DE2428649A1 - Einrichtung zur steuerung einer synchronisierung eines getriebes und verfahren fuer die anwendung - Google Patents

Einrichtung zur steuerung einer synchronisierung eines getriebes und verfahren fuer die anwendung

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Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. JOACHIM STRASSE
HANAU · ROMERSTR. 19 · POSTFACH 713 · TEL: (061M) ΪΟβΟϊ / 207« · TELEQRAMME: HANAWPATENT · TELEX: 418478Ϊ pai
AUTOMOBILES M. BERLIET 14. Juni 1974
Lyon 7° (Rhone), Frankreich Str/Jg - 11 093
Einrichtung zur Steuerung einer Synchronisierung
eines Getriebes und Verfahren für die Anwendung
Die vor 1 legende"Ertindung bezieht sich auf eine Steuerung einer Synchronisation eines Fahrzeugwechselgetriebes mit
Hilfe einer mit Druckflüssigkeit oder mit Druckluft beaufschlagten ZyIi η der-KoIben-Einrichtung.
Bei dieser Art der Steuerung ist es schwierig, die Auswirkung beispieIsweise der Hydraulikeinrichtung richtig zu dosieren, um zu erreichen, daß die verschiedenen Synchronisierungsphasen korrekt ablaufen.
Es slrid verschiedene Systeme vorgeschlagen worden, um die durch die Hydraulik auf die Steuerung ausgeübte Wirkung zu dos leren.
Bei einer ersten Lösung wird zur Speisung eines Hydraulikzylinders eine Einspritzdüse verwendet. Dies führt zu einer erheblichen Verzögerung des Synchronisations-Ablaufs, und dadurch hat sich diese Lösung nicht durchgesetzt. Außerdem
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ist nachteilig, daß sich die Einspritzdüse leicht verstopft.
Wenn es sich um einen zweiseitig beaufschlagten Hydraulikkolben handelt, bewirkt der Gegendruck, der sich durch das gebremste Entweichen von Hydraulik-Flüssigkeit aus dem unbenutzten Teil des Zylinders ergibt, eine Verlangsamung des Synchronisationsvorgangs und eine Verlängerung der Gesamtzeit der Umsteuerung.
Eineaieite Lösung besteht darin, in der Zuleitung der Hydrauli kei nri chtung einen Druckverminderer anzuordnen. Dies verbessert die Arbeitsbedingungen der Synchronisationseinrichtung, macht aber das System gegenüber Veränderungen in der Viskosität des Öles empfindlich, und zwar infolge einer Verringerung der auf die Steuerung ausgeübten Kraft, und aus demselben Grund wird vielfach ein sicheres, glattes und sauberes Einrasten der Gänge unmöglich.
Die bisher nicht befriedigenden Ergebnisse haben viele Versuche zur Verbesserung zur Folge gehabt, ohne daß bisher eine zufriedenstellende Lösung gefunden wurde. Es ist deshalb erforderlich, die Hauptursachen für das schlechte Funktionieren zu erforschen:
1. Die Einheit aus HydrauIikkoIben und -zylinder samt Kolbenstange, Mitnehmer und Anschlußgabel ist diejenige Stelle, die besonderem Reibungsverschleiß unterworfen ist. Die auftretenden Reibungen verzehren viel Energie, vor allem in dem Augenblick, in dem die Bewegung einge-I ei tet w i rd.
2. Jede Verzögerung des Druckanstiegs in der Hydraul Ikeinheit bewirkt eine Zeitverschiebung zwischen dem Auslösen des Druckanstiegs und dem Wirksamwerden der Synchronisationseinrichtung. Diese Zeitverschiebung
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geht in die Gesamtzeit des Umschaltvorgangs vollständig ein, ist jedoch völlig nutzlos, weM sie zum eigentlichen Synchronisationsvorgang nicht direkt beiträgt. Aus diesem Grunde wird die Einspritzspeisedüse vollständig entwertet.
3. Die Speisung der Hydraulikeinrichtung unter vollem Druck würde eine leichte Überwindung aller anfänglichen Reibungswiderstände ermög I i chen . Ist die Einrichtung erst einmal in Bewegung, verringern sich diese Reibungswiderstände. Ist dieser Zustand erst einmal erreicht und die tatsächliche Synchronisationsarbeit beginnt, dann.ist diese gewählte Kraft zur Ausübung eines Synchronisationsmoments jedoch zu hoch. Es entsteht eine zu hohe momentane Leistung, die vermieden werden sollte. Es treten nämlich sonst auf den Synchronisationskegeln zu große Oberflächentemperaturen auf, die zur vorzeitigen Zerstörung dieser wesentlichen Teile führen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in Erkennnis der vorgenannten Fehler diese dadurch zu vermeiden, daß die verschiedenen Synchronisationsphasen zeitlich beherrscht werden, so kurz sie auch aufeinanderfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf, eine sehr schnelle Anfangsphase der Synchronisationseinrichtung zu realisieren, worauf für den tatsächlichen Beginn der eigentlichen Synchron i sationsphase eine sehr geringe Kraft vorgesehen.wird, und diese Kraft vergrößert sich wieder im weiteren Ablauf des Vorgangs. Für diesen Zweck besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus der Kombination aus
a) einer hydraulischen oder pneumatischen Einrichtung, deren freier Tel I. der Kolbenstange mit der Steuergabel der Synchronisationseinrichtung verbunden ist,
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b) einem Dreiwege-Magnetventil, welches die Zylinder- und Kolben-Einheit entweder mit einer Druckquelle oder einem Entspannungsweg verbindet, und
c) einem elektrischen Modulator, der von der Bedienungsperson den Arbeitsauftrag empfängt und über eine Spule an das Magnetventil weiterleitet, wobei ein moduliertes Signal ein mehrmaliges aufeinanderfolgendes Öffnen und Schließen des Magnetventils zur Folge hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht folglich daraus, einer Hydraulikeinrichtung oder einer Pneumatikeinrichtung eine Druckflüssigkeit bzw. Druckluft zuzuführen, deren momentaner Druck moduIiert wird, um ihn sich einem Gesetz folgend verändern zu lassen, das über die Anlege- die Einklink- und die Einrastphase des Synchronisators verteilt und zumindest zwei Maxima und ein Minimum aufweist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung,
Es zeigsn:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der ganzen erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 im Diagramm das Gesetz für die Druckveränderung in der Zylinder-Kolbeneinrichtung im Verlauf eines Synch ronisierungs- und Einrast-Vorgangs,
Fig. 3 eine Kurve der Veränderung der elektrischen Größen, die jeweils durch den Arbeitsauftrag und durch die das Magnetventil steuernden Signale erzeugt werden, und
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Fig. 4 ein Schaubild, in dem gleichzeitig die Veränderungen der'verschiedenen Steuerungsparameter für eine abgeänderte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargeste Mt sind.
Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Synchronisationsring'1, der mit einem Verschiebering 2 verbunden ist. Hierin greift eine Gabel 3, die die Verschiebung des Verschieberinges 2 in Richtung des Doppelpfeils 4 bewirkt. Ein Zylinder 5 mit Kolben und Kolbenstange 6 betätigt die Gabel 3. Ferner ist eine Sicherheitsrücklaufleitung 8 vorgesehen, die für den Kreislauf einen freien Auslaß darstellen kann, wenn es sich um eine pneumatische Zylindervorrichtung handelt. Vorgeschaltet in einer Leitung 7 ist ein Dreiwege-MagnetventiI 10, welches die Leitung 7 zum Zylinder entweder mit einer Speiseleitung 9 oder der Rücklaufleitung 8 verbinden kann. Ein elektrischer Modulator 11 empfängt einen Arbeitsauftrag, der bei 12 von einer Bedienungsperson gegeben wird. Vom Modulator 11 werden die modu-" lierten Signale in eine elektrische Spule 17 eingegeben, die das MagnetventiI 10 steuert.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Die Notwendigkeit, die Synchronisierung schnell zu bewirken, und dabei diesen Vorgang selbst mit einer geringen Kraft einzuleiten, erfordert in dem Zylinder 5 einen Druckablauf, welcher zumindest ein Maximum 13, ein Minimum 14 und ein weiteres Maximum 15 aufweist. In der grafischen Darstellung von Fig. 2 ist diese Druckänderung im Zylinder 5 als Funktion der Zeit dargestellt. Die Gesamtzeit des Vorgangs ist T und erstreckt sich von tQ bis t,. Von tQ bis t. lä-uft die Anfangs- oder Anlegephase ab. In dieser Phase wird ein eingelegter Gang ausgeklinkt und die Synchronisationseinrichtung 1 für einen anderen Gang bis zum Eingreifen gebracht. Von
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t„ bis t, findet der eigentliche Synchronisationsvorgang statt. Es ist Aufgabe, diese beiden Zeiten zu verkürzen.
Lediglich Zeit von t. bis t„ ist eine Nutzzelt. Es ist, genau gesagt, die Synchronisationsperiode.
Die grafisch© Darstellung von Fig. 2 zeigt d,ie Veränderung des Speisedrucks im Verlauf der Betriebsphasen. Die Gesamtzeit T ist gegeben. Die Leistung P ist von den Abmessungen der Synchronisationseinrichtung abhängig.
Die Formel für die Leistung kann lauten:
AWC
P =
t2 =
wobei AWC = die Änderung der kinetischen Energie, die von ·- den Trägheiten und dem Unterschied der Geschwindigkeiten der zu synchronisierenden Teile abhängig ist. Um so mehr 2 "
T nahe bei 1 sein wird, um so besser wird die Steuerung sein.
Bei zuvor beschriebenen bekannten Techniken ist es nicht möglich, bei dieser. Beziehung 2 1 über 0,5 hinauszugehen.
Gemäß der Erfindung sendet der elektrische Steuerschaltkreis 11, wenn er von 12 durch einen Arbeitsbefehl zum Einlegen eines anderen Ganges ein Signal 16 gemäß Fig. 2 erhält, ein moduliertes Signal wie beispielsweise die Signale 18, 19, zur Steuerung des Magnetventils 10. Diese Signale 18, 19, werden durch eine Folge von abwechselnden Öffnungs- und Schließungsperioden gekennzeichnet.
Die Öffnungszeiten in Fig. 3 sind (tj-t0), -i+3~+2) usw* (+2n * 1 - +2n}·
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Die Schließungszeiten sind (t^t.), (+4~+3> usw· (+2n~+2n-15"
Die Steuerungsregel für die Synch ron i sat.i onsei nri chtung 1 in Abhängigkeit von der. Zeit und in Anbetracht der Eigenschaften des Magnetventils 10 des Zylinders 5 der gesteuerten Vorrichtung wird durch Einstellen der Zeiten t«, t~, t, usw. erhaI ten.
Der elektrische Steuerungsmodulator 11 besteht aus bekannten Vorrichtungen in geeigneter und bekannter Weise, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt.
Aus Fig. 4 ergibt sich:
- oben: der Verlauf eines Arbeitsauftrags 16 gemäß Fig. 2;
- darunter: der Verlauf des bei 17 (Fig. 1) in das Speise-
■ magnetventil 10 geschickten Steuerungsauftrages und
- unten: die Druckänderung im Zylinder 5.
Es wird versucht, die Zeit (t..-t0) zu verringern, wobei ein schnelles Anlegen der Synchronisation ermöglicht wird, indem zu Beginn des Vorgangs die Steuerkraft derart begrenzt wird, daß die Synchron i sat i onsei nrt chtung 1 mit einer momentanen etwas konstanteren 'Leistung arbeitet.
Am Ende des Vorgangs kann der Druck weit über dem liegen, der in einer klassischen Steuerung tolerabel ist, wodurch der Eingriff viel sicherer wird.
In der abgeänderten Ausführungsform von Fig. 4 weist die Druckkurve ein erstes Maximum 13 im Augenblick t. während der Anlegephase A, ein erstes Minimum' 14 im Augenblick t~ kurz nach dem Beginn der Synchronisierungsphase S, ein
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zweites Maximum 21 während der Synchronisierungsphase S, ein zweites Minimum 22 am Ende der Synchronisierungsphase S und am Anfang der Einrastphase C und ein drittes Maximum 23, auf dessen Höhe der Druck dann stabil bleibt, auf.
Es ist anzumerken, daß das erste Druckmaximum 13 oberhalb vom zweiten Maximum 21 liegt, das dritte Maximum 23 oberhalb der beiden Maxima 13 und 21 liegt und der Nutzzeitraum (t„-t-) (Fig. 2) oder S (Fig. 4) über 55 % der Gesamtzeit liegt, die von der Steuerhandhabung der Gabel. 3 eingenommen wird.
Ansprüche:
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Claims (1)

  1. Ansprüche:
    Verfahren zum Steuern eines Betätigungshebels einer Synchronisationseinrichtung eines Wechselgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß eine mediumsbeaufschIagte Zy11nder-Kolbenelnrlchtung (5) auf den Betätigungshebel (3) wirkt, wobei der Mediumsdruck über die Betätigungsdauer über ein Ventil (10) mit Schließ- und Öffnungsstellungen variierbar Ist und das Medium Im übrigen unter annähernd konstantem Druck gehaIten wlrd.
    Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ZyIInderelnrlchtung (5) unter einer Druckfolge gespeist wird, die aufeinanderfolgend zumindest drei Maxima aufweist, ein erstes Maximum In der Anfangsphase (13) und ein weiteres Maximum zumindest zum Ende der Synchronisationsphase (15).
    Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Druckmaximum am Ende der Synchronisationsphase (+,) ein weiteres Maximum (t,) im Verlauf der Synchronisationsphase (S) liegt.
    Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Druckmaximum (t,) über den beiden, ersten und zweiten Maxima Ct1, t2) liegt.
    Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ende der Synchronisationsphase (S) der Druck Innerhalb der Kolbeneinrichtung (5) auf der Höhe des dritten Maximums (t,) gehalten wird, um die Verriegelung des Im Getriebe eingerasteten Ganges sicherzustellen.
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    6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
    Zeitintervall (S) der Phase der Synchronisation Innerhalb der Gesamtzeit (T) liegt, die von der Einrichtung (5) für die Steuerungshandhabung des Betätigungshebels (3) beansprucht wird.
    7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinrichtung C5) einem Druckgesetz folgend beaufschlagt wird, das
    zwei aufeinanderfolgende Maxima (13, 15) aufweist, ein erstes Maximum <13) während der Anlegephase (t--tQ) und ein zweites Maximum (15) während der Einrastphase (t,- +3) wobei dieses zweite Maximum (15) über einen Zeltabschnitt mit deutlich konstantem Druck verlängert wird.
    8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 7, dadurch
    gekennzeichnet, daß das zweite Druckmaximum (15) über dem ersten (13) liegt.
    9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1, 7 und 8, dadurch gekennzei chnet, daß der Druck während
    der ganzen Synchronisationsphase (t2~ t.) ständig vergrößert w! rd.
    10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 7, 8 und 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall (t2~ t-), welches das Druckminimum (14), das zwischen den beiden Maxima (13, 15) liegt, über 55 % der Gesamtzelt (T) liegt, die für die Steuerhandhabung erforderlich ist.
    11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinrichtung während der Synchronisations-
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    phase (t^-t.) derart arbeitet, daß die momentane Leistung, die während dieser Phase Im ganzen Synchronisator verteilt Ist, konstant gehalten wird.
    12. Vorrichtung zur Steuerung einer SynchronIslerungsbetätlgung für ein Getriebe gemäß einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzei chnet, daß sie aus einer ZyIInder-Kolbenelnheit (5), deren freier Teil (6) mit der Steuergabel (3) des Synchronisators verbunden Ist, einem Drel-Wege-MagnetventiI (10) zum Anschließen der ZyI Indereinheit (5) entweder an einen Druckmediumsvorrat (9) oder an einen Auslaßkreislauf (8) und einem elektrischen Modulator ClI) besteht, der den Arbeltsbefehl einer Bedienungsperson erhält und ϊη die Wicklung des Magnetventils (11) ein moduliertes Signal schickt, das mehrere aufeinanderfolgende öffnungen und Schließungen des MagnetventlIs (10) bewirkt.
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