DE2700548C2

DE2700548C2 -

Info

Publication number: DE2700548C2
Application number: DE2700548A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7065 Weinstadt De Will; Walter 7123 Sachsenheim De Stroh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-07
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1987-11-12
Also published as: US4253348A; FR2376973B1; DE2700548A1; JPS6115300B2; JPS5386966A; FR2376973A1; GB1586723A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsschaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Fahrzeugen mit elektronisch ge steuerten Automatikgetrieben werden in Abhängigkeit von den Stellungen des Getriebebereich-Wählhebels, der Drosselklappe, des Kickdown-Schalters und der Getriebeausgangsdrehzahl Magnetventile angesteuert, die den vom elektronischen Steuergerät bestimmten Gang einlegen. Die Umschaltpunkte von einem in den anderen Gang in Ab hängigkeit von der Drosselklappenstellung und der Getriebeausgangs drehzahl werden dabei üblicherweise in einem graphischen Schaltpro gramm dargestellt, aus dem die Grenzen für das Hoch- oder Rückschal ten ersichtlich sind. Außerdem können aus einem derartigen graphischen Schaltprogramm die Verhältnisse beim Durchtreten des Fahrpedals und Betätigung des Kickdown-Schalters entnommen werden. Bei dieser bekannten elektronischen Getriebesteuerung ist es kritisch, daß bei nicht programmgemäßer Betätigung von das Rück schalten aus einem hohen Gang in einen niedrigen Gang steuernden Magnetventilen durch Störungen am Fahrzeug, insbesondere an der elektronischen Getriebesteuerung, eine unzulässige Rückschaltung in einen niedrigen Gang erfolgt. Zwar ist es bekannt, Fahrzeuge mit einer Sicherung gegen das unbeabsichtigte Einlegen des Rückwärts ganges während der Vorwärtsfahrt auszustatten und den niedrigsten Gang des Getriebes mit einem Freilauf zu versehen, so daß bei unbe absichtigtem Rückschalten in den niedrigsten Gang das Fahrzeug aus rollt, oder gemäß der DE-OS 20 50 291 eine Schutzvorrichtung vorzu sehen, die bei hohen Drehzahlen drehzahlabhängig ein Rückschalten in einen niedereren Gang verhindert. Es können jedoch auch gefährliche Situationen auftreten, wenn sich z. B. das Fahrzeug bei hohen Ge schwindigkeiten und niedrigem Lastzustand bewegt und durch eine Störung am Fahrzeug eine Rückschaltung von dem höchsten in den nächsten niedrigeren Gang erfolgt. Das Fahrzeug wäre dann bei der hohen Geschwindigkeit einer starken Bremswirkung durch das Hoch schleppen des Motors ausgesetzt, was insbesondere bei schlechten Straßenverhältnissen in Kurven und bei Eisglätte zu Unfällen führen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsschaltung für elektronische Steuerungen und von Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen zu schaffen, die einen unbe absichtigten Gangwechsel aus einem hohen in einen niedrigeren Gang sicher verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan spruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung mit den kennzeich nenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vor teil, in dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges, der eine hohe Reisegeschwindigkeit zuläßt, eine Überwachung des Schaltzu standes des das Rückschalten aus einem hohen Gang in einen niedrigeren Gang steuernden Magnetventiles in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, dem Lastzustand des Motors und der Stellung des Kickdown-Schalters sicherzustellen. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Sicherheitsschaltung nur in einem Bereich anspricht, in dem ein Rückschalten aus einem hohen in einen niedrigeren Gang zu einer Gefährdung des Kraftfahr zeuges führen könnte.

Zeichnung

Ein Schaltprogramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung, Prinzipschaltbilder von Ausführungs formen der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung und zwei Ver läufe von Spannungen an bestimmten Punkten einer Ausführungs form der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein graphisches Schalt programm für ein Drei-Gang-Getriebe in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung α und der Getriebesausgangsdrehzahl n;

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Sicherheitsschaltung,

Fig. 3 das Prinzipschalt bild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheits schaltung,

Fig. 4 den Verlauf der Spannung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl an einem ersten Punkt des Prinzipschalt bildes nach Fig. 3;

Fig. 5 den Verlauf der Spannung in Ab hängigkeit vom Lastzustand des Motors an einem zweiten Punkt des Prinzipschaltbildes nach Fig. 3.

Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine übliche graphische Darstellung eines Schaltprogrammes für ein automatisches Drei-Gang-Getriebe. Aus dem Diagramm kann entnommen werden, bei welchem Verhält nis von Drosselklappenstellung α und Getriebeausgangsdreh zahl n ein Gangwechsel vorgenommen wird. So bezeichnet die erste Hochschaltgrenze 1 das Heraufschalten vom ersten in den zweiten Gang, die zweite Hochschaltgrenze 2 das Herauf schalten vom zweiten in den dritten Gang, die erste Rück schaltgrenze 3 das Rückschalten vom dritten in den zweiten Gang und die zweite Rückschaltgrenze 4 das Rückschalten vom zweiten in den ersten Gang. Die Anzahl der vom Getriebe durchgeschalteten Gänge kann dabei vom Fahrer an einem Wähl hebel vorgewählt werden, so schaltet beispielsweise das Ge triebe in der Stellung "1" nur den ersten Gang ein, in der Stellung "2" den ersten und den zweiten Gang und in der Stel lung "D" alle drei Gänge. Dies bedeutet, daß nur in der Wähl hebelstellung "D" der gesamte Bereich des Diagramms nach Fig. 1 durchfahren werden kann. Zusätzlich hat der Fahrer die Möglichkeit, bei Durchtreten des Fahrpedals einen Kick down-Schalter zu betätigen. Hierdurch wird eine höchstzulässige Drehzahl in einem niedrigen Gang über die aus Fig. 1 ersicht liche Begrenzung bis zur Kickdown-Grenze 5 möglich. Hierdurch kann ein Hochdrehen des Motors im nächst niedrigeren Gang be wirkt werden, auch wenn nach den Schaltgrenzen aus Fig. 1 be reits der nächst höhere Gang eingelegt sein müßte. Es kann dies jedoch ein erwünschter Fahrzustand sein, beispielsweise wenn für Überholvorgänge kurzzeitig ein erhöhtes Drehmoment be nötigt wird.

Die Umschaltung der einzelnen Gänge gemäß dem in Fig. 1 dar gestellten Fahrprogramm wird über Magnetventile gesteuert, die an die elektronische Steuerungsschaltung angeschlossen sind. Im dargestellten Beispiel eines Drei-Gang-Getriebes sind hierzu beispielsweise zwei Magnetventile nötig, wobei die Umschaltung des ersten Ganges durch das erste Magnetven til und die Umschaltung des zweiten Ganges durch das zweite Magnetventil bewirkt wird. Sind beide Magnetventile stromlos, ist der dritte Gang eingelegt. Durch Störungen in der elek tronischen Getriebesteuerung kann nun der Fall eintreten, daß das Magnetventil zur Betätigung des zweiten Ganges betätigt und dadurch ein niedrigerer Gang eingelegt wird. Hierbei kann das Einlegen des ersten Ganges durch eine Störung außer Be tracht bleiben, da der erste Gang in der Regel über einen Freilauf verfügt und das Fahrzeug bei Umschalten in den er sten Gang durch eine Störung ausrollt. Befindet sich das Fahr zeug jedoch bei hohen Getriebeaugangsdrehzahlen, d. h. hoher Reisegeschwindigkeit und niedrigem Lastzustand im dritten Gang und wird durch eine Störung das den zweiten Gang betätigende Magnetventil erregt, kommt es zu einer ungewollten Rückschal tung in den zweiten Gang und einer starken Bremswirkung auf das Fahrzeug. Bei normalem Fahrzeugbetrieb wird das Magnetventil zur Betätigung des zweiten Ganges erst bei Erreichen der ersten Rückschaltgrenze 3 in Fig. 1 eingeschaltet. Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung definiert daher eine Sicherheitsgrenze 6, die gegenüber der ersten Rückschaltgrenze 3 etwas gegenüber höhe ren Getriebeausgangsdrehzahlen verschoben ist. Wird nun das die Einlegung des zweiten Ganges auslösende Magnetventil im Bereich jenseits der Sicherheitsgrenze 6 betätigt, erkennt die erfindungs gemäße Sicherheitsschaltung, daß eine Störung in der elektroni schen Getriebesteuerung vorliegt und schaltet das Magnetventil ab. Damit verbleibt das Fahrzeug im dritten Gang und es kann nicht zu einer Rückschaltung und damit einer gefährlichen Ver zögerung des Fahrzeuges kommen.

In Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung dargestellt. Ein Dreh zahlgeber 14 , beispielsweise ein mit einer an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigten Zahnscheibe gekoppelter In duktivgeber, und ein Lastzustandsgeber 15, beispielsweise ein mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekoppelter Weg geber, sind an eine Vergleichsstufe 16 angeschlossen. Die Ver gleichsstufe 16 steht in Wirkverbindung mit Schaltmitteln 12, die in der Versorgungsleitung eines das Einlegen des zweiten Ganges auslösenden Magnetventiles 10 liegt. Die Versorgungs leitung führt von einer Klemme 13, die mit positiver Betriebs spannung verbunden ist über die Schaltmittel 12, das Magnet ventil 10 und einen Schalttransistor 11 nach Masse. Der Ver bindungspunkt des Magnetventils 10 und des Schalttransistors 11 ist mit einem Eingang der Vergleichsstufe 16 verbunden. Der Schalttransistor 11 weist einen Steuereingang 110 auf. Während des normalen Betriebes des Kraftfahrzeuges sind die Schaltmit tel 12 geschlossen und das Magnetventil 10 kann in Abhängigkeit von den Stellungen des Getriebebereichs-Wählhebels, der Drossel klappe des Kickdown-Schalters und der Getriebeausgangsdrehzahl entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Schaltprogramm betä tigt werden. Hierzu wird der Schalttransistor 11 über seinen Steuereingang 110 durchgeschaltet bzw. gesperrt. Wenn der Schalttransistor 11 leitet, ist das Magnetventil 10 erregt, ist der Schalttransistor 11 gesperrt, ist das Magnetventil 10 stromlos. Entsprechend stellt sich am Verbindungspunkt zwischen dem Schalttransistor 11 und dem Magnetventil 10 eine Spannung ein, die gleich der Betriebsspannung ist, wenn das Magnet ventil 10 stromlos ist. Wird der Schalttransistor 11 durch gesteuert, sei es durch ein gewolltes Signal am Steuerein gang 110, sei es durch eine Störung oder fällt der Schalt transistor 11 durch Kurzschluß aus, liegt der Verbindungs punkt zwischen Schalttransistor 11 und Magnetventil 10 auf Masse. Wird nun in der Vergleichsstufe 16 festgestellt, daß das Verhältnis von Motordrehzahl und Lastzustand in einem Bereich im Diagramm nach Fig. 1 liegt, in dem ein Rück schalten in den zweiten Gang nicht zulässig ist und liegt die Kollektorseite des Schalttransistors 11 auf Masse, werden die Schaltmittel 12 betätigt und damit die Stromversorgung des Magnetventils 10 unterbrochen.

In Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung dargestellt. Die Vergleichsstufe 16 erhält Eingangssignale von dem Drehzahl geber 14, dem Lastzustandgeber 15, einem Kickdown-Schalter 22, einem Getriebebereich-Wählhebel 23 und der Kollektor seite des Schalttransistors 11. Die Vergleichsstufe 16 wirkt auf Schaltmittel 12, hier durch ein Schließer-Relais dargestellt, das die Stromversorgung des Magnetventils 10 von der mit der Betriebsspannung verbundenen Klemme 13 schließt bzw. unterbricht. Der Drehzahlgeber 14 ist mit einem Digital-Analog-Wandler 17 verbunden, dessen Ausgang an den ersten positiven Eingang eines Komparators 18 angeschlos sen ist. Die Spannung am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 17 sei mit U _n bezeichnet. Der zweite negative Eingang des Kompara tors 18 ist über die Schaltstrecken eines ersten Transistors 19, eines zweiten Transistors 20 und eines dritten Transistors 21 mit dem Lastzustandgeber 15 verbunden. Die Ausgangsspan nung des Lastzustandgebers 15 sei mit U _L bezeichnet. Die Basis des zweiten Transistors 20 ist mit dem Getriebebe reich-Wählhebel 23, die Basis des dritten Transistors 21 ist mit dem Kickdown-Schalter 22 verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors 19 ist über einen Widerstand 25, der Emitter des zweiten Transistors 20 ist über einen Wider stand 24 an Masse gelegt. Die Basis des ersten Transistors 19 ist über einen Kondensator 28 mit dem Kollektor des Schalttransistors 11 und über einen Widerstand 26 mit der Betriebsspannung verbunden. Der Kollektor des Schalt transistors 11 ist über einen Widerstand 27 an Masse ge legt.

In Fig. 4 ist die Ausgangsspannung U _n des Digital-Analog- Wandlers 17 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n darge stellt. Aus der Kennlinie ist zu ersehen, daß die Spannung U _n bei kleinen Motordrehzahlen einen hohen Betrag hat und bei hohen Motordrehzahlen abnimmt. In Fig. 5 ist die Aus gangsspannung des Lastzustandgebers 15 dargestellt. Wie aus der Kennlinie zu entnehmen ist, ist die Ausgangsspannung bei niedriger Last hoch und nimmt mit höherer Last ab.

Die Schaltmittel 12, die zur An- und Abschaltung der Strom versorgung des Magnetventils 10 dienen, sind dann geschlos sen, wenn sich der Komparator 18 im positiven Schaltzustand befindet. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung am posi tiven Eingang des Komparators 18 einen hohen Wert annimmt. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, ist dies für niedrige Mo tordrehzahlen der Fall. Bei hohen Motordrehzahlen nimmt die Spannung U _n ab und erreicht schließlich einen Wert, bei dem der Komparator 18 von seinem positiven Schaltzustand in den Schaltzustand 0 umkippt. Dann fällt das als Schaltmittel 12 verwendete Relais ab und unterbricht die Stromversorgung des Magnetventils 10. Auf diese Weise wirkt die Vergleichsschal tung 16 als Überdrehschutz für den Motor.

Im normalen Fahrbetrieb ist der erste Transistor 19 gesperrt und am negativen Eingang des Komparators 18 liegt die Span nung 0. Nur bei einem Schaltvorgang des Magnetventils 10 wird der Spannungssprung am Kollektor des Schalttransistors 11 über das Differenzierglied, bestehend aus den Widerständen 26 und 27 und dem Kondensator 28 auf die Basis des ersten Tran sistors 19 übertragen, der dadurch in den leitenden Zustand gerät. Vorausgesetzt, daß der zweite Transistor 20 und der dritte Transistor 21 durchgeschaltet sind, liegt nun die Ausgangsspannung U _L des Lastzustandgebers 15 am negativen Eingang des Komparators 18. Der zweite Transistor 20 ist dann durchgeschaltet, wenn der Getriebebereich-Wählhebel 23 sich in der Stellung D befindet, der dritte Transistor 21 ist dann durchgeschaltet, wenn der Kickdown-Schalter 22 nicht betätigt wird. Dies bedeutet, daß die Sicherheitsschal tung mit dem Vergleich der Werte der Motordrehzahl und des Lastzustandes nur dann eingreift, wenn das Automatikgetriebe in der Stellung D betrieben wird und kein Kickdown-Betrieb vorliegt. Sind die Transistoren 19, 20 und 21 durchgeschal tet, wird der negative Eingang des Komparators 18 mit einer hohen Spannung beaufschlagt, wenn die Brennkraftmaschine mit niedriger Last betrieben wird, die Spannung nimmt ab, wenn sich die Last erhöht. Die Zuordnung der beiden Span nungswerte für Drehzahl und Lastzustand an den Eingängen des Komparators 18 entspricht jedoch der Vorbestimmung eines Be reiches für das Verhältnis dieser beiden Werte, in dem die Sicherheitsschaltung ansprechen soll.

Das Umschaltsignal des Magnetventils 10 wird deshalb dynamisch auf die Basis des ersten Transistors 19 eingekoppelt, um eine Unterscheidung zu dem Betriebszustand mit eingelegtem zweiten Gang zu erhalten. In der Stellung D des Automatikgetriebes kann der Bereich des Verhältnisses von Motordrehzahl und Lastzustand, in dem die Sicherheitsschaltung eingreift, sowohl bei einge legtem zweiten wie drittem Gang auftreten. Ist jedoch der zweite Gang eingelegt, und damit der Schalttransistor 11 durchgeschaltet und gelangt das Verhältnis von Motordreh zahl und Lastzustand in den vorbestimmten Bereich, würde die Sicherheitsschaltung ansprechen, wenn der Schaltzustand des Magnetventils 10 statisch auf die Basis des ersten Transistors 19 eingekoppelt, d. h. konstant die Spannung 0 anliegen würde. Durch die kapazitive Kopplung ist gewährleistet, daß nur Zu standsänderungen bei eingelegtem dritten Gang ein Ansprechen der Sicherheitsschaltung ermöglichen.

Der dritte Transistor 21 ist dann durchgeschaltet, wenn der Kickdown-Schalter nicht betätigt wird. Dies bedeutet, daß der Einfluß des Lastzustandes auf die Sicherheitsschaltung dann außer Betrieb gesetzt wird, wenn das Fahrzeug in den Kickdown-Betrieb umgeschaltet wird. Wie aus dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ersichtlich, ist dies deshalb erfor derlich, weil die Sicherheitsschaltung ansprechen würde, wenn in einem bestimmten Fahrzustand im dritten Gang oberhalb der Grenze der maximalen Drosselklappenstellung auf Kickdown-Be trieb umgeschaltet würde und der zweite Gang eingelegt wer den müßte. Aus diesem Grunde wird der vom Lastzustand beein flußte Teil der Sicherheitsschaltung durch Betätigung des Kickdown-Schalters 22 außer Betrieb gesetzt, um diesen Fahr zustand zu ermöglichen.

Claims

1. Sicherheitsschaltung für elektronische Steuerungen von Automatik getrieben in Kraftfahrzeugen mit mindestens einem das Rückschalten aus einem hohen Gang in einen niedrigen Gang steuernden, von der elektronischen Steuerung angesteuerten Magnetventil und mit einem Geber für die Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei die dieser Drehzahl entsprechenden Signale einer Vergleichsstufe zu geführt werden und die Vergleichsstufe an Schaltmittel zur Steuerung von Hochschaltvorgängen in Abhängigkeit dieser Drehzahl ange schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsstufe (16) zusätzlich vom Lastzustand der Brennkraftmaschine sowie vom Schalt zustand des Magnetventils (10) abhängige Signale zugeführt werden und daß durch die Schaltmittel (12) das mindestens eine Magnetventil (10) bei Änderung des Schaltzustandes in einem vorwählbaren Bereich des Verhältnisses von Lastzustand und Drehzahl mit der Spannung be aufschlagt wird, die dem hohen Gang entspricht.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die dem hohen Gang entspricht, 0 ist.

3. Sicherheitsschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltmittel (12) von einem Komparator (18) ge steuert werden, dessen erster Eingang mit dem Drehzahlgeber (14) und dessen zweiter Eingang über die Reihenschaltung der Schaltstrecken von mindestens zwei Transistoren (19, 20) mit dem Lastgeber (15) in Wirkverbindung steht, und daß die Basen der Transistoren (19, 20) mit Spannungen beaufschlagt sind, die der Stellung eines Getriebe bereichs-Wählhebels (23) und dem Schaltzustand des Magnetventils (10) entsprechen.

4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem ersten und zweiten Transistor (19, 20) ein dritter Transistor (21) geschaltet ist, dessen Basis mit einer Spannung be aufschlagt ist, die der Stellung eines Kickdown-Schalters entspricht.

5. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, daß die Basis des einen Transistors (19) dynamisch an die Verbindungsleitung zwischen dem Magnetventil (10) und dessen Ansteuerschaltung (11) an gekoppelt ist.