<, wird über ein UND-Glied 7 gesperrt. Dieses UND-Glied 7 hat drei Eingänge, deren erstem die Meßzeit T, deren zweitem die Abtriebsdrehzahl f_at und deren drittem der durch einen Inverter 8 negierte Ausgang des Zählers ZO zugeführt werden. Der Zähler ZO ist so aufgebaut daß an seinem Ausgang L-Signal erscheint wenn der Zählerstand Null ist. Die Abtriebsdrehzahl f„t gelangt also nur an aen Zähler, solange während der Meßzeit T der Wert Null nicht erreicht ist

Der Ausgang des Zählers ZO ist direkt mit dem Setzeingang /9 und über den Inverter 8 mit dem Rücksetzeingang K 9 einer bistabilen Kippstufe 9 verbunden, deren Takteingang die Impulse U zugeführt werden. Hat der Zähler ZO während der Meßzeit 7"den Wert Null erreicht d. h. den Grenzwert überschritten, dann steht am Ausgang und am Setzeingang /9 der bistabilen Kippstufe 9 bis zum Einschreiben des nächsten Grenzwertes L-Signal am Rücksetzeingang K9 0-Signal. Die bistabile' Kippstufe 9 ist ein //(-Flip-Flop, d. h, das Flip-Flop wird gesetzt und damit Hochschaitsignal H' gegeben, wenn bei Eintreffen von Oder Ausgang von ZO L-Signal führt.

Die Wirkungsweise des Zählers ZU ist identisch mit der von ZO, mit dem Unterschied, daß der Ausgang von ZU direkt mit dem Rücksetzeingang K12 einer bistabilen Kippstufe 12 und über einen Inverter 11 mit dem Setzemgang /12 von 12 und einem Eingang des UND-Gliedes 10 verbunden ist Damit wird die bistabile Kippstufe gesetzt, wenn ZU beim Eintreffen von Ü O-Signal führt, d. h. den Zählerstand Null nicht erreicht hat.

F i g. 4 zeigt den zeitlichen Ablauf des Drehzahlvergleiches in der Drehzahlvergleichseinheit DV. Mit EfH wird dem Zähler ZO der obere Abtriebsdrehzahlgrenzwert fH eingeschrieben, anschließend mit EfR dem Zähler ZU der untere Abtriebsdrehzahlgrenzwert 'fR. Während der folgenden Meßzeit Twerden beide Zähler mit f_ab rückwärts gezählt. Die Steilheit der Kurven entspricht der jeweiligen Abtriebsdrehzahl, die Kurven selbst sind Treppenkurven entsprechend einem digitalen Zählvorgang bei ganzen Zahlen, dargestellt im Kreis 13. Nach Ende der Meßzeit Γ werden mit dem Impuls Ü die beiden bistabilen Kippstufen 9,12 entsprechend den Ausgangssignalen der Zähler ZO und ZU bzw. der Vorbereitungseingänge gesetzt und damit ein Hochschaltsignal H', ein Rückschlagsignal Ä'oder keines von beiden gegeben. Mit dem nächsten Impuls EfH beginnt ein neuer Meßzyklus.

In Fig.4a sind drei Meßzyklen dargestellt. Beim ersten Meßzyklus werden dem Zähler ZO der Grenzwert /Wl, dem Zähler ZU der Grenzwert /Rl eingeschrieben. Beim anschließenden Rückwärtszählen erreicht ZO den Wert Null nicht, ZU erreicht ihn. Mit dem Signal C/werden die bistabilen Kippstufen 9 und 12 so gesetzt, daß weder ein Hochschalt- noch ein Rückschaltsignal W oder Λ erfolgt. Die Antriebsdrehzahl liegt zwischen den Grenzwerten.

Im nächsten Meßzyklus werden daher die gleichen Grenzwerte eingeschrieben. Inzwischen hat sich die Abtriebsdrehzahl erhöht, und beide Zähler erreichen den Wert Null. Mit Ü erscheint daher am Ausgang der bistabilen Kippstufe ein Hochschaitsignal H'. Dieses wird in der nicht dargestellten Wählhebelprogrammeinheit IVPf geprüft und erzeugt einen Hochschaltbefehl H, weicher den Gangspeicher GS um 1 erhöht. Beim nächsten Meßzyklus werden daher die Grenzwerte fH 2 und fR 2 für diesen höheren Gang in die Zähler eingeschrieben. Bei diesem Meßzyklus erreicht der Zähler ZO den Wert Null nicht. ZU erreicht ihn. Mit dem Impuls (!/werden die bistabilen Kippstufen 9 und 12 auf Null gesetzt, d.h. das Hochschaitsignal H verschwindet wieder. Ein Hochschaitsignal H' erschein! also immer dann, wenn der Zähler ZO den Wert Null erreicht und verschwindet nach dem Meßzyklus, bei dem er ihn nicht erreicht.

Für einen Rückschaltvorgang ist das Kriterium, daC der Zähler den Wert Null nicht erreicht. Dann wird dei Zähler ZU auf L gesetzt, d h., er gibt ein Rückschaltsi gnal R' ab. Die vorher eingeschriebenen Grenzwert« /7/3 und fR 3 werden durch die für den niedrigerer Gang /H4 und fR 4 ersetzt und beim ersten Meßzyklus bei dem ZU den Wert Null wieder erreicht verschwin det A?'wieder(s. Fi g. 4b).

F i g. 5 zeigt schematisch den Aufbau der Beschleuni gungsvergleichseinheit BV. Sie besteht im wesentlichet aus einem Vor-Rückwärtszähler ZOB für den obere! Beschleunigungsgrenzwert bH und einem Vor-Rück wärts-Zähler ZUB für den unteren Beschleunigungs grenzwert bR.

Zunächst wird der Zähler ZOB und die prinzipiell« Arbeitsweise näher beschrieben.

Die Beschleunigung der Abtriebswefle wird mit den oberen Beschleunigungsgrenzwert bH verglichen, in dem dies-ir Grenzwert dem Vor-Rückwärts-Zähle ZOB vom Festwertspeicher ROM übertragen wire Danach wird während einer festen Meßzeit TV de

<r

Zähler mit der abtriebsdrehzahlproportionalen Frequenz fab vorwärts gezählt und nach einer ebenfalls festen Pause 7Pwährend einer der Meßzeit TVgleichen Meßzeit 77? rückwärts gezählt Im Zähler steht danach die Summe aus dem Beschleunigungsgrenzwert W/und dem Differenzenquotienten der Abtriebsdrehzahlen während des Vor- und Rückwärtszählens und der Summe aus Meßzeit 77? und Pause TP.

Zählerstand Z = bH +

TV = TR, TR + TP =

Z\_

TV

IO

JTR

JLL

TV

= Impulszahl während TV = /_ui

Zl TR

— Impulszahl während TR — f_c

uf.2'

fahl ~ fahl

Z = bH + ^Hi

1 ι

Erreicht der Zähler während des Rückwärtszählens den Wert Null, so ist der jeweilige Beschleunigungsgrenzwert überschritten.

Dem Vor-Rückwärtszähler ZOB werden die Signale 7V und TR als Befehle zum Vor- oder Rückwärtszählen sowie ein Befehl EbH zum Einschreiben des oberen Abtriebsdrehzahlgrenzwertes bH in der zeitlich richtigen Dauer und Reihenfolge zugeleitet Die zu messende Abtriebsdrehzahl f„b gelangt an einen von drei Eingängen eines UND-Gliedes 14 und wird nur dann an den Eingang des Zählers ZOB durchgelassen, wenn TV oder TR, welche über ein ODER-Glied 20 miteinander verknüpf sind, dessen Ausgang den zweiten Eingang des UND-Gliedes 14 bildet L-Signal führen und gleichzeitig der Ausgang eines NAND-Gliedes 21, welcher den dritten Eingang des UND-Gliedes 14 bildet ebenfalls L-Signal führt Der Ausgang des NAND-Gliedes 21 hat immer dann L-Signal, wenn 777 und der Ausgang des Zählers ZOB nicht gleichzeitig L-Signal führen. Der Zähler ZOB ist so geschaltet daß er bei Erreichen des Wertes Null am Ausgang L-Signal führt Durch das NAND-Glied 21 wird erreicht daß der Zähler angehalten wird, wenn er beim Rückwärtszählen den Wert Null erreicht

Der Ausgang des Zählers ZOB wird dem Vorbereitungseingang /16 einer nachfolgenden, aus einem /K-Flip-Flop bestehenden bistabilen Kippstufe 16 direkt und deren anderem Vorbereitungseingang K 16 über einen Inverter 15 zugeführt An den Takteingang gelangt der Befehl ÜB, durch welchen das Flip-Flop gesetzt wird, wenn am Vorbereitungseingang /16 L-Signal ansteht Am Ausgang der bistabilen Kippstufe erscheint dann ein Hochschaltsignal bH'.

Der Aufbau des Zählers ZUB, auch die Funktionen des UND- und des NAND-Gliedes, ist identisch mit dem von ZOB, jedoch mit der Ausnahme, daß ihm der Befehl

EbR zum Einschreiben des unteren Beschleunigungswertes bR zugeführt wird und daß sein Ausgang mit dem Vorbereitungseingang K19 direkt und mit /19 über einen Inverter ί8 verbunden ist. Mit Erscheinen des Signals ÜB wird die bistabile Kippstufe 19 gesetzt und damit Rückschaltsignal bR' gegeben, wenn der Zähler beim Rückwärtszählen den Wert Null nicht erreicht hat.

Im Zähler ZUB wird geprüft, ob der untere Beschleunigungsgrenzwert bR unterschritten wird, d. h. ob eine bestimmte Verzögerung überschritten wird. Der Grenzwert bR kann als negativer Grenzwert aufgefaßt werden, bezogen auf den Nullwert, welchen der Zähler beim Hochzählen über seinen maximalen Zählerinhalt hinaus erreicht In diesem Sinne ist auch der Zählerinhalt des Zählers ZUBm F i g. 6 dargestellt

F i g. 6 zeigt ein Impulsdiagramm zum zeitlichen Ablauf der Beschleunigungsvergleichsmessung.

Es bedeutet:

EbH: Befehl zum Einschreiben von bH'm ZOB, EbR: Befehl zum Einschreiben von bR in ZUB, TV: Meßzeit und Befehl zum Vorwärtszählen,
TR: Meßzeit und Befehl zum Rückwärtszählen,
TP: Meßpause zwischen Ende von 7Vund Beginn von 77?,

ZOß.-Zählerinhalt von ZOB,
ZL/ß.Zählerinhalt yon ZUB,

ÜB: Befehl zum Obertragen des Meßergebnisses in die bistabilen Kippstufen,

bH': Beschleunigungssignal,
bR': Verzögerungssignal.

Ein Meßzyklus reicht jeweils von einem bis zum nächsten Anstieg des Befehlsimpulses EbH. Zeitlich nacheinander werden die beiden Beschleunigungsgrenzwerte bH und bR mit den Befehlen EbH und EbR in die beiden Zähler ZOB und ZUB eingeschrieben, danach werden beide Zähler gleichzeitig mit /ä* während 7V vorwärts und nach einer Pause TP während 77? rückwärts gezählt

Mit ÜB werden dann gleichzeitig beide Meßergebnisse in die bistabilen Kippstufen übertragen. In F i g. 6 sind vier ganze Meßzyklen dargestellt Im ersten Meßzyklus wird von ZOB der Wert Null nicht erreicht von ZUB erreicht, d. h„ die Abtriebswelle bzw. das Fahrzeug befindet sich im Bereich zwischen den Beschleunigungsgrenzwerten, es werden im Bereich VG bzw. KD Abtriebsdrehzahlgrenzwerte der Teilkurven 3 und 6 ausgegeben.

Im zweiten Meßzyklus erreichen beide Zähler den Wert Null nicht es erscheint ein Verzögerungssignal bR', und solange dieses dauert werden Abtriebsdrehzahlgrenzwerte der Teilkurven 3 und 5 ausgegeben. Der dritte Meßzyklus entspricht wieder dem ersten, so daß anschließend das Verzögerungssignal bR' wieder verschwindet. Im vierten Meßzyklus schließlich erreichen beide Zähler beim Rückwärtszählen den Wert Null. d. h„ es erscheint Signal bH', worauf Abtriebsdrehzahlwerte der Teilkurven 4 und 6 an die Drehzahlvergleichseinheit DV ausgegeben werden, solange bH' dauert.

F i g. 7 zeigt schematisch das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Gangüberwachungsvorrichtung GÜV.

In Fig.8 ist das dazugehörige Impulsdiagramm dargestellt Die Gangüberwachungsvorrichtung besteht aus einer unabhängigen Gangmitthingseinrichtung, deren Ergebnis mit dem Inhalt des Gangspeichers GS

2S38122

verglichen wird und bei Nichtübereinstimmen ein ^psigna|i|iiiga>L '

gna|i|iiiga>L .

^Gängennittlungselnrichtung beinhaltet einen üclgyärtszähien GQZ, "wefchef während der Zeit Vinntder Aiitriebsd/ehzahl /L, vonNull 5 üjid jwlhrend "der 2Ht IL=^g αμί der ,^MtriäjsdfehzahTl^ & wieder bis Null rückwärts gezählt w^GielÄelmpuIszahlfürAn-undAbtnebswellepro Wellenunfdrehinjg und konstante Geschwindigkeit vorausgesetzt, gilt:

IO

' f_m ^

= t_m ■ O.

Dabei ist:

t_m: Meßdauer, während der mit f_m vorwärts gezählt

wird,
tut Zeitdauer, welche der Zähler braucht, um mit /»6

rückwärts zählend, den Wert Null wieder zu erreichen,

fan, f»ν- Antriebs- bzw. Abtriebsdrehzahl, O: Getriebeübersetzung.

Je nachdem, welcher Gang eingeschaltet ist, wird also der Rückwärtszählvorgang bei konstanter Vorwärtszählzeit t_m (in F i g. 7 und 8 mit V bezeichnet) eine von der Getriebeübersetzung abhängige Zeitdauer benötigen. Für die einzelnen Gänge ist das Ende dieser Zeiten in F i g. 8 mit einem Stern gekennzeichnet, der Beginn ist jeweils der Anstieg der Impulse Ti bis Γ6. Rechnet mm noch jeweils «^e währenddes Ernjiölungsvorganees mgglicheji AadeDiagendieser Zeiten_;bei maximaler leschleunigung tom- Verzögerung hinzu, so ergeben ich daraus die iinpulsdauern Bir Ti bis Tg des

^erdendemVormGi^
Befehle V- nlr Vorwärtszählen jrad R(=V) fiir RÖCkwätfözählen aus diem zentralen Taktgenerator ZTG zugeführt Kund f_m werden an je einen Eingang eines UND-Gliedes 23. R und U an je einen Engang «ines UND-Gliedes 24 geführt. Die Ausgänge der beiden UND-Glieder bilden die Eingänge eines ODER-Gliedes 21, dessen Ausgang mit dem Zihleinsang des Zählers GUZ verbunden ist Durch diese Schaltung wird erreicht, daß während Vrm\.f„ vorwärts Und während R mit £* rückwärts gezählt wird. Der Zähler GÖZist so geschaltet, daß er bei Erreichen des Wertes Null beim Rückwärtszählen stoppt Mit Beginn des Rückwärtszählens werden vom zentralen Taktgenerator die Impulse Γ1 bis Th an eine Codierschaltung (COD} geleitet, in welcher sie auf den Code des Gangspeicherr umcodiert werden. Diese umcodierten Werte stehen am Eingang eines nachfolgenden Registerspeichers REG und werden in dem Augenblick wo der Zähler GÜZ den Wert Null erreicht und einen Impuls SP an den Registerspeicher REG abgibt, ir diesen übertragen. In Fig.S ist dieser Zeitpunkt durch eine vertikale unterbrochene linie sp dargestellt. Zi diesem Zeitpunkt sind Γ3 bis Γ6 bereits abgelaufen, nui Ti und 72 führen noch L-SignaL Dies entspricht den Gang II. In einer Vergleichsschaltung VG wird dei Inhalt des Registerspeichers REG mit dem Inhalt de« Gangspeichers GS verglichen und bei Nichtüberein stimmen beider Werte ein Störsignal Sabgegeben.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

1. Patentansprüche:

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   L. ^orrichtong zum selbsttätigen Schalten von Stufenwechselgetrieben, insbesondere in Fahrzeugen, nut einer elektronischen Steuereinheit, mit Speicherelementen, in welchen den Gängen und dem Drehmoment zugeordnete Abtriebsdrehzahl-Grenzwerte gespeichert sind, und mit einer Drehzahl-Vergleichseinheit, in welcher die jeweilige Abtriebsdrehzahl nut den Abtriebsdrehzahl-Grenz- jo werten vergleichbar ist, wobei beim Ober- bzw. Untersehreltett der Grenzwerte Hoch» bzw. Rock-, schaltsigoale auslösbar und den Betätigungsorganen des Stufenwechselgetriebes zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daßaisSpeichereanhut ein an sich bekannter programmierbarer Festwertspeicher (ROM) vorgesehen ist, in dem zusätzlich für jeden Gang Beschleunigungsgrenzwerte (bH und bR) gespeichert sind, daß eine Beschleunigungs-Vergleichseinheit (BV) vorgesehen ist, in welcher diese Beschleunigungs-Grenzwerte mit der jeweiligen Beschleunigung der Abtriebswelle vergleichbar sind und beim Ober- bzw. Unterschreiten der Grenzwerte Beschleunigungssignale (bH bzw. bR') auslösbar und der elektronischen Steuereinheit (ESE) zuführbar sind, und daß im Festwertspeicher (ROM) zusätzliche Abtriebsdrehzahl-Grenzwerte (/Hund fR) speicherbar und an die Drehzahl-Vergleichseinheit (D V) ausgebbar sind, welche dem Drehmoment (Mi), dem eingelegten Gang (G)und den Beschleunigungssignalen (bH'und bR') zugeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Vergleichseinheit (DV) aus rwei programmierbaren Rückwärtszählern (ZO und ZU) besteht, deren einem (ZO) der obere (/H₁J und deren anderem (ZU) der untere Abtriebsdrehzahl-Grenzwert (fR) einschreibbar ist daß beide Zähler gleichzeitig während einer Meßzeit (T) von Impulsen mit einer der Abtriebsdrehzahl (f&) proportionalen Frequenz rückwärtszählbar sind, und daß von der Drehzahl-Vergleichseinheit (DV) ein Hochschaltsignal (H') abgebbar ist, wenn der eine Rückwärtszähler (ZO) während des Rückwärtszählens den Wert Null erreicht, dagegen ein Rückschaltsignal (f?7abgebbar ist, wenn der andere Rückwärtszähler (ZU) während des Rückwärtszählens den Wert Null nicht erreicht.
3. 3. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs-Vergleichseinheit (BV) aus zwei programmierbaren Vor-Rückwärtszählern (ZOB und ZUB) besteht, deren einem (ZOB) der obere (bH) und deren anderem (ZUB) der untere Beschleunigungs-Grenzwert (bR) einscf.reibbar ist, daß beide Zähler gleichzeitig von Impulsen mit einer der Abtriebsdrehzahl (f,b) proportionalen Frequenz während einer ersten Meßzeit (TV) vorwärts zählbar und nach einer Pause (TP) während einer der ersten Meßzeit entsprechenden zweiten Meßzeit (TR) rückwärts zählbar sind, und daß von der Beschleunigungs-Vergleichseinheit (BV) ein erstes Beschleunigungssignal (bH') abgebbar ist, wenn der eine Vor-Rückwärtszähler (ZO^beim Rückwärtszählen den Wert Null erreicht, und ein zweites Beschleunigungssignal bR') abgebbar ist, wenn der andere Vor-Rückwärtszähler (ZUB)be\m Rückwärtszählen den Wert Null nicht erreicht.

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4. 4. Vorrichtung, insbesondere nach Ansprach 1, ijadureh gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Vergleichselnhmt (ffV) aus einem programmierbaren Rückwärtszähler besteät, der im Zeitmultiplexverfahren das OberschreiteB des oberen der das Unterschreiten des unteren, Drehzahl-Grenzwertes prüft, wobei zuerst der obere Abtriebsdrehzahl-Grenzwert (IH) einschreibbar ist, anschließend während einer Meßzeit (T) von Impulsen mit einer der Abtriebsdrehzahl (f,b) proportionalen Frequenz jjickwärts gezählt wird und ein Hochschaltsignal -(H*) abgehbar ist, wenn während des Rückwärtszähiens der Wert Null erreicht wird, und anschließend daran derselbe Ablauf mit dem unteren Abtriebsdrehzahl-Grenzwert (fR) erfolgt, wobei ein Rückschaltsignal (R") abgebbar ist, wenn während des Rückwärtszählens der Wert Null nicht erreicht wird.
5. 5. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die BeschJeunigungs-Vergleichseinheit (BV) aus einem programmierbaren Vor-Rückwärtszähler besteht der im Zeit-Multiplex-Verfahren das Überschreiten des oberen und das Unterschreiten des unteren Beschleunigungs-Grenzwertes prüft wobei zuerst der obere Beschleunigungs-Grenzwert (bH) sinschreibbar ist anschließend von Impulsen mit einer der Abtriebsdrehzahl (f»b) proportionalen Frequenz während einer ersten Meßzeit [TV)vorwärtszählbar und nach einer Pause (TP) während einer der ersten Meßzeit entsprechenden zweiten Meßzeit (TR) rückwärtszählbar ist und ein erstes Beschleunigungssignal (bH') abgebbar ist wenn der Vor-Rückwärtszähler während des Rückwärtszählens den Wert Null erreicht und anschließend daran derselbe Ablauf mit dem zweiten Beschleunigungs-Grenzwert (bR') abgebbar ist wenn während des Rückwärtszählens der Wert Null nicht erreicht wird.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wählhebelprogrammeinheit (WPE) aus logiscnen Gattern vorgesehen ist deren Eingänge in digitaler Form mindestens die Größen Wählhebelstellung (Wi), jeweils eingelegter Gang (GJl Hochschaltsignal (H')and Rückschaltsignal (R')zuführbar sind, und an deren Ausgängen Hochscha't- bzw. Rückschaltbefehle (H bzw. R) erscheinen, wenn ein Hoch- bzw. Rückschalten auf Grund der Eingangsgrößen zulässig bzw. erforderlich ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß am Ausgang der Wählhebelprogrammeinheit (WPE) Hochschaltbefehle (H) erscheinen, solange der tatsächlich eingelegte Gang unterhalb des der Wählhebelstellung (Wi) entsprechenden Gangbereiches liegt (Hochschaltzwang).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß am Eingang der Wählhebelprogrammeinheit (WPE) erscheinende Hochschaltsignale (H') an deren Ausgang Hochschaltbefehle (H) bewirken, solange nicht der höchste Gang des Gangbereiches der jeweiligen Wählhebelstellung (Wi) eingelegt ist (Hochschaltfreigabe).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Wählhebelprogrammeinheit (WPE) erscheinende Hochschalt-Signale (H') an deren Ausgang keinen Hochschaltbefehl (H) bewirken, wenn der höchste Gang des Gangbereiches der jeweiligen Wählhebelstellung (Wi) eingelegt ist (Hochschaltsperre).

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10. 10. Vorrishtung nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet, da&ajnfängang da Wählhebelprogrammeinheit (WPE) «rseheinende Rüeksojjalt-Signale {RO an deren Ausgang Rä^ch^tbeiehle (R) bewirken, solange nicht der niederste Gang des jpangbereiches der jeweiligen Wählhebelstellung j^eingelegtistiCRackschaltfiReigabe).
    :
11. 11. Vorrichtung nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet,daß am Eingang der Wählhebelprogrammeinheit (WPE) erscheinende Rückschalt-Signale (R') an deren Ausgang keinen Rüekschaltbefehl (R) bewirken, wenn der niederste Gang des Gangbereiehes der jeweiligen Wählhebelstellung (Wi) eingelegt ist (Rückschaltsperre).
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12. 12. Vorrichtung nach einem der vonhergehenden ,₅ ^Ansprüche, dadurch gekennzeiehne%daß zusätzlich im Festwertspeieher (ROM) for jeden Gang ein unterer Abtriebsdrehzahl-Grenzwert (fR) speicherbar ist und daß einerseits dieser untere Abtriebsdrehzahl-Grenzwert dem entsprechenden Rückwärtszähler (ZU) der Drehzahl Vergleichseinheit (DV) einschreibbar ist, andererseits von der Wählhebelprogrammeinheit (WPE) keine Hochschaltbefehle (H) ausgebbar sind, solange der jeweils eingelegte Gang (^oberhalb des der Wählhebelstellung (Wi) entsprechenden Gangbereiehes liegt (Rückschaltzwang).
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vor-Rückwärtszähler als Gangspeicher (GS) vorgesehen ist, der von den Hochschaltbefehlen (H) vorwärts zählbar und von den Rückschaltbefehlen (R) rückwärts zählbar ist, und dessen Ausgänge mit der elektronischen Steuereinheit (ESE) der Wählhebelprogrammeinheit (WPE) und der Ventilansteuerung (VA)der Betätigungsorgane (VT) verbunden sind.
14. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilansteuereinheit (VA)As digitale Eingangsgrößen die Zählerstellung des Gangspeichers (GS) und die Stellung (Wi) des Wählhebels eingebbar sind, und daß an ihren Ausgängen in zeitlich richtiger Reihenfolge Ansteuerimpulse für die Betätigungsorgane (V7?des Getriebes ausgebbar si>id.
15. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Taktgenerator (ZTG) vorgesehen ist, dem die für einen geordneten Ablauf benötigten Impulse und Meßzeiten entnehmbar sind.
16. 16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden j₀ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gang-Überwachungsvorrichtung (GÜV) mit einer Gangermittlungseinrichtung vorgesehen ist, welcher die Antriebs- (fan) und die Abtriebsdrehzahl (f,b) des Getriebes eingebbar sind, durch welche aus diesen Größen der jeweils eingelegte Gang ermittelbar und mit dem im Gangspeicher (GS) gespeicherten Gang (G) vergleichbar ist, und von welcher bei Nichtübereinstimmen beider Größen ein Störsignal (S) abgebbar ist.
17. 17. Vorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangermittlungseinrichtung einen Vor-Rückwärtszähler (GÜZ)aufweist, welcher während einer bestimmten Meßzeit (V) mit der g₅ Antriebsdrehzahl (f_an) vorwärts zählbar und anschließend mit der Abtriebsdrehzahl (f_ab) rückwärts zählbar ist, daß mit dem Beginn des Rückwärtstäh-

    - lens für jeden Gang ein Impuls (Tl bis T6)ausdem zentralen Taktgenerator (ZTG) mit einer dem betreffenden^fGang zugeoraneten Laufzeit startet und daß Speicherglieder (REG) vorgesehen·sind,

    -' welchen in dem Zeitpunkt, m<S deMfor-Rpekwärts*

    -' ■ zähler den Wert Null erreicht; von den; dann noch vorhandenen Impulsen (Tl bis T6) durch Uincodier

    - rung ein dem jeweils eingelegten Gang entsprechender Inhalt einschreibbar ist.
18. 18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geberausfallsicherung (GAS) vorgesehen ist, deren

    ¹ Eingang die Abtriebsdrehzahl {ifo/zuftlhrbar ist und die bei Abfall der Abtriebsdrehzahl mit einer einen bestimmten Wert übersteigenden Geschwindigkeit die Eingänge des Gangspeichers (GS) sperrt und somit ein weiteres selbsttätiges Schalten des Getriebes verhindert