DE2708621C2 - Steuerung für die Gangschaltung eines unter Last schaltenden Getriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die Erfindung geht von einer bekannten Steuerung aus (CH-PS 5 00405), bei der die Betätigung der Kupplungen oder Bremsen eines Planetenrädergetriebes über Schaltdruckregler abhängig vom Drehmoment erfolgt Zur Druckversorgung der Schaltdruckregler ist ein Hauptdruckregler vorgesehen, von dem der den Schaltdruckreglern zugeführte Druck proportional zum übertragenen Drehmoment geregelt wird. Die Schaltdruckregler sorgen dann für einen sich entsprechend überlappenden Druckaufbau bzw. Druckabsenkung in den Schaltkupplungen bzw. Schaltbremsen. Die Druckregler werden von einer elektrischen Schaltung angesteuert, an deren Eingang ein aus verschiedenen Betriebsparametern errechnetes Drehmomentsignal ansteht Der Rechner ermittelt das Drehmoment aus der Fahrpedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit der Motordrehzahl und Kick-down-Bedingungen.

Für die Gangschaliung eines unter Last schaltenden Getriebes wird eine Optimierung des Schaltvorganges angestrebt So soll der Schaltvorgang nicht zu schnell ablaufen, da die plötzliche Fahrzeugbeschleunigung einen von vielen Fahrern beanstandeten Ruck erzeugt Dauert die Schaltzeit zu lange, so steigt der Verschleiß der Reibelemente des Schaltgetriebes. Die Optimierung des Schaltvorgangs ist erläutert in F. J. Winchell und W. D. Route in »Ratio Changing the Passenger Car Automatic Transmission« Kapitel 10 in SAE-Druckschrift: »Design-Practices-Passenger Car Automatic Transmission« Copyright durch SA.E^ Inc. 1973. Insbesondere zeigt Figur 21 in Kapitel 10 die Drehzahl-, Drehmoment- und Druckänderungen öeim Hochschalten unter Last

Zum Optimieren des Gangwechsels ist es auch bekannt (US-PS 36 02 069), daß der Schaltdruck für das zu schaltende Bauteil des Getriebes proportional dem Drehmoment der Turbinenwelle ist wobei das Drehmoment an der Getriebeausgangswelle gemessen wird. Aus diesem Drehmoment wird ein Signal gewonnen, welches ein Servoventil steuert Damit wird zwar ein bestimmter Schaltdruck eingesteuert doch findet keine Regelung statt Über den Zeitpunkt des Einrückens der Kupplung sowie über den Druckaufbau selbst während des Betätigens der Kupplung sind keine Angaben gemacht Gleiches trifft auch auf eine andere bekannte Einrichtung zu (DE-AS 19 54 770), bei der ebenfalls nur der Betätigungsdruck im hydraulischen Steuerkreis gesteuert wird. Es ist also dort nur ein Hauptdruckregler vorgesehen. Die dem Turbinendrehmoment proportionale Steuerspannung wird aus der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment abhängig vom Ansaugdruck des Motors gewonnen.

Demgegenüber unterscheidet sich eine weitere bekannte Steuerung (DE-AS 22 49 107) insofern, als dort die aus dem Ansaugdruck des Motors gewonnene MotordrehmomentgroBe zu ungenau ist, so daß vorgeschlagen wird, das Drehmoment durch verschiedene Drehzahlgeber zu simulieren. Damit wird die Drehmomentübertragung der Schaltkupplung des Getriebes gesteuert. Eine Regelung findet nicht statt.

p Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde-

s§ liegende Aufgabe darin, die Steuerung der eingangs Ii geschilderten Art zu verbessern, um den Schaltvorgang zu optimieren.

Vf- Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den im

-■};. kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebep nen Merkmale gelöst

ψ, Erfindungsgemäß wird unmittelbar das abgegebene

p Drehmoment gemessen und als Parameter verwendet || da dieser Parameter am besten zum Optimieren des i| Schaltvorgangs verwendet werden kann. Abhängig von Ü dem Istwert des Drehmoments wird eine vorgegebene ft Drehmomentfunktion als Sollwert erzeugt Die Regelp einrichtung erzeugt dann abhängig von dem Soll- und ff Istwert des Drehmoments eine Regelgröße zum Regeln ].:. des Steuerventils. Erfindungsgemäß handelt es sich also Ü um eine Regelschaltung, die eine Optimierung des U Schaltvorgangs erlaubt wobei als Steuerventil vorteilhafterweise ein zweistufiges Steuerventil verwendet werden kann, das erhebliche Kostenvorteile gegenüber bisher üblichen Servoventilen besitzt

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in ■■■'■■; den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispeil der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Planetenrädergetriebe,
Fig.2 ein Planetenrädergetriebe mit Freilaufkupplung und Schaltkupplung,
F i g. 3 eine Darstellung eines Schaltverlaufes,
Fig.4 eine schematische Darstellung einer Steuerung,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung,
F i g. 6 ein Blockschaltbild ähnlich F i g. 5 mit weiteren Einzelheiten,

F i g. 7 eine Seitenansicht eines Steuerventils,
F i g. 8 einen Schnitt durch ein Steuerventil,
F i g. 9 ein Blockschaltbild des Adaptivrechners,
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung des Meßwertwandlers,

Fig. 11 ö.e Schaltung des Meßwertwandlers,
F i g. 12 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung,
Fig. 13 eine Darstellung des Schaltverlaufs beim Hochschalten und

Fig. 14 eine Darstellung des Schaltverlaufs beim Zurückschalten.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Planetengetriebe 20 zur Verwendung bei Automatikgetrieben. Das Planetengetriebe 20 stellt eine Antriebswelle 42 her. Ein Sonnenrad 21 ist mit der Welle 41 verbunden, welche die zum Automatikgetriebe führende mechanische Antriebsverbindung darstellt Das heißt die Antriebswelle 41 und das Sonnenrad 21 werden vom Motor oder einem anderen Triebwerk angetrieben. Mit dem Sonnenrad 21 steht eine Anzahl von Planetenrädern 22 in Eingriff. Ein Träger 23 ist mit der Antriebswelle 42 verbunden, wobei die Planetenräder 22 drehbar auf ihm gelagert sind und mit einem Hohlrad 24 kämmen.

F i g. 2 zeigt die schematische Darstellung einer Schaltkupplung 25, die zwischen einem stationären Teil und dem Hohlrad 24 angeordnet ist Man erkennt, daß ein Band oder ein anderes Gegenglied anstelle einer Freilaufkupplung verwendet werden kann. Die schematische Darstellung einer Schaltkupplung 26 zeigt daß sie zur Verbindung des Hohlrades 24 mit dem Sonnenrad 21 dient.

Wenn das Hohlrad 24 gegen Drehung festgehalten wird, werden die Planecenräder 22 bei angetriebenem Sonnenrad gedreht wobei ein Abtriebsmoment im ersten Gang oder bei einem ersten herabgesetzten Drehzahlverhältnis von der Abtriebswelle 42 abgegriffen weroen kann. Wenn die Gänge geschaltet oder die Drehzahlverhältnisse gewandelt werden soll, erfolgt dies durch Freigabe des Hohlrades 24 sowie durch dessen Verbindung mit dem Sonnenrad 21. Dies ergibt einen Direktantrieb zwischen Antriebs- und Abtriebswelle im zweiten Gang bzw. bei einem zweiten Drehzahlverhältnis von 1:1. Natürlich lassen sich ίο weitere Kombinationen von Planeten- und Hohlrädern vorsehen, um eine Anzahl von Drehzahlverhältnissen bei einem Automatikgetriebe zu erzeugen, doch genügt die Darstellung der F i g. 1 und 2 für eine grundlegende Erörterung. Die Freilaufkupplung 25 sperrt das Hohlrad 24 gegen Drehung in einer Richtung, um ein vermindertes Antriebsverhältnis aufzubauen, und gestattet die freie Drehung des Hohlrades 24 in der anderen Richtung. Die Kupplung 26 steht im Eingriff, um das Sonnenrad mit dem Hohlrad zu verbinden und damit das zweite Drehzahlverhältnii zu erzeugen.

Fig.3 7,eigt die beiden Kurven 30 und 31 zur Erläuterung einer Hochschaltung. Kurve 30 zeigt das Drehmoment am Getriebeausgang, Kurve 31 stellt den auf dem Kolben der Schaltkupplung wirkende;: Druck dar. Am Anfang ist das Drehmoment gleich dem mit dem Untersetzungsverhältnis multiplizierten Abtriebsmoment des Motors (unter Vernachlässigung des Wirkungsgrades), und der Druck der Schaltkupplung bleibt Null. Zum Zeitpunkt f0 wird ein Schaltbefehl ausgelöst Dieser Befehl kann vom Fahrer gegeben werden oder in bekannter Weise von einem Schaltpunktrechner her anliegen. Zwischen den Zeitpunkten 10 und 11 bleibt das Getriebe in der »Auffüllphase«, wenn die Schaltkupplung praktisch ohne Änderung des Steuerdruckes und des Drehmomentes aufgefüllt wird. Dies erfolgt deshalb, weil für den Kolben ein toter Gang oder Luft vorhanden ist selbst wenn Strömungsmittel unter Druck eingelassen wird, um die Schaltkupplung in Eingriff zu bringen. Dieses Zylindervolumen muß zuerst aufgefüllt sein, bevor ein Eingriff zwischen den R~ibelementen erfolgt Zum Zeitpunkt 11 beginnt die »statische« Phase der Schaltfolge, wenn das Gegentreibelement ein Drehmoment zu seinem zugeordneten Zahnrad oder einem anderen Bauteil aufzubringen beginnt In der statischen Phase von 11 bis (5 ändern sich Steuerdruck und Drehmoment, jedoch nicht die Motordrehzahl. Eine Schaltung q 6 (F i g. 6) ist nachstehend näher erläutert um die Betriebsverzögerung auszugleichen, die sich sonst aus der zur Auffüllung des so Kolbenvolumens erforderlichen Zeit ergeben würde, sowie auch, um die statische Phase des Schaltvorgangs zum Zeitpunkt 11 einzuleiten.

Zum Zeitpunkt (2 ist die statische Phase des Schaltvorganges halbwegs durchlaufen. Im weiteren Verlauf der Erläuterung wird es offensichtlich, daß die Steuerung einen bestimmten logischen Befehl zur Verwendung zu diesem Zeitpunkt erzeugt doch für den gegenwärtigen Stand der Erklärung ist es hinreichend anzumerken, daf der Steuerdruck zum Zeitpunkt t2 noch ansteigt und das Drehmoment noch abfällt wenn das Gegenreibelement Kraft an seinem zugeordneten Zahnrad aufzubringen beginnt Zum Zeitpunkt f 3 ist die statische Phase des Schaltvorgangs beendet, und die Freilaufkupplung ZS wird gelöst Am Punkt 32 der Drehmonrientenkui ve 30 beginnt das Drehmoment zum Zeitpunkt f3 anzusteigen, wobei dieser Zeitpunkt gleichzeitig auch das Ende der statischen Phase und den Beginn der »dynamischen« Phase des Schaltvorgangs

darstellt. Jetzt, zum Beginn der dynamischen Phase des Schaltvorgangs, ist der Regelkreis der Steuerung geschlossen wie nachstehend näher erläutert wird.

Die Änderung des Drehmomentes kann in einer kurzen mittleren oder langen Zeitspanne erfolgen. Wenn der Schaltvorgang in einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne durchgeführt wird, ergibt dies ein schlechtes »Schalt- und Kupplungsgefühl« bzw. der Fahrer spürt einen unangenehmen Ruck. Wenn sich die dynamische Phase des Schaltvorgangs über einen sehr langen Zeitraum erstreckt, werden die Bauteile einem übermäßigen Verschleiß unterworfen. Die Kurve bei 35 stellt einen Kompromiß dar. Fig. 4 zeigt eine Regelvorrichtung für die Gangschaltung eines Getriebes 20. Das Getriebe besitzt eine Antriebsverbindung für den Motor 33 sowie eine Abtriebsverbindung zur Übertragung eines Abtriebsmomentes an eine Last. Die Anlage umfaßt einen Servomotor 34, dessen Ausgang mit dem Getriebe 20 gekuppelt lsi, um die Gangscha! tung durchzuführen, wenn der Regler ein Schaltsignal abgibt. An der Abtriebswelle des Getriebes 20 ist ein Meßwert-Wandler 44 angeordnet, der ein Signal für das Ausgangsdrehmoment erzeugt, das sich abhängig vom Getriebe 20 abgegebenen Abtriebsmoment ändert. Eine als elektrische Leitung 46 gezeigte Vorrichtung ist zwischen Meßwertwandler und Servomotor gelegt, um diesem das Ausgangsdrehmomentsignal zuzuleiten, so daß er zur richtig abgestimmten Zeit das Schaltsignal an das Getriebe 20 weiterleiten kann. Der Servomotor 34 und die Leitung 46 können nach Bedarf gegen hydraulische oder mechanische Bauteile ausgewechselt werden.

F i g. 5 zeigt eine elektronische Regeleinrichtung zur Schaltung eines Automatikgetriebes 40 als Blockschaltbild. Ein Einlaß 43 liefert Druckmittel, um die Schaltkupplung zu betätigen.

Der Meßwertwandler 44 mißt das Drehmoment an der Abtriebswelle 42 und ist über Leitungen 45 und 46 mit einer Regeleinrichtung 47 und einer Drehmomentrechenschaltung 60 verbunden. Die Regeleinrichtung liefert eine Regelgröße über die Leitung 48 in Abhängigkeit von einerseits dem als Rückführungssignal auf der Leitung 46 anliegenden Istwert des Drehmoments und andererseits von einer Anzahl von logischen Befehlen, welche über eine Leitung 50 von einer Steuerschaltung 51 kommen. Die Regelgröße in der Leitung 48 gelangt an einen Impulsbreitenmodulator 52 (Treiberstufe), an welchem auch eine Anzahl von logischen Befehlen über eine Leitung 53 von der Steuerschaltung 51 her anliegt. Das Ausgangssignal des Impulsbreitenmodiilators 52 ist ein Steuersignal, das über eine Leitung 54 an einer Wicklung 55 anliegt welche Teil eines elektrohydraulischen Steuerventils 56 ist, dessen Ausgangsseite mit dem Einlaß 43 des Automaiikgetriebes verbunden ist Ein Einlaß 57 erhält in bekannter Weise ein Druckmittel von einer nicht gezeigten Pumpe.

Eine Drehmomentrechenschaltung erhält den Istwert des Drehmomentes über die Leitung 45 und erzeugt auf der Leitung 61 ein simuliertes Drehmomentwandelsignal, welches an der Steuerschaltung 51 anliegt Diese erhält auch ein Signal über eine Leitung 62 für einen Schaltpunkt um die Abgabe eines Schaltbefehls anzuzeigen. Ein Schaltfolgesignal kann erzeugt und über eine Leitung 63 der Steuerschaltung 51 eingespeist werden. Das Schaltfolgesignal in der Leitung 63 wird dann erzeugt wenn der Fahrer den Schalthebel in eine Stellung bewegt (d.h. eine Stellung wie »Parken«, »Rückwärtsgang«, »Neutral«, »Fahren« usw.), welche die Arbeitsweise eines nicht gezeigten Steuerventils ändert und der elektrischen Anlage meldet, welches Steuerventil beaufschlagt werden soll. Das Schaltpunktsignal in der Leitung 62 wird von einer nicht gezeigten Einheit abgegriffen, welche ein Signal abgibt, wenn eine Hoch- oder Zurückschaltung eingeleitet werden soll. Elektronische Einrichtungen zur Abgabe dieses Signals sind ebenfalls auf dem Markt erhältlich. An der

ίο Steuerschaltung 51 liegt das Drehmomentwandelsignal, das Schaltpunktsignal sowie das Schaltfolgesignal an (eine Erklärung il^s Schaltfolgesignals ist für die Erläuterung der Grundfunktion der Einrichtung nicht erforderlich). Die Steuerschaltung 51 gibt eine Anzahl von logischen Befehlen über die Ausgangsleitungen 50, 53 ab, um die Regeleinrichtung 47 sowie den Impulsbreitenmodulator 52 zu beaufschlagen.

Die Drehmomentrechenschaltung 60 gibt auch ein Sig"«·! für de" Drchmcmentmittelwcr* ?.n pine Leitung 71 ab, indem er den vom Meßwertwandler gelieferten Istwert über eine gegebene Zeitspanne hinweg mittelt. Der Mittelwert gelangt an einen Adaptivrechner 93, der Ausgangssignale in Abhängigkeit vom Mittelwert erzeugt. Das erste Ausgangssignal des Adaptivrechners 93 gelangt über Leitungen 92, 94 als Eingangsbefehl an die Regeleinrichtung 47. Dieses erste Ausgangssignal beeinflußt den Betrieb der Regeleinrichtung und veränder. einerseits

3" 1. die Steilheit des Anstieges der Drehmomentenkurve bei 35 (F i g. 3) und andererseits
2. den Verstärkungsgrad der Regeleinrichtung.

Das zweite Ausgangssignal des Adaptivrechners 93 gelangt über eine Leitung 95 an eine Mitkopplungsschaltung 96, die ihrerseits ein Signal über eine Leitung 101 an den Impulsbreitenmodulator 52 abgibt. Die Mitkopplungsschaltung kompensiert die Funktion des Steuerventils 56 während der erforderlichen Zeitspanne (t0~11, Fig. 3), um den Kolben vor dem Beginn der statischen Phase des Schaltvorgangs aufzufüllen. Daher verbessern der Adaptivrechner 93 und die Mitkopplungsschaltung 96 den Gesamtregelwirkungsgrad.
Fig.6 zeigt weitere Einzelheiten der elektronischen

*5 Regeleinrichtung. Die Drehmomentrechenschaltung 60 umfaßt mehrere Stufen, wobei die Leitung 45 sowohl an die Eingangsseite der Integrierstufe 65 als auch über eine Leitung 66 an einen Eingang einer Summierstufe 67 geführt ist. Die Ausgangsseite der Integrierstufe 65 gibt das integrierte Drehmomentsignal über eine Leitung 68 an einen Passivkreis 70 ab, welcher das Signal ui.. das Verhältnis l/Tfür eine Zeitteilung multipliziert, um auf einer Leitung 71 ein Signal für Drehmomentmittelwert zu erzeugen, das an der Welle 42 während der Zeitdauer T wirkt Logische Signale LC 2 liegen an der Integrierstufe 65 und Z.C3 am Speicher 72 an, wobei jedes logische Signal durch die Steuerschaltung 51 erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Speichers 72 speist dann das Signal für den Drehmomentmittelwert (für den Zeitraum T) über eine Leitung 73 in eine Passivstufe 74, welche dieses Signal mit MR multipliziert und über eine Leitung 75 ein Signal für den auf das Obersetzungsverhältnis R abgestimmten Drehmomentmittelwert abgibt Dieses auf der Leitung 75 anliegende Signal stellt das andere Eingangssignal für die Summierstufe 67 dar, weiche anschließend ein Drehmomentwandelsignal über die Leitung 61 an die Steuerschaltung 51 abgibt

Man erkennt, daß die Drehmomentrechenschaltung 60 mit vereinfachten Analogbausteinen dargestellt ist, um ein Drehmomentwandelsignal in der Leitung 61 in Abhängigkeit von einem in der Leitung 45 ankommenden Drehmomentistwert zu erzeugen. Es ist offensichtlieh, daß ein Mikroprozessor oder andere Digitalschaltungen in bekannter Weise zugeschaltet werden können, um in Abhängigkeit vom auf der Leitung 45 anliegenden Istwert ein Drehmomentwandelsignal zu erzeugen. ι ο

Ein Schaltpunktrechner 77 gibt ein Signal über die Leitung 62 an die Steuerschaltung 51 ab, wenn ein Schaltbefehl ausgelöst wird. Ebenso dient ein Schaltfolgehebel 78 in herkömmlicher Weise zur Erzeugung eines Schaltfolgesignals in der Leitung 63 für die Steuerschaltung.

Der Istwert des Abtriebsmomentes in der Leitung 46 gelangt an die Regeleinrichtung 47 und liegt zunächst an einem Rückführungsfilterkreis 80 an. Das Signal läuft über einen ersten passiven Baustein 81 sowie an eine Aktivstufe 82. Zu dieser ist ein Passivkreis 83 parallel gekoppelt. Die durch Kreise dargestellten Passivbausteine (wie 81, 83) können als feste oder regelbare Widerstände ausgeführt sein. Das Filter 80 gibt ein gefiltertes Ausgangssignal an eine Leitung 84 ab, welches an der Eingangsseite eines Speichers 85 und über eine Leitung 86 an einem Eingang einer Summierstufe 87 anliegt, die noch ein drittes Eingangssignal erhält. Das zweite Eingangssignal liegt über eine Leitung 88 vom Speicher 85 her an, welcher nicht nur das gefilterte Eingangssignal über die Leitung 84, sondern auch ein Signal LC5 von der Steuerschaltung 51 erhält Alle Signale LCI —LC5 sind Rechensignale. Wie nachstehend näher erläutert wird, werden sie in einer Zeitfolge (tO—t3, Fig.3) zur Regelung des Betriebszustandes anderer Bausteine abgegeben und nicht als Informations- oder Befehlseingangssignale für diese Bausteine. Das dritte an der Summierstufe 87 anliegende Eingangssignal kommt über eine Leitung 90 von einer Sägezahnstufe 91, die eine Integrationsstufe zur Erzeugung eines Sägezahnsignals in Abhängigkeit von einem Pegel- oder Amplitudensignal ist, das vom Adaptivrechner 93 über eine Leitung 92 kommt. Die Sägezahnstufe 91 erhält auch ein Signal LC5. Somit liefert die Summierstufe 87 ein Rückführungssignal (Istwert) in die Leitung 86 und Sollwerte zur Bestimmung der Drehmomentfunktion auf den Leitungen 88,90.

Der Adaptivrechner 93 der F i g. 6 umfaßt drei Kreise, an denen jeweils über die Leitung 71 der Drehmomentmittelwert anliegt Der Momentanwert des Drehmoments ändert sich infolge von Triebwerksschwankungen, Drehschwingungen, Radschlupf und anderen Unregelmäßigkeiten. Um einen fehlerhaften Betrieb der Anlage zu vermeiden, muß somit ein gemitteltes Signal erzeugt werden, wobei dieser Mittelwert während der Schaltfolge in einem vorgegebenen Zeitraum abgegeben werden muß. Um einen Begriff der Betriebszeiten zu vermitteln, sei bemerkt, daß die Zeit vom Punkt 11 bis zum Punkt f 2 (F i g. 3) im Millisekundenbereich liegt Aus dem Drehmomentmittelwert aus der Leitung 71 sowie aus den im Rechner gespeicherten Daten wird ein Pegelsignal auf einer Leitung 92 erzeugt, um das Drehmoment während der Schaltperiode dadurch zu regeln, daS es im allgemeinen die Steilheit des es Sägezahns der durch bei 35 (Fig.3) dargestellten Drehmomentfunktion bestimmt Auch der Adaptivrechner 93 gibt ein verstärkungsregelndes Signal an eine Leitung 94 sowie ein drittes Ausgangssignal an eine Leitung 95 ab, das der Mitkopplungsschaltung % eingespeist wird. Diese umfaßt ein erstes Passivelement 97, einen Aktivbaustein 98, an welchem nicht nur das Ausgangssignal des Bausteins 97, sondern auch ein logisches Signal LC4 anliegt; ferner umfaßt sie eine Aktivstufe 100 zur Abgabe eines Ausgangssignals an die Leitung 101. Parallel zum Integrationsglied 98 ist ein passiver Rückführungsbaustein 102 geschaltet, und eine direkte Signalverbindung ist von der Leitung 95 über eine Leitung 103 an den Eingang der Aktionsstufe 100 gelegt. Diese Mitkoppiungsschaltung ist eine Vorumschaltung zur Erzeugung eines Signals auf einer Leitung 101, um die Zeitverzögerung auszugleichen, die zur Auffüllung des Kolbeninhalts zwischen den Zeitpunkten fO und il vor den Beginn der statischen Phase der Schaltphase der Schaltfolge erforderlich ist.

Das Ausgangssignal der Mitkopplungsschaltung % gelangt über eine Leitung 101 an ein weiteres Aktivelement 104, das als ein Schalter arbeitet, der bei Anliegen eines logischen Signals LCi geschlossen ist, um ein Ausgangssignal über eine Leitung 105 an die Treiberstufe 52 (Impulsbreitenmodulator) abzugeben. Diese erhält somit vier Eingangssignale: Die Regelgröße von der Leitung 48; das Mittkopplungskompensationssignal von der Leitung 105 sowie die logischen Signale LCl und LC2 von der Steuerschaltung 51. Da das Signal LCl nur dann erzeugt und über das Kabel 53 geleitet wird, wenn durch die Bewegung des Schaltfolgehebels ein Signal entsteht, braucht dieses Signal nicht näher beschrieben zu werden.

An einem Verstärkungsregler 106 der Regeleinrichtung 47 liegt über eine Leitung 94 das verstärkungsregelnde Signal des Adaptivrechners 93 und über eine Leitung 107 ein Ausgangssignal der Summierstufe 87 an. Das Ausgangssignal des Verstärkungsreglers 106 gelangt über ein anderes passives Bauteil 108 an einen Kompensationsregelkreis der eine Aktivstufe mit dem Integrationsglied 111, einen parallel geschalteten Passivbaustein 112, ein weiterer Passivbaustein 113 zwischen der Ausgangsseite des Integrationsgliedes 111 und der Aktivstufe 114 sowie eine Leitung 115 umfaßt, welche ein Signal direkt vom Passivbaustein 108 an die Stufe 114 leitet. Die Stufe 114 speist dann die Regelgröße (Reglerausgangssignal) in den Impulsbreitenmodulator 52 ein.

Das zweistufig ausgelegte Steuerventil 56 (Fig.8) umfaßt einen Kolben 120. Legt man jedoch ein Impulsbreitenmodulationssignal von der Treiberstufe 52 zur Erregung der Wicklung 55 im Ventil an, läßt sich die V-;ntilstellung wirksam regeln, so daß eine Arbeitsweise wie bei einem stufenlos veränderlichen Ventil erreicht wird. Das Druckmittel wird Ober eine Leitung 57 eingespeist, und nachdem es eine unveränderliche öffnung 121 der ersten Stufe passiert hat, erreicht es in einer Leitung 122 den Steuerdruck der ersten Stufe. Eine regelbare öffnung 123 (Fig.6) der ersten Stufe wird durch das an der Wicklung 55 anliegende Impulsbreitenmodulationssignal geregelt Daher ist der Steuerdruck eine Funktion sowohl der unveränderlichen öffnung 121 als auch der regelbaren öffnung 123. Die andere Seite der veränderlichen öffnung 123 ist über eine Rohrleitung 135 an die Rücldaufleitung 58 angeschlossen. Der Steuerdruck herrscht in einer Leitung 124 und bewirkt die Gangschaltung.

Auch die Getriebeteile sind allgemein in Fig.6 dargestellt und in Übereinstimmung mit der allgemeinen Ansicht des Planetengetriebes der F i g. 1 und 2

gekennzeichnet. Die spezielle Ausführung des Getriebes ist von geringerer Bedeutung. Es kann ein beliebiges Getriebe mit Antrieb und Abtrieb sowie eine durch das Druckmittel in der Leitung 124 gesteuerte Gangschaltung verwendet werden.

Die F i g. 7 und 3 zeigen weitere Einzelheiten des bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel verwendeten Zweistufenventiis 56. F i g. 7 zeigt ein Ventilgehäuse 126, das mit vier Schrauben 127 an einem Ventilgehäusedekkel 128 (F i g. 8) befestigt ist F i g. 8 zeigt auch einen am rechten Ende der Spule 120 angeordneten Anschlag 130 sowie ein hängend angeordnetes Steckverbindergehäuse 131 mit zwei elektrischen Kontakten 132 (F i g. 7) zur Aufnahme der Leiter für das Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators 52, das an der Wicklung 55 anliegt.

F i g. 8 zeigt ein Magnetspulengehäuse 133 mit der Wicklung 55. Das an ihr anliegende Impulsbreitenmodu- !aticn;;ig"a! bestimmt die Arbeitsstellung eines Tauchkolbens 134 und regelt damit den Wirkquerschnitt der veränderlichen öffnung 123. Das über die Rohrleitung

57 zugeführte Druckmittel fließt nach rechts und dann abwärts am rechten Ende des Kolbens 120 vorbei, sodann nach links und abwärts zur unveränderlichen öffnung 121 der ersten Stufe. Anschließend läuft der Hauptteil des Druckmittels abwärts und nach rechts durch die Einlaßleitung 122 sowie die Innenleitung der Magnetspule. Das die Innenleitung durchlaufende Druckmittel wird über eine Auslaßöffnung 135 zurückgeführt, die an die gleiche Rücklaufleitung wie das Rohr

58 angeschlossen ist.

Ein Teil des die unveränderliche öffnung 121 der ersten Stufe durchlaufenden Druckmittels gelangt auch aufwärts durch eine Leitung 136 zu einem Ventilanschlag 137, wodurch Druck an der linken Seite des Kolbens aufgebracht wird.

F i g. 9 zeigt in vereinfachter Form die Schaltungsanordnung des Adaptivrechners 93, an welchem zwei Eingangssignale anliegen. Das erste aus der Leitung 71 ist eine Funktion des Drehmomentmittelwerts und das zweite ein logisches Signal LC3, das zu Beginn der statischen Phase des Echaltvorgangs erzeugt wird. Beispielsweise gelangt das Drehmomentsignal aus der Leitung 71 über eine gemeinsame Leitung 140 an einen ersten passiven Baustein 141, um zunächst den Verstärkungsgrad des anliegenden Signais einzustellen, welches dann über einen Pufferverstärker 142 an die Eingangsseite eines Verstärkers 143 mit regelbarem Verstärkungsgrad gelangt Die in diesem Verstärker gezeigte ansteigende Verstärkungskurve ':44 zeigt daß durch Wahl des geeigneten Bausteins ein vorgegebener Verstärkungsgrad erreicht werden kann, um die erforderliche Steilheit und damit den gewünschten Verstärkungsgrad zu erreichea Das Ausgangssignal der Stufe mit regelbarem Verstärkungsgrad 143 liegt am Eingang einer Speicherstufe 145 an. Dieser Speicher empfängt laufend das Eingangssignal der Stufe 143, und bei Anliegen des logischen Signals LC3 wird der dann vorhandene Signalpegel gespeichert und laufend an die Ausgangsleitung 92 zur Regelung des Sägezahnanstiegs der Drehmomentfunktion (F i g. 3) abgegeben. Ähnliche, durch die Buchstaben »a« und »tx< gekennzeichnete Bausteine sind zur Speicherung und zum Halten von Signalen vorgesehen, die an die Leitungen 94 und 95 gelangen, um an einen Verstärkungsregler 106 ui;d die Mitkoppelschaltung 96 angelegt zu werdea wenn das logische Signal LC 3 erzeugt wird. Zur Durchführung des Adaptivrechenvorgangs können auch andere geeignete Schaltungen verwendet werden, wobei die einzige Forderung darin besteht, daß das Drehmomentsignal auf der Leitung 71 in den verschiedenen Kanälen einzeln abgeändert werden kann, sowie darin, daß die resultierenden abgeänderten Signale bei Anliegen von LC3 zum Zeitpunkt f 1 gespeichert werden können.

Fig. 10 zeigt eine vereinfachte Zeichnung der Hauptbauteile des Meßwertwandlers 44. Es ist bekannt, daß ein Magnetfeld an einer magnetisch leitfähigen Weile aufgebaut werden kann (beispielsweise, indem ein Wechselstrom durch eine Spule geschickt wird), und daß eine Einrichtung im Anzeige des Feldes oder Magnetflusses nahe der zum Aufbau des anfänglichen Magnetfeldes benutzten Erregereinrichtung angeordnet wird. Wenn ein Drehmoment auf ein magnetisch leitfähiges Teil wie die Abtriebswelle 42 einwirkt, wird dieses Teil Bruch- und Zugkräften unterworfen, welche seine Permeabilität und damit auch das Ftußbilcl verändern. Somit kann ein Statorteil 150 mit einem äußeren ringförmigen Magnetkreis 151 einfach aus einer Anzahl von magnetisch leitenden Ringen oder Lamellen aufgebaut werden. Eine Anzahl von Polen 152 sind mit Wicklungen 153 (nur zwei Wicklungen sind gezeigt) versehen. Die Wicklungen 153 sind in Reihe geschaltet (Fig. 11) und werden von einem Wechselrichter 154 beaufschlagt. Das so aufgebaute Magnetfeld durchdringt den Teil der Welle 42 (F i g. 5). der zwischen den Polen 152 zentriert ist Ebenso ist ein zweiter Statorteil 155 mit Lamellen 156 und Polen 157 mit Wicklungen 158 vorgesehen. Auch die Wicklungen 158 sind in Reihe geschaltet und geben über Ausgangsleitungen 46a, 466 eine Anzeige der mechanischen Spannungen, die zur Erzeugung des Signals für das Drehmoment verwendet werden können. Es ist zweckmäßig, einen weiteren Statorteil 160 auf der anderen Seite des Statorteils 150 mit einem Magnetkreis 161, einer Anzahl von Polen 162 und in Reihe geschalteten Wicklungen 163 in gleicher Weise wie die anderen Anordnungen anzubringen. Es zeigt sich, daß bei nur einem magnetischen Abgriff (wie 155) ein Teil des in den Wicklungen 158, 163 induzierten Signals sich in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl ände\ t und damit eine nachteilige Fehlerkomponente in das Drehmomentsignal der Leitungen 46a, 466 einführt. Jedoch die

*5 drehzahlabhängigen Signalkomponenten in den Wicklungen 158, 163 sind praktisch gegeneinander um 180° phasenversetzt. Somit wird die drehzahlbewirkte Fehlerkomponente durch Parallelschaltung bei den in Reihe geschalteten Wicklungen 158, 163 aufgehoben, und das sich ergebende Signal liefert einen guten Istwert des Drehmomentes.

Fig. 12 ist ein vereinfachter Stromlauf plan der Steuerschaltung 51. Das in der Leitung 63 anliegende Schaltfolgesignal dient nach Durchlauf durch den Pufferverstärker 170 zur Erzeugung des Signals LCl, wenn die Betriebsbedingungen eine Zurückschaltung verlangen. Das Schaltpunktsignal in der Leitung 62 durchläuft einen weiteren Pufferverstärker 171, um das Signal LC2 zum Zeitpunkt f 0 zu erzeugen, wie es in der Idealkurve der Fig.3 und der Istkurve der Fig. 13 dargestellt ist Das Ausgangssignal des Verstärkers 171 (Fig. 12) wird über eine Festzeitverzögerungsstufe 172 geleitet, um zu einem vorgegebenen Zeitpunkt 11 das Signal LC3 zu erzeugen, welches auf die Ko!benfüllung

β⁵ bezogen ist

Das der Leitung 61 zugeführte simulierte DrehmomentwandelsignaL d-k, das durch Verarbeitung des Istwertdrehmomentsignals berechnete Sigml, liegt an

einem Eingang einer ersten Vei-gleichsstufe 173 sowie an einem Eingang einer zweiten Vergleichsstufe 174 an. Ein Potent^;ometer 175 erzeugt ein Bezugssignal, das an einer anderen Eingangsklemme der Vergleichsstufe 173 anliegt. Diese schaltet oder erzeugt das logische Signal 5 LCA bei einem Bruchteil des Drehmomentwandelsit.ials. der durch die Einsteilung des Potentiometers 175 bestimmt wird. Die Vergleichsstufe 174 erzeugt das Signal LC5 zum Zeitpunkt, an dem das Drehmomentwandelsignal in der Leitung 61 auf Null abgefallen ist ι ο

Eine allgemeine Übersicht über die Betriebsweise der Steuerung wird anhand der F i g. 13 gegeben, welche die Istwerte der verschiedenen Parameter zeigt, die in einer tatsächlichen Ausführungsform gemessen wurden. Die Kurve 180 zeigt den Betätigungsdruck des Steuerventils 56, der an die Schaltkupplung oder Schaltbremse im Automatikgetriebe übertragen wird; die Kurve 181 zeigt den vom Meßwertwandler 44 gemessenen Istwert ,w Drehmoments, ^un- -'■- "^urve --- schließlich zeigt die Änderung der Motordrehzahl während einer -L-halt folge.

Am Anfang liegt der Schaltbefehl vom Schaltpunktrechner 77 über eine Leitung 62 an der Steuerschaltung 51 an. Wie aus der Beschreibung der Fig. 12 hervorgeht, erzeugt dies das logische Signal LC2 zum Zeitpunkt /0, das am Impulsbreitenmodulator 52 anliegt ind somit unmittelbar beginnt, die Stellung des Kolbens 120 im Ventil 56 zu verändern, um die Füllung des Kolbenvolumens einzuleiten. Gleichzeitig liegt das ignal LC2 an der Integrierstufe 65 in der Drehmoment-, „-hcnschaliung 60 an, so daß sie angesteuert wird und .-.; :-;ignalpegel des Drehmomentes zu integrieren , ciiiiit. Nach Fig. 13 schwankt der Drehmomentist-1: der Kurve 181 zu diesem Zeitpunkt über- und ■ toriialb eines mittleren Pegels 184. Daher entsteht ein i.iidr.nomentwert in der Leitung 71, der auch am Eingangskreis des Adaptivrechners 93 anliegt Nach V.er durch die Festzeitverzögerungsstufe 172 bestimm-,',l Zeitdauer wird das Signal LC3 zum Zeitpunkt 11 , i g. 13) abgegeben und liegt an der Speicherstufe 72 lierDrehrromentschaltung 60 an. Damit wird der am ί ingang des Speichers 72 anstehende Wert, der den Mittelwert bildet, gespeichert und, nach Teilung durch aas Übersetzungsverhältnis R, laufend über 75 in die Sdmmierstufe 67 eingespeist. Gleichzeitig wird der !imcrt des Drehmoments laufend über die Leitung ;^; en falls in die Summierstufe 67 eingespeist Das Misgangssignal der Stufe 67 stellt die Differenz ; wischen den beiden Eingangssignalen und in der Leitung 61 das simulierte Drehmomentwandelsignal dar.

Wenn der Wert des Drehmomentwandelsignals in der Leitung 61 um einen bestimmten Prozentsatz gegenüber einem vorgegebenen Drehmomemwert differiert, der durch Einstellung des Potentiometers 175 festgestellt wird, gibt die Vergleichsstufe 173 das Signal LC4 ab. Wenn keine Einwegkupplung benutzt wird, dient das signal LC4 zur Freigabe des Reibbandes oder der -scheibe, welche dem Hohlrad 24 zugeordnet sind. Im vorliegenden Fall dient das Signal LCA zur Versorgung des Impulsbreitenmodulators 52 mit dem Mitkopplungssignal aus der Mitkopplungsschaltung 96, um das Steuerventil 56 zu regeln. Das Signal LCA liegt an der Infegricrstufe 98 der Mitkopplungsschaltung an, so daß sie beaufschlagt wird und ein Auslösesignal an die Aktivstufc 100 abgibt. Das andere Eingangssignal in die Aktivstufe 100 ist das über die Leitung 103 laufende augenblickliche Signal des Adaptivrechners 93. Zum Zeitpunkt / 2 schließt das Signal LCA auch den Schalter 104, wodurch das Ausgangssignal der Mitkopplungsschaltung 96 an den Impulsbreitenmodulator übertragen wird. Dies erfolgt etwa an der Hälfte der statischen Phase der Hochschaltfolge.

Wenn der Augenblickswert des Drehmomentwandelsignals an der Ausgangsleitung 61 auf Null abfällt, wird die Vergleichsstufe 174 umgeschaltet und erzeugt das Signal LC5. Dieses »schließt praktisch die Schleife« der gesamten Regelanlage. Das heißt, daß Signal LC5 liegt an der Speicherstufe 85 an, welche den Wert des zu Zeitpunkt

r ! !"it'jng 84 anliegenden

Drehmoments speichert Anschließend erscheint dieses Drehmoment als Ausgangssignal in der Leitung 88 und liegt an der Summierstufe 87 an, wodurch der Pegel des Punktes 185 auf der Kurve des Drehmoments bestimmt wird. Gleichzeitig bewirkt das Signal LC5 eine Ansteuerung der Integrationsstufe 91, wodurch an die Leitung 90 ein laufendes Sägezahnsignal abgegeben wird, welches die Steilheit der gestrichelten Linie 186 für den mittleren Drehmomentverlauf bestimmt, der während der dynamischen Phase der Hochschaltung erforderlich ist. Alle Ausgangssignale des Adaptivrechners wurden zum Zeitpunkt /1 erzeugt, als die statische Phase des Schaltvorgangs ausgelöst wurde, wobei die Bezugspegel für die nachfolgende Beaufschlagung der Stufen 85, 91 zum Zeitpunkt i3 festgelegt wurden. Zu diesem Zeitpunkt wurde auch das Drehmoment über die Leitung 86 der Summierstufe 87 als elektrischer Eingabebefehl in den Regelkreis eingespeist Nach Fig. 13 ändert sich dann das Drehmoment über den Verlauf der mittleren Sägerahnkurve 186, die durch die von der Stufe 91 bis zur Vollendung des Hochschaltvorgangs abgegebene Sägezahnspannung bestimmt wird. Die Stabilität des Regelkreises wird durch den Verstärkungsregler 106 bestimmt, der auf einev: durch den Adaptivrechner festgelegten Verstärkungswert arbeitet.

F i g. 14 zeigt die Änderungen der Motordrehzahl, des Drehmoments sowie des Betätigungsdrucks, wenn die Steuerung einen Zurückschaltvorgang vollzieht Diese Betriebsweise wird durch ein Signal LC1 von der Steuerschaltung 51 eingeleitet Der Druck beginnt sofort nach einer Kurve 190 abzufallen, und auch das Drehmoment fällt schnell ab, wie durch die Kurve 191 gezeigt, während die Motordrehzahl langsam nach einer Kurve 192 ansteigt Das Antriebsmoment verläuft gegen Null, und zum Zeitpunkt fl kommt die Einwegkupplung 25 in Eingriff. Das Drehmoment beginnt dann sehr schnell, auf seinen früheren Wert anzusteigen. Nach einer Oberschwingung des Drehmoments stabilisieren sich Drehmoment und Motordrehzahl wieder. Somit ist der Zurückschaltvorgang mit einer Einwegkupplung einfach und direkt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Steuerung für die Gangschaltung eines unter s Last schaltenden Getriebes mit einer elektronischen Rechenschaltung, die abhangig von dem über das Getriebe übertragenen Drehmoment eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Betätigungsdruckes eines Steuerventils für die Schaltbremsen bzw. Schaltkupplungen des Getriebes mit Signalen beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Drehmoment der Getriebeausgangswelle als Istwert abgreifender Meßwertwandler (44) vorgesehen ist, daß ein Adaptivrechner (93) is vorgesehen ist, der abhängig vom Istwert eine vorgegebene Drehmomentfunktion als Sollwert erzeugt, daß eine Steuerschaltung (51) vorgesehen ist, von der bei einer vorbestimmten, von der Betätigung eines Schaltelementes des Getriebes beim Gangwechsel hervorgerufenen Änderung des Drehmomentes ein Signal erzeugt wird, das als Befehl der Regeleinrichtung (47) zugeführt wird, die hierauf abhängig vom Soll- und Istwert eine Regelgröße erzeugt, die der elektrischen Treiberstufe (52) des Steuerventils (56) zugeführt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentrechenschaltung (60) vorgesehen ist, in der der jeweilige Istwert mit dem speicherbaren Drehmomentmittelwert vergleichbar ist, und daß von der Steuerschaltung (51) das Signal bei einer vorbestimmten Änderung des Istwertes gegenüber dem Drehinomer.-.mittelwert erzeugt wird.

3. Steuerung nach Anspruch ' und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adaptivrechner (93) der Drehmomentmittelwert zugeführt wird.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerschaltung (51) eine Zeitverzögerungsstufe (172) vorgesehen ist, die nach Auftreten eines Signals (LC 2) für einen Gangwechsel ein Signal (LC3) erzeugt, worauf der Mittelwert des Drehmoments in der Drehmomentrechenschaltung (60) gespeichert und in einer Summierstufe (67) mit dem Momentanwert des Drehmo- « ments verglichen wird.

5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Adaptivrechner (93) eine Mitkopplungsschaltung (96) angeschlossen ist, die bei einer vorbestimmten Abweichung des Mittel- so werts vom Istwert des Drehmoments durch ein von der Steuerschaltung (51) erzeugtes Signal (LC4) aktiviert wird und deren Ausgangssignal an die Treiberstufe (52) des Steuerventils (56) zum vorzeitigen Füllen der den Gangwechsel ausführenden Sahaltbremse oder Schaltkupplung geführt ist

6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (56) als Zweistufenventil und die Treiberstufe (52) als Impulsbreitenmodulator ausgelegt ist.

7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert und der Istwert einer Summierstufe (87) der Regeleinrichtung (47) zugeführt werden.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Summierstufe (87) ein Verstärkungsregler (106) angeschlossen ist, dem ferner ein vom Mittelwert des Drehmoments proportionales, im Adaptivrechner (93) erzeugtes Signal zugeschaltet ist