DE2758651A1

DE2758651A1 - Elektronische steuerung fuer ein automatisches schaltgetriebe

Info

Publication number: DE2758651A1
Application number: DE19772758651
Authority: DE
Inventors: Alan Leonard Miller; Werner Paul Petzold
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1978-07-13
Also published as: GB1583113A; SE7800040L; SE437955B; FR2376346A1; FR2376346B1; AU3190477A; JPS5385264A; IT1089295B; DE2758651C2; NL7714587A; JPS617547B2; AU512124B2; CA1096473A; US4102222A

Description

Elektronische Steuerung für ein automatisches Schaltgetriebe

Zusammenfassung

Durch eine Steuerung wird das übersetzungsverhältnis eines automatischen Schaltgetriebes geändert, wenn das Motordrehmoment von einem Getriebeteil auf ein anderes Getriebeteil eines dreiteiligen Planetengetriebes übertragen wird. Diese Drehmomentübertragung erfolgt durch Reibungskupplungen, die durch hydraulisches Druckmittel einrückbar und ausrückbar sind, wobei keine Freilaufkupplungen verwendet werden. Es liegt ein vollständig geschlossener elektrischer Steuerkreis vor zwischen einem Wandler, der ein dem Ausgangsdrehmoment des Schaltgetriebes zugeordnetes elektrisches Signal erzeugt, und zwei Steuerventilen, durch welche der Druck änderbar ist, der durch jedes der Steuerventile jeweils bereitgestellt wird. Zwischen den Wandler und eine logische Steuerschaltung, die die logischen Befehlssignale zur Steuerung der Bauelemente in der eine geschlossene Schleife aufweisenden Steuerschaltung bereitstellt, ist ein Schaltkreis zur Berechnung des Reaktionsdrehmomentes angeordnet. Der Kreis der geschlossenen Schleife weist zwei Impulsbreitenmodulationskreise auf, welche das Arbeiten der beiden Steuerventile vorgeben. Die Steuerschaltung berechnet den Wert des zum. Schalten erforderlichen Motorbeschleunigungsdrehmomentes, zieht diesen Wert vom Wert des anfänglichen Ausgangsdrehmomentes ab, so daß der gewünschte Schaltdrehmomentpegel erhalten wird, und verwendet den gewünschten Schaltdrehmomentpegel zu Steuerung

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des Schaltvorganges.

Technischer Hintergrund der Erfindung;

Es sind schon verschiedene Steuerschaltungen vorgeschlagen worden und gebaut worden, die zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses bei automatischen Schaltgetrieben dienen. Dies erfolgt üblicherweise unter Verwendung eines Hydraulikkreises mit einer hydromechanischen Steuerventilanordnung, durch welche der Druck modifiziert wird, mit dem die verschiedenen in dem Schaltgetriebe angeordneten Reibkupplungen beaufschlagt sind, und durch welche die verschiedenen Komponenten eines Planetenzahnradsatzes wahlweise festgehalten und freigegeben werden. Z.B. kann die Abtriebswelle des Motors das Sonnenrad eines derartigen Planetengetriebes antreiben, welches zugleich auch eine Mehrzahl von Planetenrädern aufweist, die auf einem Planetenradträger drehbar angeordnet sind und zwischen dem Sonnenrad und einem äußeren ringförmigen Zahnrad angeordnet sind. Wird das äußere ringförmige Zahnrad festgeblockt, also am Drehen gehindert, so kann man das Antriebsdrehmoment von Planetenradträger mit einem ersten Drehzahlübersetzungsverhältnis abnehmen. Zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses wird das Sonnenrad mit dem äußeren ringförmigen Zahnrad verblockt, das nun nicht mehr festgebremst ist; hierdurch erhält man eine direkte Antriebsverbindung. Dies ist der Vorgang, der bei einem üblichen Hinaufschalten des Getriebes erfolgt.

Es wurden schon sehr viele Forschungsaktivitäten darauf verwandt, die Qualität des Schaltvorgangs zu optimieren. In der Regel ist es nicht vorteilhaft, wenn das Schalten innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne durchgeführt wird, da durch die rasche Änderung der Fahrzeugbeschleunigung ein Stoß erhalten wird, der sehr wohl wahrnehmbar ist und von den meisten Fahrern als unangenehm empfunden wird. Zieht man die Schaltzeit zu lange hinaus, so erhält man

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einen unerwünschten Verschleiß der Reibungskupplungen und anderer Bestandteile des Schaltgetriebes. Man erhält somit die optimale Qualität des Schaltvorganges irgendwo zwischen dem innerhalb zu kurzer Zeit durchgeführten Schaltvorgang, der zu den lästigen Schaltstößen führt, und dem über zu lange Zeit ausgedehnten Schaltvorgang, der zu einem unerwünschten Verschleiß von Getriebebauteilen führt.

Eine erhebliche Verbesserung der Steuerung beim Ändern des Übersetzungsverhältnisses automatischer Schaltgetriebe wird mit einer Steuerschaltung erreicht, welche die Aktivierung der einrückenden Reibungskupplung regelt, wobei die ausrückende Reibungskupplung durch eine Zweiwegkupplung gebildet ist, die sich automatisch löst. Die Steuerung betrifft somit nur die präzise Regelung des einrückenden Elementes bei einem dreiteiligen Planetengetriebe. Die Anordnung, mit der dieser erhebliche Vorteil erhalten wird, ist in der US-PS 4 031 782 beschrieben.

Bei einer derartigen bekannten Anordnung wird in der Regel eine steuerbare Reibungskupplung verwendet, die parallel zu der Freilaufkupplung geschaltet ist, was später noch genauer beschrieben wird. Läßt sich die Reibungskupplung präzise steuern, so kann man die Freilaufkupplung weglassen.

Durch die vorliegende Erfindung soll somit eine wirtschaftlichere Steuerung zum Schalten eines automatischen Schaltgetriebes geschaffen werden, bei dem nicht nur für die einrückende Reibungskupplung eine präzise Steuerung erhalten wird, sondern auch für die ausrückende Reibungskupplung, so daß eine Freilaufkupplung erübrigt werden kann.

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Zusammenfassung der Erfindung:

Es wird eine elektronische Steuerschaltung geschaffen, durch welche die Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines automatischen Schaltgetriebes gesteuert wird. Ein Wandler stellt das am Abtriebsteil des Getriebes bereitgestellte Drehmoment fest und erzeugt ein elektrisches Signal, das sich in Abhängigkeit von diesem Drehmoment ändert. Ein erstes Steuerventil ändert den Strömungsmitteldruck, mit dem der Antriebsabschnitt der einrückenden Reibungskupplung beaufschlagt 1st, und ein zweites Steuerventil ändert den Strömungsmitteldruck, mit den der Entlastungsabschnitt der ausrückenden Reibungskupplung beaufschlagt ist, wodurch eine Änderung des Obersetzungsverhältnisses herbeigeführt wird. Es wird ferner ein Fehlersignal erzeugt, durch welches das Arbeiten beider Steuerventile vorgegeben wird. Eine eine geschlossene Schleife aufweisende Steuerschaltung ist zwischen den Wandler und die Steuerventile geschaltet und mit dem das Drehmoment anzeigenden Signal beaufschlagt. Sie erzeugt die zum Regeln beider Steuerventile dienenden Signale in Abhängigkeit von dem dem Ausgangsdrehmoment zugeordneten Signal.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich eine Steuerschaltung für das Herunterschalten vorgesehen, durch welche die benötigten Befehlssignale erzeugt werden, die der eine geschlossene Schleife aufweisenden Steuerschaltung zugeführt werden. Auf diese Weise wird sowohl die Bewegung der einrückenden Reibungskupplung als auch die Bewegung der ausrückenden Reibungskupplung gesteuert. Dies erfolgt derart, daß man den Wert des für das Schalten benötigten Motorbeschleunigungsdrehmomentes berechnet und diesen Wert vom anfänglichen, vor dem Schalten vorliegenden Abtriebsdrehmoment subtrahiert, wodurch man den gewünschten Drehmomentpegel erhält, der während des Schaltens aufrecht-

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erhalten werden soll.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 und 2 vereinfachte Darstellungen der wichtigsten
Bestandteile eines automatischen Schaltgetriebes;

Fig. 3 eine idealisierte graphische Darstellung der Schaltcharakteristik automatischen Schaltgetriebes;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer bekannten elektronischen
Steuerung;

Fig. 5 ein teilweise schematisches Blockschaltbild, das dem von Fig. 4 ähnelt, in dem jedoch zusätzliche Einzelheiten gezeigt sind;

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Stirnseite eines Steuerventiles; Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil;

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines adaptiven Rechners der
bekannten Steuerung;

Fig. 9 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines Drehmomentgebers;

Fig. 10 eine vereinfachte schematische Darstellung des
elektrischen Schaltbildes des Drehmomentgebers;

Fig. 11 ein Blockschaltbild, in dem Einzelheiten der logischen Steuerschaltung der bekannten Steuerung gezeigt sind;

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Flg. 12 und 13 graphische Darstellungen, anhand derer die Vorgänge beim Hinaufschalten und Herunterschalten des automatischen Getriebes unter Verwendung der bekannten Steuerung erläutert werden;

Fig. 14 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung, in dem die Bauelemente zusammen mit schon in Fig. gezeigten Bauelementen der bekannten Steuerung gezeigt sind.

Fig. 15 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung für das Herunterschalten der in Fig. 14 gezeigten Steuerung; und

Fig. 16 eine graphische Darstellung, anhand derer zusammen mit den Fig. 14 und 15 das Schaltverhalten eines automatischen Getriebes mit der erfindungsgemäßen Steuerung dargelegt werden wird.

Darlegung des allgemeinen technischen Hintergrundes der Erfindung;

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Planetengetriebe 20, wie es in automatischen Schaltgetrieben verwendet wird. Das Planetengetriebe 20 kann eine Antriebsverbindung zwischen einer treibenden Welle 41 und einer getriebenen Welle 42 herstellen. Ein Sonnenrad 21 ist mit der treibenden Welle verbunden, die das mechanische Eingangsteil des automatischen Schaltgetriebes darstellt. Die treibende Welle 41 und das Sonnenrad 21 werden somit von dem Motor eines Fahrzeuges oder einem anderen Antrieb her in Bewegung gesetzt. Mit dem Sonnenrad 21 kämmen eine Mehrzahl von Planetenrädern 22, die nicht nur um ihre eigenen Achsen umlaufen können sondern auch um das Sonnenrad 21 umlaufen. Mit der getriebenen Welle 42 ist ein Planetenradträger 23

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verbunden, in dem ein jedes der Planetenräder 22 drehbar gelagert ist. Außerhalb der Planetenräder ist ein ringförmiges Zahnrad 24 angeordnet, das auf seiner innenliegenden Oberfläche mit Zähnen versehen ist, die mit den Zähnen der Planetenräder kämmen, wenn diese bezüglich des ringförmigen Zahnrades umlaufen. Wird das Sonnenrad 21 angetrieben und das ringförmige Zahnrad 24 festgebremst, so kann man das Antriebsdrehmoment ausgangsseitig am Planetenradträger 23 und der getriebenen Welle 42 abnehmen.

Fig. 2 zeigt eine Reibungskupplung 25, die eine Verbindung zwischen einem feststehenden, stationären Fahrzeugteil und dem ringförmigen Zahnrad 24 herstellen kann. Dem Fachmanne ist klar, daß ein Band oder ein anderer Bremskörper freigegeben werden kann, wenn die Aktivierung der Reibungskupplung 25 beendet wird, um das ausrückende Teil freizugeben. Aus diesem Grunde wird die Reibungskupplung 25 auch oft als Bremse bezeichnet, obwohl es sich eigentlich um eine Kupplung handelt. Eine schematisch dargestellte zweite Reibungskupplung 26 stellt im eingerückten Zustand eine Verbindung zwischen dem ringförmigen Zahnrad 24 und dem Sonnenrad 21 her, so daß diese Teile zusammen umlaufen.

Ist das ringförmige Zahnrad 24 gegen Drehung gesichert festgebremst, so laufen die Planetenräder 22 um, wenn das Sonnenrad angetrieben wird; in diesem Falle kann die am Ausgang bereitgestellte Antriebsbewegung, die mit einem ersten Untersetzungsverhältnis bereitgestellt wird, an der getriebenen Welle 42 abgenommen werden. Soll das Übersetzungsverhältnis geändert werden, d.h. soll das Getriebe geschaltet werden, so erfolgt dies dadurch, daß man das außenliegende ringförmige Zahnrad 24 freigibt und mit dem Sonnenrad 21 verbindet. Hierdurch erhält man eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle mit einem zweiten übersetzungsverhältnis von

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1:1. Es können natürlich weitere Kombinationen aus Planetenrädern und ringförmigen Zähnrädern vorgesehen werden, um eine Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen des automatischen Schaltgetriebes einstellen zu können. Das in den Fig. 1 und 2 einfache Schaltgetriebe reicht jedoch zur Darlegung des technischen Hintergrundes der beim Ändern des Übersetzungsverhältnisses erfolgenden Vorgänge aus. Durch die Reibungskupplung 25 ist das ringförmige Zahnrad 24 in einer Richtung gegen Drehung gesichert festgelegt, wodurch man die Drehzahluntersetzung erhält. In der anderen Dfehrlchtung kann sich das ringförmige Zahnrad 24 frei drehen. Die Reibungskupplung 26 sorgt im eingerückten Zustand für eine direkte Verbindung des Sonnenrades und des ringförmigen Zahnrades, wodurch man das zweite Übersetzungsverhältnis erhält.

In Fig. 3 sind zwei verschiedene Kurven 30 und 31 gezeigt, anhand derer das kraftschlüssige Heraufschalten des Getriebes erläutert wird. Die Kurve 30 zeigt das am Abtriebs teil des Schaltgetriebes bereitgestellte Drehmoment, das üblicherweise als Antriebsdrehmoment für die Kraftübertragung zu den Rädern bezeichnet wird. Die Kurve 31 zeigt den Druck, der auf den Kolben der einrückenden Reibungskupplung einwirkt. Am Anfang ist das Antriebsdrehmoment gleich dem Drehmoment am Ausgang des Motors multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes, wobei man Leistungsverluste im Getriebe unberücksichtigt läßt. Der Druck, mit dem die Reibungskupplung beaufschlagt ist, bleibt auf dem Wert 0. Zum Zeitpunkt to wird ein Schaltbefehl erzeugt. Dieser Schaltbefehl kann durch den Fahrer erzeugt werden oder von einem Schaltpunktrechner bereitgestellt werden, wie dies dem Fachmanne bekannt ist. Zwischen den Zeitpunkten tO und ti verbleibt das Schaltgetriebe in der "Volumenfüllphase¹¹ der Aufeinanderfolge von Phasen des Schaltzyklus. In dieser Phase wird das

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Kolbenvolumen des Betätigungszylinders mit Druckmittel gefüllt, wobei praktisch keinerlei Änderung im Steuerdruck und keinerlei Änderung im abgegebenen Drehmoment beobachtet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß trotz Zufuhr von Druckmittel zur Reibungskupplung immer ein gewisses Spiel, bzw. ein gewisser Zwischenraum im Stellmotor vorhanden ist. Dieses Volumen muß erst gefüllt werden, bevor der Reibkörper der Reibungskupplung in echte Anlage an den Reaktionskörper kommt. Zum Zeitpunkt ti beginnt die "statische" Phase des Schaltzyklus; zu diesem Zeitpunkt beginnt der Reibkörper der einrückenden Reibungskupplung Drehmoment auf das ihm zugeordnete Zahnrad bzw. das ihm zugeordnete Getriebeteil zu übertragen. In dieser statischen Phase, die vom Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t3 andauert, ändern sich der Steuerdruck und das übertragene Drehmoment, man hat jedoch keine Drehzahländerung des Motors. Ein wichtiger Bestandteil der bekannten Steuerung ist ein Vorwärtsförderkreis, der später noch genauer beschrieben wird und dazu dient, eine Kompensation im Hinblick auf die Arbeitsverzögerung der Steuerung herbeizuführen, welches sich sonst aus der Zeitspanne ergeben würde, die zum Füllen des Kolbenvolumens und zum Einleiten der statischen Phase des Schaltvorganges beim Zeitpunkt ti erforderlich wäre.

Zum Zeitpunkt t2 hat die Steuerung die statische Phase des Schaltvorgangs halb durchlaufen. Aus der nachstehenden Beschreibung wird noch deutlicher hervorgehen, daß die Steuerung ein zu diesem Zeitpunkt zu verwendendes spezielles logisches Befehlssignal erzeugt; vorläufig soll nur darauf hingewiesen werden, daß zum Zeitpunkt t2 der Steuerdruck immer noch anwächst, während das Antriebsdrehmoment immer noch abnimmt, während der Reibkörper der einrückenden Kupplung anfängt, eine Kraft auf das ihm zugeordnete Zahnrad zu übertragen. Zum Zeitpunkt t3 ist die statische

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Phase des Schaltvorganges abgeschlossen, und die Reibungskupplung 25 ist entlastet. Wie beim Punkt 32 auf der das Drehmoment wiedergebenden Kurve 30 gezeigt ist, beginnt zum Zeitpunkt t3 das Antriebsdrehmoment zu wachsen. Dieser Zeitpunkt t3 stellt zugleich das Ende der statischen Phase und den Beginn der "dynamischen" Phase des Schaltvorganges dar. Zu diesem Zeitpunkt, nämlich zu Beginn der dynamischen Phase des Schaltvorganges, wird die Steuerschleife der Steuerung geschlossen, wie noch genauer beschrieben werden wird.

Die Änderung des Antriebsdrehmomentes kann innerhalb einer kurzen, einer mittellangen oder einer langen Zeitspanne erfolgen. Wird der Schaltvorgang in verhätlnismäßig kurzer Zeit durchgeführt, so führt dies zu einem vom Fahrer wahrnehmbaren lästigen Stoß, d.h. zu einem schlechten Schaltgefühl. Wird die dynamische Phase des Schaltvorganges über einen sehr langen Zeitraum hinausgezogen, so führt dies zu zu starkem Verschleiß des Schaltgetriebes und der ihm zugeordneten Bauteile. Die Kurve 35 zeigt einen zufriedenstellenden Kompromiß. Unter einem zufriedenstellenden Kompromiß soll verstanden werden, daß der Schaltvorgang innerhalb einer so kurzen Zeitspanne durchgeführt wird, daß kein unzulässig starker Verschleiß der Getriebeteile hervorgerufen wird und daß der Fahrer zugleich doch auch keinen Schaltstoß spüren kann oder einen raschen Übergang im Schaltvorgang wahrnehmen kann. Eine Erörterung der Schaltqualität ist in dem mit "Power-On Upshift" überschriebenen Abschnitt der oben erwähnten SAE-Druckschrift gegeben. Die vorliegende Erfindung zielt ab auf eine gute Qualität des Schaltvorganges, wobei sowohl die Reibungskupplung 26 als auch die Reibungskupplung 25 gesteuert werden.

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Beschreibung der bekannten Steuerung:

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses eines automatischen Schaltgetriebes 40. Diese Steuerung wird nun zunächst beschrieben, um den technischen Hintergrund für die erfindungsgemäße Steuerung darzulegen. Die Eingangswelle 41 stellt das mechanische Eingangsteil des Schaltgetriebes dar, das üblicherweise mit dem Abtrieb des Fahrzeugmotors oder eines anderen Antriebes verbunden ist. Das Ausgangsteil des Schaltgetriebes, das bei einem Planetengetriebe wie dem oben beschriebenen mit dem PIanetenradträger verbunden ist, ist als die getriebene Welle 42 dargestellt. Die letztere ist normalerweise mit einer Welle verbunden, durch welche die Fahrzeugräder angetrieben werden. Das automatische Schaltgetriebe weist ferner mindestens einen Druckmitteleinlaß 43 auf, der mit unter Druck stehendem Strömungsmittel beaufschlagt ist, um den Schaltzustand der Reibungskupplung und damit das übersetzungsverhältnis des Getriebes vorgeben zu können.

Ein Wandler 44 mißt das am Abtriebsteil des Getriebes bereitgestellte Drehmoment und erzeugt auf zwei Leitung 45 und 46 jeweils ein elektrisches Signal, das von dem abgegebenen Drehmoment abhängt. Eine Steuerschaltung 47 mit geschlossener Regelschleife weist eine Mehrzahl von Bauelementen auf, die später noch genauer beschrieben wird; sie dient zur Erzeugung eines Fehlersignales auf einer Leitung 48, das sowohl von dem dem Ausgangsdrehmoment zugeordneten und über die Leitung 46 als Rückkoppelsignal zurückgeführten Signal als auch einer Mehrzahl logischer Befehlssignale abhängt, welche letztere über eine Leitung 50 von einer Steuerlogik 51 bereitgestellt werden. Das auf der Leitung 48 liegende Fehlersignal wird auf einen Impulsbreiten-Modulationskreis 52 gegeben,

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der über eine Leitung 53 von der Steuerlogik her zugleich auch mit einer Mehrzahl logischer Befehlssignale beaufschlagt ist. Das Ausgangssignal des Impulsbreiten-Modulationskreises 52 ist ein Steuersignal, das über eine Leitung 54 auf eine Wicklung 55 gegeben wird, die zu einem elektrohydraulischen Steuerventil 56 gehört. Der Ausgang des letzteren ist mit dem Druckmitteleinlaß 43 des automatischen Schaltgetriebes verbunden. Eine Leitung 57 ist mit unter Druck stehendem Strömungsmittel beaufschlagt, das von einer nicht dargestellten Pumpe bereitgestellt ist. Eine Rückführleitung 58 ist in bekannter Heise mit einem Niederdruckbehälter oder der Ansaugseite der Pumpe verbunden.

Ein Rechenkreis 60 zur Berechnung des Reaktionsdrehmomentes ist mit dem über die Leitung 45 übermittelten, dem Ausgangsdrehmoment zugeordneten Signal beaufschlagt und erzeugt auf einer ausgangsseitigen Leitung 61 ein simuliertes Reaktionsdrehmomentsignal, mit dem die Steuerlogik 51 beaufschlagt ist. Diese erhält ferner über eine Leitung 62 ein Signal, das einem Schaltpunkt zugeordnet ist und anzeigt, daß ein Schaltbefehl bereitgestellt werden soll. Ober eine Leitung 63 erhält die Steuerlogik 51 ein Schaltmustersignal. Das auf der Leitung 63 stehende Schaltmustersignal ist das Signal, das erhalten wird, wenn der Fahrer den Wählhebel des automatischen Schaltgetriebes in eine seiner Stellungen stellt (z.B. die Stellung "Parken", "Rückwärts", "Neutral", "Antrieb" usw.). Durch die Einstellung des Wählhebels wird die Arbeitsstellung eines nicht gezeigten Steuerventiles geändert, und so wird der elektrischen Steuerung mitgeteilt, welches der Steuerventile betätigt werden soll. Das auf der Leitung 63 stehende Schaltpunktsignal wird von einer nicht gezeigten Einheit bereitgestellt, die immer dann ein Signal erzeugt, wenn ein Hinaufschalten oder Herunterschalten eingeleitet werden soll. Es sind auch elektronsiche Schaltungen zum Erzeugen dieses Signales verfügbar. Das

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Schaltpunktsiynal liegt also auf dem Leiter 62, während das Schaltmustersignal auf der Leitung 63 liegt. Die Steuerlogik 51 erhält also das Reaktionsdrehmomentsignal, das Schaltpunktsignal und das Schaltmustersignal (eine eingehende Erläuterung des Schaltmustersignales ist zum Verstehen des Arbeitens der Grundanordnung nicht erforderlich) und erzeugt eine Mehrzahl logischer Befehlssignale auf ausgangsseitigen Leitern 50 und 53, welche das Arbeiten der in der als geschlossene Schleife ausgebildeten Steuerschaltung 47 befindlichen Bauelemente und das Arbeiten des Impulsbreiten-Modulationskreises 52 steuern. Der Rechenkreis 60 für das Reaktionsdrehmoment ist ein wichtiger Bestandteil der bekannten Steuerung.

Der Rechenkreis 60 für das Reaktionsdrehmoment stellt auf einer Leitung 71 auch ein dem gemittelten Drehmomentpegel zugeordnetes Signal bereit, das dadurch erhalten wird, daß man den Momentanwert des Drehmomentes, der vom Wandler 44 bereitgestellt wird, über eine vorgegebene Zeitspanne mittelt. Dieses gemittelte Drehmomentsignal wird auf einen adaptiven Rechner 9 3 gegeben, der Ausgangssignale erzeugt, die sich in Abhängigkeit von dem mittleren Drehmomentwert ändern. Das erste Ausgangssignal des adaptiven Rechners 93 wird über Leitungen 92 und 94 als Eingangsbefehlssignal auf die eine geschlossene Schleife aufweisende Steuerschaltung 4 7 gegeben. Dieses erste Ausgangssignal des adaptiven Rechners beeinflußt die Arbeitsweise der Steuerschaltung und ändert sowohl die Steigung des Rampenabschnittes der Drehmomentkurve 35 als auch die Verstärkung der eine geschlossene Schleife aufweisenden Steuerschaltung. Das zweite Ausgangssignal des adaptiven Rechners 93 wird über einen Leiter 95 auf einen Vorwärtsförderkreis 96 gegeben, der seinerseits über eine Leitung 101 ein Signal an den Impulsbreiten-Modulationskreis 52 abgibt. Der Vorwärtsförderkreis kompensiert die Betätigung des Steuer-

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ventiles 56 für die Zeitspanne, die benötigt wird, um den Kolben zu füllen, bevor die statische Phase des Schaltvorganges beginnt; diese Zeitspanne liegt in Fig. 3 zwischen den Zeitpunkten tO und ti. Auf diese Weise verbessern der adaptive Rechner 93 und der Vorwärtsförderkreis 96 die Gesamtregelung der bekannten Steuerung mit geschlossener Schleife.

Detaillierte Beschreibung der bekannten Steuerung;

Fig. 5 zeigt die wichtigsten Einheiten der bekannten elektronsichen Steuerung detaillierter. Der Rechenkreis 60 für das-Reaktionsdrehmoment hat verschiedene Stufen, wobei die Leitung 45 sowohl mit der Eingangsklemme eines Integrators 65 als auch (über eine Leitung 66) mit einer Eingangsklemme eines Summierers 67 verbunden ist. Der Ausgang des Integrators 65 liefert das integrierte Drehmomentsignal über eine Leitung 68 an einen aus passiven Bauelemente bestehenden Multiplizierkreis 70, der das auf der Leitung 68 stehende Signal mit den Faktor 1/T multipliziert. Dies entspricht der Division durch die Zeitspanne ^, und man erhält so auf der Leitung 71 ein Signal, das das von der getriebenen Welle 42 innerhalb der Zeitspanne T bereitgestellte mittlere Antriebsdrehmoment darstellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird auf den Integrator 65 ein logisches Befehlssignal LC2 gegeben und auf einen Speicher 72 ein logisches Befehlssignal LC3 gegeben, wobei diese beiden logischen Befehlssignale von der Steuerlogik 51 erzeugt werden, wie später noch genauer beschrieben wird. Vom Ausgang des Speichers 72 wird dann über eine Leitung 73 während der Zeit T ein dem mittleren Antriebsdrehmoment entsprechendes Signal auf einen aus passiven Bauelementen aufgebauten Multiplizierkreis 74 gegeben. Dieser multipliziert dieses Signal mit dem Faktor 1/R und stellt auf einer Leitung 75 ein Signal bereit, das

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das bezüglich des Übersetzungsverhältnisses R korrigierte mittlere Antriebsdrehmoment darstellt. Dieses auf der Leitung 75 stehende Signal wird auf eine zweite Eingangsklemme des Summierers 67 gegeben, der dann auf der Leitung 61 das Reaktionsdrehmomentsignal bereitstellt, mit dem die Steuerlogik 51 beaufschlagt ist.

Der Fachmann erkennt, daß der Rechenkreis 60 für das Reaktionsdrehmoment aus vereinfachten analogen Bauelementen aufgebaut dargestellt ist, die so zusammengeschaltet sind, daß man auf der Leitung 61 ein dem Reaktionsdrehmoment entsprechendes Signal erhält, das von dem momentan auf der Leitung 45 bereitgestellten Drehmomentsignal abhängt. Dies erfolgt unter Verwendung der dargestellten Integrier-, Speicher-, Divisions- und Summierkreise· Es versteht sich, daß ein Mikroprozessor oder andere digitale Schaltkreise verwendet werden können, um in bekannter Weise aus dem auf der Leitung 45 stehenden, das momentane Drehmoment wiedergebenden Signal das auf der Leitung 61 stehende Reaktionsdrehmomentsignal zu erzeugen. Unter den Bezeichnungen "Rechenkreis für das Reaktionsdrehmoment" und "Adaptiver Rechner", wie sie in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet werden, sollen somit sowohl analoge als auch digitale Ausführungsformen derartiger Schaltkreise verstanden werden, wie dies dem Fachmanne geläufig ist.

Ein Schaltpunktrechner 77 liefert über die Leitung 62 der Steuerlogik 51 dann ein Signal, wenn ein Schaltbefehl herbeigeführt werden soll. Wie üblich findet ein Schaltmuster-Wählhebel 78 Verwendung, um die Steuerlogik über die Leitung 63 mit dem Schaltmustersignal zu beaufschlagen.

Das auf der Leitung 46 stehende, dem momentanen Antriebsdrehrnoment zugeordnete Signal wird - wie dargestellt auf die eine geschlossene Schleife aufweisende Steuer-

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schaltung 47 gegeben und gelangt zunächst auf ein Rückkoppelfilter 80. Das Signal läuft durch ein erstes passives Bauelement 81 und ein aktives Bauelement 82. Ein passives Bauelement ist parallel zu dem aktiven Bauelement 82 geschaltet. In den Zeichnungen sind die passiven Bauelemente durch kreisförmige Symbole angegeben, z.B. die Bauelemente 81 und 83. Diese Bauelemente können z.B. durch einen Festwiderstand oder durch einen variablen Widerstand gebildet sein. Das Rückkoppelfilter 80 stellt auf einer Leitung 84 ein gefiltertes Ausgangssignal bereit, das sowohl auf den Eingang eines Speichers 85 als auch (über eine Leitung 86) auf einen Eingang eines Summierers 87 gegeben wird. Der letztere hat auch eine zweite und dritte Eingangsklemme, die mit Signalen beaufschlagt sind. Das zweite Eingangssignal wird über eine Leitung 88 vom Speicher 85 bereitgestellt, wobei der letztere über die Leitung 84 nicht nur das gefilterte Eingangssignal erhält, sondern zugleich auch ein logisches Befehlssignal LC5 von der Steuerlogik 51 erhält. Die logischen Befehlssignale (LC1 bis LC5) sind die Arbeitsweise bestimmende Signale. Wie noch genauer dargelegt werden wird, werden diese Signale in zeitlicher Aufeinanderfolge (t0-t3, vgl. Fig. 3) bereitgestellt und geben den Arbeitszustand anderer Bauelemente vor; sie dienen also nicht der Übermittlung von Information oder Befehlseingangssignalen an diese Bauelemente. Das dritte Eingangssignal für den Summierer 87 wird von einem anderen aktiven Bauelement 91 über eine Leitung 90 bereitgestellt. Dieses Bauelement 91 ist als Integrator geschaltet und erzeugt ein Ranipenneigungssignal, das vom Pegel bzw. der Amplitude eines Signales abhängt, das über eine Leitung 92 vom adaptiven Rechner 93 bereitgestellt wird. Das die Rampenneigung vorgebende aktive Bauelement 91 ist ferner mit einem logischen Befehlssignal LC5 beaufschlagt. Der Summierer 87 erhält somit ein auf der Leitung 86 stehendes Rückkoppelsignal und auf

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den Leitungen 88 und 90 die Rampe vorgebende Signale, die zusammen als "Eingangsbefehlssignale" bezeichnet werden.

Der in Fig. 5 gezeigte adaptive Rechner 93 hat drei Schaltkreise, die nachstehend genauer beschrieben werden und von denen ein jeder das vom Rechenkreis für das Reaktionsdrehmoment auf der Leitung 71 bereitgestellte Signal erhält, das dem mittleren Antriebsdrehmoment während einer Zeitspanne T entspricht. Das momentane Antriebsdrehmoment ändert sich in Folge von Änderungen des Betriebszustandes des Motors, von Torsionsschwingungen, von Radschlupf und anderen sich ändernden Betriebsbedingungen. Um ein fehlerhaftes Arbeiten der Steuerung zu verhindern, muß daher ein gemitteltes Signal erzeugt werden, und dieses gemittelte Signal muß in einem vorgegebenen Zeitfenster während der Aufeinanderfolge von Phasen des Schaltzyklus bereitgestellt werden. Um eine Größenvorstellung von den Arbeitszeiten zu geben, sei angegeben, daß die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten ti und t2 (vgl. Fig. 3) etwa 50 msec, beträgt. Aus dem auf der Leitung 71 stehenden gemittelten Drehmomentsignal und der im Rechenkreis gespeicherten Information wird auf der Leitung 92 ein Pegelsignal erzeugt, das das Drehmoment während des Schaltvorganges regelt, indem es - allgemein gesprochen - die Neigung des rampenförmigen Abschnittes der in Fig. 3 mit 35 bezeichneten Drehmomentkurve vorgibt. Der adaptive Rechner 93 stellt ferner auf einer Leitung 94 ein der Verstärkungsregelung dienendes Signal bereit und erzeugt auf einer Leitung 95 ein drittes Ausgangssignal, das auf den Vorwärtsförderkreis 96 gegeben wird. Dieser Vorwärtsförderkreis weist ein erstes passives Bauelement 97 und ein aktives Bauelement 98 auf. Das letztere erhält nicht nur das vom passiven Bauelement bereitgestellte Signal, sondern zugleich auch ein logisches Befehlssignal LC4. Zum Vorwärtsförderkreis 96 gehört

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ferner ein ausgangsseitiges aktives Bauelement 100, das auf der Leitung 101 das Ausgangssignal des Vorwärtsförderkreises bereitstellt. Über das aktive Bauelement 98 ist ein als passives Bauelement 102 gezeigter Rückkoppelkreis geschaltet, und zugleich ist durch einen Leiter 103 für eine direkte Signalverbindung zwischen der Eingangsseite des passiven Bauelementes 97 und einer zweiten Eingangsklemme des aktiven Bauelementes 100 gesorgt. Der Vorwärtsförderkreis ist ein Simulationskreis für zukünftige Ereignisse, der auf der Leitung 101 ein Signal bereitstellt, das zur Kompensation der zeitlichen Verzögerung dient, die benötigt wird, um zwischen den Zeitpunkten to und ti das Kolbenvolumen aufzufüllen, bevor die statische Phase der aufeinanderfolgenden Teilabschnitte des Schaltvorganges beginnt.

Das von dem ausgangsseitigen aktiven Bauelement 100 des Vorwärtsförderkreises bereitgestellte Ausgangssignal kommt über die Leitung 101 zu einem weiteren aktiven Bauelement 104, das als Schalter arbeitet. Der letztere wird geschlossen, wenn er ein logisches Befehlssignal LC4 erhält, so daB über eine Leitung 105 ein Ausgangssignal an den Impulsbreiten-Modulationskreis 52 weitergegeben wird. Der Impulsbreiten-Modulationskreis 52 erhält somit vier Eingangssignale: über die Leitung 48 das von der mit geschlossener Schleife ausgebildeten Steuerschaltung 47 bereitgestellte Fehlersignal; das über die Leitung 105 bereitgestellte Kompensationssignal des Vorwärtsförderkreises; und die logischen Befehlssignale LCI und LC2, die von der Steuerlogik 51 bereitgestellt werden. Da das logische Befehlssignal LCI nur dann erzeugt wird und über die Leitung 53 bereitgestellt wird, wenn durch Bewegen des Schaltmuster-Wählhebels ein Signal erzeugt wird, braucht dieses Signal nicht: genauer beschrieben zu werden.

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In der mit geschlossener Schleife ausgebildeten Steuerschaltung 47 erhält ein Verstärkungsregelkreis 106 sowohl das vom adaptiven Rechner 93 über die Leitung 94 bereitgestellte Verstärkungsregelungssignal als auch das über eine Leitung 107 vom Summierer 87 bereitgestellte Ausgangssignal. Das Aasgangssignal des Verstärkungsregelungskreises 106 läuft durch ein weiteres passives Bauelement 108 zu einem Schleifenkompensationskreis 110. Der letztere hat einen durch ein aktives Bauelement gebildeten Integrator 111, ein hierzu parallel geschaltetes passives Bauelement 112 und ein weiteres passives Bauelement 113, das zwischen den Ausging des Integrators und einen Eingang eines aktiven Bauelementes 114 geschaltet ist. Durch eine Leitung 115 wird ein Signal direkt von dem passiven Bauelement 108 auf eine weitere Eingangsklemme des aktiven Bauelementes 114 gegeben. Der Ausgang des aktiven Bauelementes 114 ist dann das Ausgangssignal der mit geschlossener Schleife ausgebildeten Steuerschaltung, das auch Fehlersignal genannt wird. Mit diesem Signal ist der Impulsbreiten-Modulationskreis 52 beaufschlagt.

Das Steuerventil 56 hat einen Ventilschieber 120. Dieses Steuerventil ist als zweistufiges Steuerventil aufgebaut. Dadurch, daß man die Wicklung im Vorsteuerabschnitt des Steuerventiles mit einem Impulsbreiten-modulierten Signal beaufschlagt, kann man jedoch die Ventilstellung so regeln, daß man eine ähnliche Arbeitsweise erhält wie bei einem kontinuierlich einstellbaren Ventil. Unter der hier verwendeten Bezeichnung "Steuerventil" soll also sowohl ein herkömmliches, wenn auch erheblich teureres Servoventil als auch ein billigeres Zwei-Stellungs-Ventil, wie hier offenbart, verstanden werden. Das unter dem Speisedruck stehende Strömungsmittel wird über die Druckleitung 57 zugeführt und strömt in der Zeichnung nach rechts zum rechtsgelegenen Ende des Ventilschiebers 120. Ein Teil des zugeführten Druckmittels strömt auch nach links und

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strömt durch eine unveränderliche Drossel 121 einer ersten Stufe; eine variable Drossel 123 der ersten Stufe läßt sich durch das Impulsbreiten-modulierte Signal steuern, mit dem die Wicklung 55 beaufschlagt ist. Der Gesamtdruckmittelstrom am links gelegenen Ende des Ventilschiebers 120 hängt somit sowohl von der Größe der nicht veränderlichen Drossel 121 als auch der Größe der variablen Drossel 123 ab. Die andere Seite der variablen Drossel 123 ist über einen Kanal 135 mit der Rückführleitung 58 verbunden. Der Steuerdruck wird auf der Leitung 124 bereitgestellt und an das Schaltgetriebe weitergegeben, wo er zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses, bzw. zum Ändern der übersetzung dient, wie oben schon beschrieben worden ist.

Auch die wesentlichen Teile des Schaltgetriebes sind in Fig. 5 gezeichnet. Sie sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den Fig. 1 und 2, in denen nur die wichtigsten Teile des Planetengetriebes gezeigt waren. Nur ist die in Fig. 2 gezeigte Reibungskupplung 25 nun in Fig. 5 als Freilaufkupplung dargestellt. Welchen besonderen Aufbau das durch die erfindungsgemäße Steuerung gesteuerte automatische Schaltgetriebe hat, ist nicht von Bedeutung. Es kann ein beliebiges Schaltgetriebe mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil verwendet werden, bei dem die Änderung des Übersetzungsverhältnisses durch gesteuerte Druckmittelbeaufschlagung der Leitung 124 erfolgt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen weitere Einzelheiten des als Zwei-Stellungs-Ventil ausgebildeten Steuerventils 56 der bekannten Steuerung. In der in Fig. 6 gezeigten Stirnansicht erkennt man den Ventilkörper 126, der mit vier Schrauben 127 an dem Ventilkörperdeckel (vgl. Fig. 7) befestigt ist. In Fig. 6 ist auch ein Anschlag 130

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gezeigt, der beim rechtsgelegenen Ende des Ventilschiebers 120 angeordnet ist. Ein nach unten herabhängender Stopfen 131 des Steuerventiles ist mit zwei elektrischen Kontakten 132 versehen, an denen die Leiter anbringbar sind, durch welche das vom Impulsbreiten-Ilodulationskreis 52 bereitgestellte Ausgangssignal zu der innerhalb des Ventilkörpers angeordneten Wicklung 55 des Betätigungsmagneten geleitet wird.

Fig. 7 zeigt ein Gehäuse 133 des Elektromagneten, mit der darin angeordneten Wicklung 55. Durch das der Wicklung des Elektromagneten zugeführte, Impulsbreiten-modulierte Signal wird die effektive Stellung eines Tauchkolbens vorgegeben, und auf diese Weise wird der Durchströmquerschnitt der variablen Drossel 123 eingestellt. Das unter Druck stehende Strömungsmittel strömt über die Druckleitung 57 in das Steuerventil ein, und fließt dann nach rechts und dann nach unten am rechtsgelegenen Ende des Ventilschiebers 120 vorbei. Dann strömt es nach links und nach unten zu der feststehenden Drossel 121 der ersten Stufe. Hinter dieser Drossel strömt der größere Teil des Druckmittels nach unten und durch eine Einlaßleitung 122 nach rechts und durch einen im Inneren des Elektromagneten ausgebildeten Kanal hindurch. Es durchsetzt dann die variable Drossel 123, deren Durchströmquerschnitt durch die mittlere Stellung des mit dem Anker des Elektromagneten verbundenen Tauchkolbens 134 vorgegeben ist. Das durch die variable Drossel strömende Druckmittel wird dann über den die Auslaßöffnung darstellenden Kanal 135 wieder zurückge führt, der unter dem gleichen Rückführdruck steht wie die Rückführleitung 58.

Ein Teil des Strömungsmittels, das durch die unveränder liche Drossel 121 der ersten Ventilstufe hindurchströmt, strömt dann über einen Kanal 136 nach oben zu einem Ventil anschlag 137. Auf diese Weise wird auf die links gelegene

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Seite des Ventilschiebers 120 eine Reaktionskraft ausgeübt. Da dieses Ventil maßstäblich wiedergegeben ist, kann der Fachmann ein geeignetes Zwei-Stellungs-Ventil leicht herstellen oder eine der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ventilanordnung äquivalente Ventilanordnung verwenden. Es ist noch einmal darauf hinzuweisen, daß ein Servoventil, das auf einen beliebigen Punkt innerhalb des Bereiches seiner Arbeitsstellungen eingestellt werden kann, an Stelle der hier gezeigten Ventilanordnung verwendet werden kann. Da die Steuerung jedoch in Kraftfahrzeugen verwendet werden soll, sprechen wirtschaftliche Gesichtspunkte gegen die Verwendung teurerer Servoventile.

Fig. 8 zeigt in vereinfachter Form die Schaltung des adaptiven Rechners 93, der mit zwei Eingangssignalen beaufschlagt ist. Das auf der Leitung 71 bereitgestellte erste Eingangssignal hängt vom mittleren Antriebsdrehmoment ab, das zweite Eingangssignal ist ein logisches Befehlssignal LC3, das zu Beginn der statischen Phase des Schaltvorganges bereitgestellt wird. Das auf der Leitung 71 bereitstehende Drehmomentsignal wird bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel über einen gemeinsamen Leiter 140 auf ein erstes passives Bauelement 141 gegeben, das zur Anfangseinstellung der Verstärkung des empfangenen Signals dient. Das Signal läuft dann über einen Pufferverstärker 142 auf den Eingang eines Verstärkers 143 mit veränderbarem Verstärkungsfaktor. Die Verstärkungscharakteristik 144 mit einem rampenförmig anwachsenden Kennlinienabschnitt für den Verstärker 143 läßt erkennen, daß man eine voreingestellte Verstärkung dadurch erhalten kann, daß man das geeignete Bauelement aussucht, mit dem die gewünschte Neigung der Rampe und damit die gewünschte Verstärkung erhält. Der Ausgang des Verstärkers mit einstellbarem Verstärkungsfaktor ist mit dem Eingang eines Speichers 145 verbunden. Der Speicher

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145 ist ständig eingangsseitig mit den vom Verstärker 143 bereitgestellten Signal Deaufschlagt, und wenn der Speicher 145 mit einem logischen Befehlssignal LC3 beaufschlagt wird, wird der dann jeweils angefundene Signalpegel gespeichert und kontinuierlich auf dem mit dem Ausgang verbundenen Leiter 92 bereitgestellt. Dieses Signal dient zur Regulierung des Rampenabschnittes der in Fig. 3 gezeigten Drehmomentkurve. Ähnliche Bauelemente, die mit den angehängten Buchstaben "a" und "b" versehen sind, sind dazu vorgesehen, die auf den Leitern 94 und bereitgestellten Signale zu speichern und bereitzustellen, wenn ein logisches Befehlssignal LC3 erhalten wird. Diese Signale werden dann auf den Verstärkungsregelkreis 106 und den Vorwärtsförderkreis 96 gegeben. Es können auch noch andere geeignete Schaltkreise im adaptiven Rechner zur Vervollständigung vorgesehen werden, wobei nur darauf geachtet zu werden braucht, daß das auf der Leitung 71 bereitgestellte, dem Drehmoment zugeordnete Eingangssignal in den verschiedenen Kanälen individuell modifiziert wird und daß das Speichern der erhaltenen modifizierten Signale zum Zeitpunkt ti erfolgt, wenn ein logisches Befehlssignal LC3 bereitgestellt wird.

Fig. 9 ist eine vereinfachte auseinandergezogene Darstellung der wichtigsten Bestandteile des Wandlers 44, der einen Drehmomentgeber darstellt. Es ist bekannt, daß man z. B. dadurch, daß man einen Wechselstrom durch eine Spule schickt, in der Nachbarschaft einer permeablen Welle ein magnetisches Feld aufbauen kann und dann einen Fühler zum Messen des Feldes oder des magnetischen Flusses in der Nähe der erregenden Anordnung vorsehen kann, die zur Erzeugung des magnetischen Ausgangsflusses verwendet wird. Wird auf ein derartiges permeables Teil, wie z.B. die getriebene Welle 42 ein Drehmoment ausgeübt, so wird dieses Teil auf Druck und Zug belastet, und hierdurch

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wird die Permeabilität geändert und damit auch die Flußverteilung· Man kann somit den Wandler mit einem zentralen Wandlerteil 150 versehen, das einen äußeren, kreisförmigen magnetischen Kreis 151 hat, der einfach durch eine Mehrzahl magnetisch leitender ringförmiger Bleche gebildet ist. Eine Mehrzahl von Polschuhen 152 ist durch die Verlängerungen der äußeren, ringförmigen Bleche gebildet, und auf einem jeden der Polkörper sind getrennte Wicklungen 153 angeordnet, von denen in der Zeichnung nur zwei gezeigt sind. Die Wicklungen 153 sind in Serie geschaltet, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist, und werden von einem Inverter 154 her gespeist, der seinerseits von dem elektrischen Netz des Fahrzeuges mit Energie versorgt wird. Das so erzeugte Hagnetfeld durchsetzt denjenigen Abschnitt der getriebenen Welle 42 (vgl. Fig. 4), der zwischen den Polschuhen 152 zentriert ist. Ein vorderes Wandlerteil 155 weist ebenfalls einen aus Blechen bestehenden magnetischen Kreis 156 auf und hat eine Mehrzahl von Polkörpern 157, auf denen in ähnlicher Weise eine Mehrzahl von Wicklungen 158 vorgesehen ist. Diese Wicklungen 158 sind ebenfalls in Reihe geschaltet und vermitteln über die ihren Ausgang darstellenden Leiter 46a und 46b eine Anzeige der Verformung der getriebenen Welle 42, und diese Anzeige kann als dem Drehmoment in der Kraftübertragung zugeordnetes Signal verwendet werden. Bei einem derartigen Wandler hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein hinteres Wandlerteil 160 vorzusehen, das die Welle 42 auf der anderen Seite des zentralen Wandlerteiles 150 liegend umgibt und ebenfalls einen magnetischen Kreis 161 sowie eine Mehrzahl von Polkörpern 162 und eine Mehrzahl in Reihe geschalteter, von diesen Polkörpern getragener Wicklungen 163 aufweist, ähnlich wie bei den anderen Wandlerteilen. Verwendet man einen Drehmomentgeber, der aus nur einem einzigen derartigen Wandlerteil besteht, z.B. dem vorderen Wandlerteil 155, so ändert sich ein

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Teil des in den Wicklungen 158, 163 induzierten Signales in Abhängigkeit von der Drehzahl der Welle; hierdurch erhält man eine nicht erwünschte, falsche Signalkomponente intern auf den Leitern 46a und 46b bereitgestellten, dem durch die Welle übertragenen Drehmoment zugeordneten Ausgangssignal. Die in den Wicklungen 158 und 163 induzierten drehzahlabhängigen Signalkomponenten sind jedoch gegeneinander praktisch um 180° phasenverschoben. Verbindet man die beiden Sätze in Reihe geschalteter Wicklungen 158 bzw. 163 in der gezeigten Weise zu einer Parallelschaltung, so wird die drehzahlabhängige, fehlerhafte Signalkomponente praktische eliminiert, und das erhaltene, ein Maß für das Drehmoment darstellende Signal stellt sehr gut das wirklich von der Kraftübertragung übermittelte Drehmoment dar. Es können auch andere Fühler als der in der Zeichnung gezeigte Wandler 4 4 verwendet werden, so lange nur am Ausgang ein geeignetes, dem Drehmoment zugeordnetes Signal in Abhängigkeit vom Antriebsdrehmoment erzeugt wird.

Fig. 11 ist ein vereinfachtes Schaubild, in dem die Bestandteile der Steuerlogik 51 gezeigt sind. Das auf der Leitung 62 anstehende Schaltmustersignal wird nach dem Hindurchlaufen durch einen Pufferverstärker 170 dazu verwendet, das logische Befehlssignal LC1 zu erzeugen, wenn von den Betriebsbedingungen her ein Herunterschalten erforderlich ist. Das auf der Leitung 62 anstehende Schaltpunktsignal läuft durch einen weiteren Pufferverstärker 171 hindurch und erzeugt zu einem Zeitpunkt to das logische Befehlssignal LC2, wie dies in dem idealisierten Diagramm von Fig. 3 und der die wirklichen Verhältnisse wiedergebenden graphischen Darstellung von Fig. 13 gezeigt ist. Das vom Pufferverstärker 171 bereitgestellte Ausgangssignal läuft ferner durch einen Verzögerungskreis 172 mit fest vorgegebener Verzögerung, so daß nach einer vorgegebenen Zeit ti das logische Befehlssignal LC3

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erzeugt wird (vgl. Fig. 11), das dem Füllvolumen des Beträtigungszylinders zugeordnet ist, wie oben schon beschrieben.

Das simulierte Reaktionsdrehmomentsignal, das durch Modifizierung des wirklichen Drehmomentsignales berechnet wird und das auf der Leitung 61 ansteht, wird auf einen Eingang eines ersten Komparators 173 und zugleich auf einen Eingang eines zweiten Komparators 174 gegeben. Über ein Potentiometer 175 wird ein Referenzsignal bereitgestellt, das auf den anderen Eingang des Komparators gegeben wird. Dieser Komparator 173 schaltet und stellt an seinem Ausgang das logische Befehlssignal LC4 bereit, wenn ein vorgegebener Prozentsatz des Beaktionsdrehmomentes erreicht wird, der sich am Potentiometer 175 einstellen läßt. Der Komparator 174 erzeugt das logische Befehlssignal LC5 zu einem solchen Zeitpunkt, an dem das auf der Leitung 61 stehende Reaktionsdrehmomentsignal im Wesentlichen bis auf den Wert 0 abgenormoen hat.

Die oben beschriebene bekannte Steuerung arbeitet wie folgt:

Die allgemeine Arbeitsweise der bekannten Steuerung, bei der an Stelle der Reibungskupplung 25 eine Freilaufkupplung verwendet wurde, läßt sich am besten anhand von Fig. 12 erklären, in der die echten Werte für die verschiedenen Parameter angegeben sind, wie sie bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der bekannten Steuerung gemessen wurden. Eine Kurve 180 zeigt den.vom Steuerventil 56 abgegebenen Steuerdruck, mit dem der einzurückende Reibkörper des automatischen Getriebes beaufschlagt ist; die Kurve 188 zeigt das wirkliche Antriebsdrehmoment, wie es vom Wandler 44 gemessen wird; und die Kurve 182 zeigt die Änderung der riotordrehzahl innerhalb der aufeinanderfol-

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genden Phasen des Schaltvorganges.

Zu Beginn des Schaltvorganges wird von Schaltpunktrechner 77 über den Leiter 62 ein Schaltbefehl erhalten and an die Steuerlogik weitergegeben. Wie aus der Beschreibung der Fig. 11 klargeworden ist, erzeugt die Steuerlogik das logische Befehlssignal LC2 zum Zeitpunkt tO, und dieses Befehlssignal wird auf den Impulsbreiten-Modulationskreis 52 gegeben. Dieser beginnt dann sofortdie Stellung des Ventiischiebers 120 im Steuerventil 56 zu ändern, so daß das "tote" Volumen Ie ε Betätigungszylinders gefüllt wird. Das LC2-Bef ehlssign -_:, ._ wird zugleich auf den Integrator 65 des Rechenkreises SO für das Reaktionsdrehiiioment gegeben, so da3 der Integrator 65 aktiviert wird und die Amplitude des dem Antri ebsdrehmoinent zugeordneten Signales zu integrieren bee'."nt. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, ändert sich das roh die Kurve 131 wiedergegebene momentane Drehmomentsignal derart, daß es zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oberhalb oder unterhalb eines durch eine strichpunktierte Linie 134 wiedergegebenen Mittelwertes liegt. Man erhält auf diese Weise ein gemitteltes Signal, das üoer die Leitung 71 auf den Eingang des adaptiven Rechners 93 gegeben wird. Nach einer durch den Verzögerungskreis 172 vorgegebenen Zeitspanne wird zum Zeitpunkt ti das logische Befehlssignal LC3 erzeugt, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Dieses Signal wird auf den Speicher des Rechenkreises 60 gegeben. Der zu diesem Zeitpunkt am Eingang des Speicners 72 vorliegende Wert, der dem gemittelten Signal für das Antriebsdrehmoment entspricht, wird gespeichert und nach Division durch das Übersetzungsverhältnis R kontinuierlich über die Leitung 75 am Eingang des Summierers 67 bereitgestellt. Gleichzeitig wird der moiaentane Wert für das AntriebsdrehiKoraent über die Leitung 66 auf den anderen Eingang des Summierers 67 gegeben. Das Ausgangssignal des Summierers 67 stellt den Unterschied

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zwischen den beiden Eingangssignalen dar, und dieses auf der Leitung 61 stehende Signal wird als simuliertes Reaktionsdrehmoment verwendet.

Unterscheidet sich das auf der Leitung 61 stehende Signal für das Reaktionsdrehmoment um einen gewissen Prozentsatz von einem voreingestellten Drehmomentwert, der durch die Einstellung des Potentiometers 175 vorgebbar ist, so wird von dem Komparator 173 das logische Befehlssignal LC4 bereitgestellt. Wird keine Freilaufkupplung verwendet, so wird dieses Befehlssignal LC4 dazu verwendet, die Bandbremse oder die Bremsscheibe der Bremse bzw. der Reibungskupplung 25 freizugeben, durch welche das ringförmige Zahnrad 24 festgebremst war. Bei der hier betrachteten Ausführungsform wird das logische Befehlssiynal LC4 dazu verwendet, die Ausgabe des Vorwärtsfördersignales aus dem Vorwärtsförderkreis 96 und die Weitergabe dieses Signales an den Impulsbreiten-Modulationskreis 52 herbeizuführen, wodurch eine Kompensation des Steuerventiles 56 erhalten wird. Das Befehlssignal LC4 wird auf den durch das aktive Bauelement 98 gebildeten Integrator im Vorwärtsförderkreis gegeben, so daß dieses Bauelement aktiviert wird und eine der Eingangsklemmen des durch das aktive Bauelement 100 gebildeten Komparators mit einem Signalanfangswert beaufschlagt. Die andere Eingangsklemme des durch das aktive Bauelement gebildeten Komparators 100 ist das vom adaptiven Rechner 93 bereitgestellte Momentansignal, das über den Leiter 103 zugeführt wird. Zum Zeitpunkt t2 wird durch das Befehlssignal LC4 zugleich auch der durch das aktive Bauelement 104 gebildete Schalter geschlossen. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal des Vorwärtsförderkreises auf den Impulsbreiten-Modulationskreis 52 ergeben. Dies erfolgt in etwa in der Mitte der statischen Phase des Hinaufschaltzyklus.

Geht der Momentanwert des auf dem Leiter 61 stehenden

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Reaktionsdrehmomentsignales gegen 0, so wird der Komparator 174 geschaltet und erzeugt an seinem Ausgang ein logisches Befehlssignal LC5. Durch dieses Befehlssignal wird "die Schleife der gesamten Steuerung geschlossen" Anders gesagt: der Speicher 85 erhält ein Befehlssignal LC5 und speichert somit den Wert des Drehmornentsignales, der zu diesem Zeitpunkt auf der Leitung 84 ansteht. Dieses Drehmomentsignal wird dann über die Leitung 88 an den Summierer 8 7 weitergegeben, wodurch der Pegel des Punktes 185 der das Antriebsdrehmoment wiedergebenden Kurve 181 von Fig. 12 vorgegeben ist. Zum gleichen Zeitpunkt wird durch das Befehlssignal LC5 der durch das aktive Bauelement 91 gebildete Summierer aktiviert, und hierdurch wird auf der Leitung 90 ein kontinuierliches Rampensignal bereitgestellt, durch welches die Neigung der durch gestrichelte Linien wiedergegebenen Kurve 186 von Fig. 12 vorgegeben ist, welche der mittleren Drehmomentänderung zugeordnet ist, die während der dynamischen Phase des HeraufSchaltens gewünscht wird. Die von dem adaptiven Rechner bereitgestellten Signale werden alle zum Zeitpunkt ti erzeugt, wenn die statische Phase des Schaltvorganges eingeleitet wird; hierbei werden die Referenzpegel für die nachfolgende Aktivierung des Speichers 85 und des aktiven Bauelementes 91 zum Zeitpunkt t3 vorgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird auch das Antriebsdrehmoment über die Leitung 86 in den Summierer 87 in Form eines elektrischen Eingangssignales für die geschlossene Schleife eingekoppelt und verriegelt. Das Drehmoment ändert sich dann über den durch die gestrichelte Linie 186 eingegebenen Bereich hinweg, wie dies in Fig. gezeigt ist. Diese Linie ist ihrerseits durch das von dem aktiven Bauelement 91 bereitgestellte Rampensignal vorgegeben. Dies erfolgt so lange, bis der Heraufschaltzyklus beendet ist. Die Stabilität der Schleife wird durch den Verstärkungssteuerkreis 106 sichergestellt.

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der mit einem speziellen Wert für den Verstärkungsfaktor arbeitet, der vom adaptiven Rechner her vorgegeben ist.

Fig. 13 zeigt die Änderungen der Motordrehzahl, des Antriebsdrehmomentes und des Steuerdruckes, wenn bei der bekannten Steuerung, bei der an Stelle der steuerbaren Reibungskupplung 25 eine Freilaufkupplung verwendet wird, ein Herunterschalten erfolgt. Das Einleiten des Herunterschaltens erfolgt durch ein in der Steuerlogik erzeugtes Signal, das zur Abgabe eines Befehlssignales LC1 zu diesem Zeitpunkt führt. Unmittelbar danach beginnt der Steuerdruck abzufallen, wie dies die Kurve 190 zeigt. Auch das Antriebsdrehmoment beginnt rasch abzufallen, wie dies die Kurve 191 zeigt; die Motordrehzahl nimmt dagegen langsam zu, wie dies die Kurve 192 von Fig. 13 zeigt. Das am Ausgang des Getriebes bereitgestellte Drehmoment nähert sich dem Wert 0, und zum Zeitpunkt ti rückt die Freilaufkupplung ein. Das Drehmoment nimmt dann rasch wieder auf seinen vorherigen Wert zu. Nach einen kurzen überschießen stabilisiert sich das am Ausgang dea Getriebes erhaltene Drehmoment wieder, gleiches gilt für die Drehzahl des Motors. Bei Verwendung einer Freilaufkupplung erfolgt somit das Herunterschalten auf einfache Weise und unkompliziert.

Allgemeine Beschreibung der vorliegenden Erfindung:

Die unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 13 beschriebene Steuerung nach der US-PS 4 031 782 läßt das Arbeiten einer Steuerung erkennen, bei der durch eine Freilaufkupplung das automatische Lösen des ausrückenden Getriebeteiles erhalten wird. Schon gleich am Anfang soll auf die wichtige Tatsache hingewiesen werden, daß bei den meisten automatischen Schaltgetrieben nicht nur eine Einwegkupplung sondern zugleich auch eine Reibungs-

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Kupplung bzw. eine Bremse verwendet wird, um ein kontrolliertes Freigeben des ausrückenden Getriebeteiles sicherzustellen. Die Reibungskupplung ist mechanisch parallel zu der Freilaufkupplung geschaltet und steuert die Änderung des Übersetzungsverhältnisses bei gewissen Betriebsbedingungen. Bei der Untersuchung der bekannten Steuerung wurde herausgefunden, daß man die Freilaufkupplung dann weglassen könnte und erhebliche Einsparungen erzielen könnte, wenn man die paralLel zur Freilaufkupplung geschaltete Reibungskupplung bzw. Bremse sehr präzise steuern könnte.

Eine Freilaufkupplung wurde bisher verwendet, da durch sie die Qualität des Schaltvorganges verbessert wird. Anders gesagt: eine Freilaufkupplung kann keinen Fehler machen und muß zwangsläufig präzise am richtigen Zeitpunkt im Schaltzyklus ausrücken und das zugeordnete Getriebeteil freigeben. Unter gewissen Betriebsbedingungen, z.B. im Schiebebetrieb bergab, können die Räder jedoch den iMotor des Fahrzeuges antreiben. Dabei wird dann Drehmoment in umgekehrter Richtung durch das Schaltgetriebe auf die Eingangswelle übertragen. Unter diesen Betriebsbedingungen verriegelt die Freilaufkupplung jedoch nicht, und um einen freien Lauf der Räder zu vermeiden, muß eine steuerbare Reibungskupplung vorgesehen werden, die zur Erzeugung des notwendigen Reaktionsdrehmomentes eingerückt werden kann. Da das automatische Schaltgetriebe somit eine Reibungskupplung bzw. eine Reibungsbremse sowieso für bestimmte Betriebsbedingungen haben muß, wäre es sehr vorteilhaft, wenn man diese Reibungskupplung so präzise steuern könnte, daß man die Freilaufkupplung überhaupt nicht braucht.

Um eine derartige präzise Steuerung des ausrückenden Getriebeteiles erhalten zu können, muß der Drehmoment-

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pegel bestimmt werden, der von dem ausrückenden Getriebeteil zur Beschleunigung der Motordrehzahl mit vorgegebener Geschwindigkeit von einem vorgegebenen Wert kurz vor dem Schalten auf eine höhere Drehzahl, die durch das übersetzungsverhältnis vorgegeben ist, verlangt werden muß. Kann dieser Drehmomentwert zur Beschleunigung des Motors genau bestimmt werden, so kann man auch das Schalten steuern. Nimmt man an, daß der Drehmomentwert für die Beschleunigung des Motors kleiner ist als To, so kann man den berechneten Wert von dem anfänglich am Ausgang des Getriebes bereitgestellten Wert To, wie er vom Wandler 44 gemessen wird, abziehen und so das richtige Schaltpegeldrehmoment Ts erhalten.

Es ist bekannt, daß zwischen dem Schaltdrehmomentpegel Ts und dem anfänglich am Abtrieb des Getriebes bereitgestellten Drehmomentwert To sowie anderen Motorparametern, darunter die Übersetzungsverhältnisse, die Trägheit des Motors und die Größe dt kurz von dem Schalten die nachstehende Beziehung gilt:

R₁ ²Ie(Ro-D Oo

Ts = To (1)

At

In dieser Gleichung bedeutet R₁ das vor dem Schalten vorliegende übersetzungsverhältnis im Getriebe, Ro bedeutet das übersetzungsverhältnis des Getriebes, das durch den Schaltvorgang eingestellt werden soll. Ie bedeutet die Trägheit des Motors, »o bedeutet die Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeuges oder anders gesagt das Produkt aus Motordrehzahl und übersetzungsverhältnis. Die für den Schaltvorgang benötigte Zeitspanne ist in der obenstehenden Gleichung mit -dt bezeichnet. Da man die übersetzungs-

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Verhältnisse des Getriebes und die Trägheit des Motors zu einer Konstanten K zusammenfassen kann, läßt sich die obige Gleichung (1) somit umschreiben zu:

CdO

Ts = To - K (2)

Δ t

Nun ist klar, daß der Ausdruck ao/ Δ t die vorgegebene Geschwindigkeit bedeutet, mit der die Motordrehzahl erhöht werden muß, wie oben beschrieben ist. Ein primärer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Echtzeitberechnung dieser vorgegebenen Geschwindigkeit nach Einleitung eines Schaltvorganges; auf diese Weise läßt sich die gewünschte Steuerung des Schaltvorganges auf sehr genaue Weise durchführen.

Der Fachmann weiß, daß es sehr schwierig ist, den einzurückenden Reibkörper genau zum richtigen Zeitpunkt zu aktivieren, denn man muß der Zeitspanne in geeigneter Weise Rechnung tragen, die zum Füllen der Druckkammer des Betätigungszylinders des einzurückenden Reibkörpers erforderlich ist und man muß zugleich auch in geeigneter Weise der Zeit Rechnung tragen, die zum Ausräumen von Spiel und Zwischenräumen in der mechanischen Kraftübertragung erforderlich ist. Dies ist ein weiterer wichtiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Diese wichtigsten Ziele lassen sich erreichen, und die obenstehende Gleichung läßt sich erfüllen, wenn man das Drehmoment für die Motorbeschleunigung berechnen kann, indem man das Drehmoment ermittelt, das zur Beschleunigung des Motors von seiner Anfangsgeschwindigkeit auf die neue Geschwindigkeit notwendig ist. Wenn sich dieses Motorbeschleunigungsdrehmoment berechnen läßt und wenn sich das anfängliche Drehmoment To auf bekannte Weise messen läßt,

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dann kann das Schaltdrehmoment Ts dadurch berechnet werden, daß man das Motorbeschleunigungsdrehmoment vom anfänglich vorliegenden Drehmoment abzieht. Man muß jedoch noch Vorkehrungen für den Fall treffen, daß das Motorbeschleunigungsdrehmoment größer ist als der Wert des anfänglich angetroffenen Drehmomentes To; die erfindungsgemä&e Steuerung trägt auch diesem Falle Rechnung, wie untenstehend noch genauer beschreiben wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung;

Bei der vorliegenden Erfindung finden einige Bauelemente der in der US-PS 4 031 782 beschriebenen Steuerung Verwendung. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine Reibungskupplung 25 (vgl. Fig. 2) verwendet, die wahlweise betätigbar ist, und es wird keine Freilaufkupplung mehr verwendet, die mechanisch parallel zu der Reibungskupplung 25 geschaltet ist.

Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, hat Jie erfindungsgemäße Steuerung ein weiteres Steuerventil 256, das durch einen weiteren Impulsbreiten-Modulationskreis 252 angesteuert wird. Die erfindungsgemäße Steuerung arbeitet so präzise und läßt sich so exakt synchronisieren, daß man eine zusätzliche Freilaufkupplung nicht mehr benötigt. Hierdurch wird eine erhebliche Verminderung der Kosten erhalten.

Mit der in Fig. 14 gezeigten Steuerung läßt sich ein Hinaufschalten auf einfache und direkte Weise erhalten. Die Befehlssignale LCI und LC2, die über die Leitung 53 auf den Impulsbreiten-Modulationskreis 52 gegeben werden, steuern das Hinaufschalten genauso, wie dies bei der älteren Steuerung beschrieben worden ist. Wäre bei dieser älteren Steuerung anstelle der Freilaufkupplung eine Bremse vorgesehen, so wurde diese zu dem Zeitpunkt

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freigegeben, zu dem. das logische Befehlssignal LC4 bereitgestellt wird. Zum Hinaufschalten wird somit das logische Befehlssignal LC4 über eine Leitung 253 auf den zweiten Impulsbreiten-Modulationskreis 252 gegeben, und hierdurch wird das zweite Steuerventil 256 zum richtigen Zeitpunkt des Schaltzyklus betätigt und das Hinaufschalten gesteuert.

Das Hinunterschalten erfordert eine kompliziertere Steuerung, da das Hotorbeschleunioangsdrehmoment berechnet werden muß, um den Schaltdreh:: omentpegel Ts festzulegen. Dies erfordert einen zusili/i ichen Steuerkreis für das Herunterschalten, der in Fig. 14 gezeigt ist, und eine Abwandlung des Summierers S7 in der mit geschlossener Schleife ausgebildeten Steuerschaltung 47 derart, daß der Summierer 87 auch noch sin Signal vom Steuerkreis für das Herunterschalten ^.hält. Der Schaltpunktrechner 77, der in der oberen linken Ecke von Fig. 14 gezeigt ist, übermittelt der Steuerlogik 51 ein Signal zum Herunterschalten, wenn ein entsprechendes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und ein die Notwendigkeit des Herunterschaltens anzeigendes Signal, z.B. ein von der Drosselklappenstellung abgeleitetes Signal, vorgefunden werden. Diese Signale sind die herkömmlichen Signale, mit denen der Schaltpunktrechner des automatischen Getriebes eines Fahrzeuges üblicherweise beaufschlagt ist.

Die Steuerlogik 51 übermittelt über eine Leitung 201 ein den Schaltzyklus einleitendes Befehlssignal LC1d an den Steuerkreis für das Herunterschalten und zwar dann, wenn der Schaltpunktrechner durch ein auf der Leitung 62 anstehendes Signal anzeigt, daß heruntergeschaltet werden soll. Das ein Herunterschalten einleitende Befehlssignal LCId wird in einem Verzögerungskreis 202 verzögert, und man erhält so ein zweites logisches Befehlssignal LC2d,

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das dann über eine I/eitung 203 an den Steuerkreis 200 für das Herunterschalten weitergegeben wird. Der Steuerkreis 200 erzeugt die geeigneten logischen Befehlssignale, mit denen der Summierer 37 in der mit geschlossener Schleife ausgebildeten Steuerschaltung 47 über eine Leitung 204 beaufschlagt wird. Nach Verarbeitung dieser Signale in der Steuerschaltung 47 wird das auf der Leitung 48 stehende Signal dazu verwendet, die Reibungskupplung dadurch zu desaktivieren, daß der Impulsbreiten-Modulationskreis 52 entsprechend angesteuert wird. Auf einer Leitung 205 wird dem Impulsbreiten-Modulationskreis 252 ein anderes Signal überstellt, durch welche der Bremsdruck zu einem geeigneten Zeitpunkt in dem Herunterschaltzyklus eingeschaltet wird. Auf einer Leitung 206 wird der Steuerlogik 51 ein Rückstellsignal überstellt, wenn das Herunterschalten beendet ist.

Die mit geschlossener Schleife ausgebildete Steuerschaltung 47 erhält über die Leitung 204 das vom Steuerkreis 200 für das Herunterschalten bereitgestellte Signal. Zwischen die Leitung 84 und eine Leitung 208 ist ein Schalter 207 geschaltet, der durch sein Schließen die Weitergabe des auf der Leitung 84 stehenden gefilterten Drehmomentsignales an den Speicher 85 steuert. Nachdem nun eine allgemeine Beschreibung der erfindungsgemäßen Steuerung mit dem zusätzlich vorgesehenen Steuerkreis 200 für das Herunterschalten und mit dem zusätzlichen, zweiten Impulsbreiten-Modulationskreis 252 und dem zweiten Steuerventil 256 gegeben worden ist, soll nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 15 eine genauere Beschreibung des Steuerkreises 200 für das Herunterschalten und eine genauere Beschreibung der Berechnung des Schaltdrehmomentpegels Ts gegeben werden.

Wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, wird das auf der Leitung 46 stehende Drehmomentsignal To auf den Eingang eines

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Speichers 212 gegeben; dieses Signal wird zugleich auch über eine Leitung 213 auf den Eingang eines Filters 214 gegeben. Am Ausgang des Filters 214 wird ein gefiltertes Drehmomentsignal abgegeben, das über eine Leitung 215 auf einen Eingang eines Komparators 216 gegeben wird und über eine Leitung 217 auf einen Eingang eines Speichers 218 gegeben wird. Das auf der Leitung 211 bereitgestellte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erscheint am Eingang eines Speichers 220. Damit liegen das Drehmomentsignal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal schon auf den Leitungen 46 und 211 vor, wenn die Steuerlogik 51 (vgl. Fig. 14) auf der Leitung 201 ein Befehlssignal LC1d bereitstellt, durch welches das Herunterschalten eingeleitet wird. Dies erfolgt nahe beim Anfang der verschiedenen in Fig. 16 dargestellten Kurven. Wie ersichtlich, stellt die oberste Kurve 221' die Motordrehzahl dar, die zweite Kurve 222' stellt die Änderungen im abtriebsseitig verfügbaren Drehmoment während der Zeitspanne dar, in der heruntergeschaltet wird, die Kurve 223* zeigt die Änderungen im Steuerdruck der ausrückenden Kupplung durch die mit dem ersten Steuerventil 56 erhaltene Steuerung, und die letzte Kurve 224' zeigt die Änderungen im Steuerdruck für die einzurückende Reibungskupplung bzw. Bremse, wie sie durch die Steuerung des Steuerventiles 256 erhalten wird. Die Einleitung eines Herunterschaltvorganges durch das auf der Leitung 201 stehende Befehlssignal LC1d ist auf der Zeitbasis von Fig. 16 angegeben. Dieses Befehlssignal wird zu diesem Zeitpunkt auf die Speicher 212 und 220 gegeben und führt dazu, daß die Speicher aktiviert werden und den Wert für das Drehmomentsignal bzw. das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal speichern, der jeweils an ihrer Eingangsklemme angetroffen wird, wenn das Herunterschalten eingeleitet wird.

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Das im Speicher 220 gespeicherte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal oo läuft durch ein passives Bauelement 221. Die in Fig. 15 gewählten Symbole entsprechen im Wesentlichen den in Fig. 5 verwendeten, und damit ist klar, daß das passive Bauelement 221 durch einen variablen Widerstand oder ein anderes Bauelement gebildet ist, das sich so einstellen läßt, daß das vom Speicher 220 empfangene Signal in vorgegebener Weise verarbeitet wird. Erfindungsgemäß ist das Bauelement 221 so eingestellt, daß es die Größe K der oben angegebenen Gleichung (2) darstellt, die das Ergebnis der Untersuchung der Vorgänge beim Herunterschalten darstellt, wie oben ausgeführt worden ist. Das am Ausgang des passiven Bauelementes 221 erhaltene und sowohl auf einer Leitung 222 als auch auf einer Leitung 223 anstehende Signal stellt die anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeit wo zu Beginn des Schaltvorganges dar, welche von der Motordrehzahl und der Getriebeübersetzung multipliziert mit der Größe K abhängt. Diese Berechnung entspricht der Ermittlung des Zählers des zweiten Termes in der Gleichung (2).

Eine Multiplizierschaltung 224 erhält über eine Leitung 225 von einem Speicher 226 ein zweites Signal, das der Größe λ/At zugeordnet ist. Der im Speicher 226 gespeicherte Wert stellt also den Kehrwert der Zeitspanne At dar, und diese Zeitspanne At ist zugleich der Nenner des in Gleichung (2) angegebenen Bruches. At ist zugleich die Zeitspanne, innerhalb der sich die Motordrehzahl ändert, wie in Fig. 16 durch den rampenförmigen Abschnitt der Kurve 221' gezeigt ist. Das am Ausgang der Multiplizierschaltung 224 auf einer Leitung 227 bereitgestellte Signal ist somit das Produkt aus zwei Eingangssignalen und stellt das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmoment, bzw. den in den beiden Gleichungen (1) und (2) enthaltenen Bruch dar. Wie oben schon ausgeführt worden ist,

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kann man den benötigten Drehmomentschaltpegel Ts (vgl. Kurve 222' von Fig. 16) dadurch ermitteln,daß man das Motorbeschleunigungsdrehmoment von dem anfänglich am Ausgang des Getriebes bereitgestellten Drehmoment To abzieht. Um dies zu bewerkstelligen, wird das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmomentsignal über die Leitung 227 auf den einen Eingang eines Summierers 228 gegeben. Der Summierer 228 erhält über die Leitung 230 vom Speicher 212 zugleich auch das dem anfangs angetroffenen Drehmoment zugeordnete Signal To. Der Summierer zieht den Wert für das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmoment, der auf der Leitung 227 ansteht, von dem der Größe des anfangs angetroffenen Drehmomentes entsprechenden Signal To auf der Leitung 230 ab und stellt auf einer Leitung 231 ein Signal bereit, das dem Schaltdrehmomentpegel Ts entspricht, der in der Kurve 222' von Fig. 16 gezeigt ist.

Wie oben schon ausgeführt worden ist, kann das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmoment größer sein als der Wert des anfänglich angetroffenen Drehmomentes To. Wie aus Gleichung (2) ersichtlich ist, würde dies zu einem negativen Wert für den Schaltdrehmomentpegel Ts führen. Bei derartigen Betriebsbedingungen verwendet die Steuerung das maximal verfügbare Drehmoment zur Beschleunigung des Motors, wobei das maximal verfügbare Drehmoment das Drehmoment To ist, nämlich das anfänglich zur Verfügung stehende Drehmoment. Dies kann man dadurch erhalten, daß man die Größe Ts in der Gleich (2) 0 setzt und To als Motorbeschleunigungsdrehmoment verwendet. Die in Fig. 15 gezeigte Schaltung stellt dies sicher.

Ein Abschneidkreis 232 für negative Signalabschnitte stellt sicher, daß das auf einer ausgangsseitigen

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Leitung 233 stehende Signal Ts nicht negativ werden kann, gleichgültig, wie groß das auf der Leitung 227 erhaltene berechnete Motorbeschleunigungsdrehmomentsignal ist. Dies läuft im Ergebnis darauf hinaus, daß die Größe Ts 0 gesetzt wird, wenn das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmoment größer ist als das anfänglich angetroffene Drehmoment vom Wert To. Auf diese Weise wird das auf der Leitung 233 stehende Schaltdrehmoraentsignol Ts, das dem in Fig. 16 gezeigten Schaltdrehmomentpegel Ts zugeordnet ist, auf eine Klemme des Schalters 207 und auf eine Eingangsklemme eines integrierendem Taktgebers 234 sowie auf die obere Eingangsklemme eines Summierers 235 gegeben.

Wie aus Fig. 16 ersichtlich ist, wird darm, wenn über die Leitung 201 ein Befehlssignal LC1d bereitgestellt worden ist, um die Amfangswerte in den Speichern 212 umd 22D in der beschriebenen Art und Weise zu speichern, mach einer durch den Verzögerungskreis 202 vorgegebenen Zeitspanne das Befehlssigmal LC2d bereitgestellt» und hierdurch wird die Druckentlastung im der auszurückendem Reibungskupplung 26 eingeleitet, ©er durch die Kurve 223" von Fig. 16 wiedergegebene Druck ibegimmt imffolgedessen sehr rasch abzunehmen. Das Bef ehlssigmal IiC 2d wird auch auf dem in Fig. 15 gezeigtem Schalter 2©7 gegeben, und durch Schließen dieses Schalters wird das Schal tidrefomoanemtsigna 1 Ts über die Leitung 208 auf den Speicher 85 (^gI. Fig- 14) gegeben. Der durch die Kurve 223" von Fig- 16 wiedergegeben© Druck nimmt weiter ab, und zu eimern spaterem Zeitpunkt beginnt auch das durch die Kurve 222" wiedeargegelbeme Drehmoment am Ausgang des Schaltgetriebes rasch abzunehmen.. Eine vorgegebene Änderung dieses Drefonramemitwertes, die in Fig. 16 mit T1 bezeichnet ist, wird dtrardm ein passives Bauelement 236 wiedergegeben, das mit der oberem Eimgangsklemme des Komparators 216 verbunden ist- Auf der zum Komparator 216

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ι.

führenden Leitung 215 steht das gefilterte Antriebsdrehmomentsignal To, während eine mit dem Ausgang des Summierers 228 verbundene Leitung 237 das den Schaltdrehmomentpegel Ts zugeordnete Signal auf den untersten Eingang des Komparators 216 gibt. Der Komparator 216 "sucht" somit nach dem Schaltdrehmomentpegel Ts und erzeugt auf einer mit seinem Ausgang verbundenen Leitung 238 ein Befehlssignal LC3d, wenn das gefilterte Drehmomentsignal auf der Leitung 215 die Größe des Vorspannsignales und des Schaltdrehmomentpegelsignales Ts erreicht, mit denen die beiden anderen Eingangsklemmen beaufschlagt sind. Tritt dies ein, so wird das logische Defehlssignal LC3d auf der Leitung 238 bereitgestellt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird der integrierende Taktgeber 234 mit dem Befehlssignal LC3d beaufschlagt, wodurch dieser Taktgeber aktiviert wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß das dem anfänglich angetroffenen Drehmoment zugeordnete Signal To vom Speicher über die Leitungen 230 und 239 auf die positive Eingangsklemme des integrierenden Taktgebers 234 gegeben wird. Ist das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmoment größer als der Anfangswert des Drehmomentes To, so wird im Ergebnis damit Ts durch den Abschneidkreis 232 zu 0 gemacht, und das über die Leitung 239 übertragene Signal To wird als Motorbeschleunigungsdrehmomentsignal verwendet. Ist das Signal Ts größer als 0, so wird es auf die negative Eingangsklemme des integrierenden Taktgebers 234 gegeben, wodurch der Wert des Eingangssignales vermindert wird, der durch den Tatkgeber integriert wird, wenn er das Befehlssignal LC3d erhält. Das erhaltene integrierte Signal wird über eine Leitung 243 auf die obere, positive Eingangsklemme eines Summierers 240 gegeben. Dieser Summierer ist ferner über die Leitung an seiner negativen Eingangsklemme mit einem anderen

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Signal beaufschlagt; dieses ähnelt einem Signal für ein "berechnetes £t". Die dritte Eingangsklemme des Summierers 240 erhält über eine Leitung 242 und ein die Verstärkung vorgebendes passives Bauelement 241 das Ausgangssignal des Summierers 235. Die Schaltung aus dem Summierer 235 und dem passiven Bauelement 241 kompensiert die Füllzeit der Reibungskupplung 25. Ist das vom integrierenden Taktgeber 234 über die mit seinem Ausgang verbundene Leitung 243 bereitgestellte Signal größer als das auf der Leitung 223 stehende Signal, so wird das Ausgangssignal des Summierers 240 umgeschaltet, und hierdurch wird die Abgabe des logischen Befehlssignales LC4d am Ausgang eines Differenzverstärkers 244 herbeigeführt. Dieses auf einer Leitung 245 stehende Signal wird dazu verwendet, die Druckmittelzufuhr zum Stellzylinder der Reibungskupplung einzuleiten, wie dies die Kurve 224' von Fig. 16 zeigt. Der Summierer 240 kann also als der Punkt der Schaltung betrachtet werden, an dem die Gleichung (2) gelöst ist, bzw. als der Punkt, an dem die Tenne dieser Gleichung einander gleich gemacht sind. Betratet man die Eingangsklemmen des summierenden Integrators 234, so erhält man aus den entsprechenden Eingangssignalen den Term To-Ts. Wird der integrierende Taktgeber 234 beim Erhalt eines Befehlssignales LC3d aktiviert, so wird die Zeitspanne 4t hinzumultipliziert, so daß man den Ausdruck (To-Ts)^It erhält. Das auf der Leitung 223 stehende Signal steht für die Größe Κωο. Das Ausgangssignal des Summierers hängt somit von sämtlichen der in Gleichung (2) angegebenen Terme ab. Wie oben schon ausgeführt worden ist, stellt das auf der Leitung 242 stehende Signal eine Verfeinerung dar, die zur Kompensation der Füllzeit des Betätigungszylinders für die Reibungskupplung dient, dieses Merkmal ist jedoch kein grundlegendes Merkmal für die Steuerung des Schaltvorganges, die in Abhängig-

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keit der Größen To, Ts und des Motorbeschleunigungsdrehmomentes arbeitet.

Das Defehlssignal LC4d aktiviert auch den Speicher 218 und führt zur Weitergabe des gespeicherten Drehmomentsignales To über eine Leitung 246 auf eine Eingangsklemme eines Komparators 247. Der Komparator 247 erhält über eine Leitung 248 auch direkt das gefilterte Drehmomentsignal und ist über eine Leitung 261 mit einem von einem passiven Bauelement 260 bereitgestellten Vorspannsignal beaufschlagt. Dieses Vorspannsignal ist in Fig. 16 mit 4T2 bezeichnet. Diese drei Eingangssignale werden ständig an die Eingänge des Komparators 247 angelegt. Sackt das am Ausgang des Getriebes bereitgestellte Drehmoment ab, wie dies bei der Kurve 222¹ mit ΔΤ2 bezeichnet ist, so führt dies zu einem entsprechenden Signal, durch welches eine Änderung des Ausgangssignales des Komparators 247 herbeigeführt wird. Hierdurch wird am Ausgang des Komparators 247 und auf einer Leitung ein Befehlssignal LC5d erhalten. Wie aus Fig. 223' ersichtlich ist, wurde in der Reibungskupplung ein endlicher Druck aufrechterhalten, um den Wert für das Schaltdrehmoment Ts in der Anlage zu fixieren. Schaltet der Komparator 247 um, so wird das Befehlssignal LC5d dazu verwendet, den Druck der ausrückenden Reibungskupplung 26 völlig zu entlasten und die Logikkreise der Steuerung für den nächstfolgenden Herunterschaltvorgang zurückzustellen.

In den Patentansprüchen soll unter der Bezeichnung "verbunden" in der Regel eine Gleichstromverbindung zwischen zwei Bauelementen mit praktisch verschwindendem Gleichstromwiderstand verstanden werden. Unter der Bezeichnung "gekoppelt" soll eine funktionale Zuordnung

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zwischen zwei Bauelemente verstanden werden, wobei zwischen diesen beiden Bauelernenten, die als "gekoppelt" oder "miteinander gekoppelt" bezeichnet sind, möglicherweise noch andere Bauelemente angeordnet sind.

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Claims

ra,jpr>«?nwäte Dip». Ing. H. Hauck

" ^rt

" ^rt D:.-".J. V.. f. .'.-a

Borg-warner Corporation eooo tviü»"-·»**^ ^z

2oo South Michigan Ave -·

Chicago, I11.6o6o4, USA 29. Dezember 1977

Anwaltsakte M-4485

Elektronische Steuerung für ein automatisches Schaltgetriebe

Patentansprüche

Elektronische Steuerung zum Steuern der Änderung des Übersetzungsverhältnisses des automatischen Schaltgetriebes eines Fahrzeuges, wobei das automatische Getriebe ein getriebenes Eingangsteil und ein treibendes Ausgangsteil und eine erste und eine zweite steuerbare Reibkupplung aufweist, von denen während des Änderns des Übersetzungsverhältnisses die erste gelöst ist und die zweite eingerückt ist, mit einem Wandler, der das abgegebene Drehmoment am treibenden Abtriebsteil des Getriebes mißt und ein erstes elektrisches Signal bereitstellt, das sich in Abhängigkeit vom vom Getriebe abgegebenen Drehmoment ändert, und mit einer Einrichtung zum Erzeugen und Modifizieren eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignales, so daß ein zweites elektrisches Signal erhalten wird, das zugleich auch von den Übersetzungsverhältnissen des Getriebes und der Trägheit des Motors abhängt, gekennzeichnet durch einen Schaltkreis (224, 226), welcher das zweite elektrische Signal gemäß einer vorgegebenen

- 2 ORIGINAL INSPECTED

Zeitspanne (/It) modifiziert, während der die Motordrehzahl von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert geändert werden soll, und der so ein berechnetes Motorbeschleunigungsdrehmomentsignal erzeugt, und durch eine Ausgangsummierstufe (240), die ein drittes Signal empfängt (über Leitung 243), welches die integrierte Differenz zwischen dem anfänglichen Drehmomentsignal (To) und dem berechneten Motorbeschleunigungsdrehmomentsignal darstellt, und auch das zweite Signal empfängt, so daß zum richtigen Zeitpunkt ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches die einrückende Reibungskupplung der steuerbaren Reibungskupplungen des automatischen Getriebes steuert.
2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Eingangssummierstufe (228), welche sowohl das das Ausgangsdrehmoment (To) darstellende erste elektrische Signal als auch das berechnete Motorbeschleunigungsdrehmomentsignal erhält und die algebraische Summe dieser beiden Signale bereitstellt (auf Leitung 231), so daß ein Schaltdrehmomentpegelsignal (Ts) erhalten wird.
3. Steuerung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Abschneidkreis (232) für negative Signalabschnitte, der mit dem Schaltdrehmomentpegelsignal (Ts), das von der Eingangssummierstufe (228) bereitgestellt wird, beaufschlagt ist und sicherstellt, daß das Schaltdrehmomentpegelsignal ungeachtet der Größe des berechneten Motorbeschleunigungsdrehmomentsignales keinen negativen Wert annehmen kann.
4. Steuerung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Taktgeber-Integratorstufe (234), deren positive Eingangsklemme mit dem Ausgangsdrehmomentsignal (To) beaufschlagt ist und deren negative Eingangsklemme mit

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dem Ausgang des Abschneidkreises (232) für negative Signalabschnitte verbunden ist, wobei die Taktgeber-Integratorstufe ein Signal bereitstellt, das dem Term (T - T) Δt zugeordnet ist.
5. Steuerung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Komparatorstufe (216), die mit einer ersten Singangsklemme einer Polarität (-) mit einem dem momentanen Wert des Drehmoments am treibenden Ausgangsteil des Getriebes entsprechenden Signal beaufschlagt ist (über Leitung 215), deren entgegengesetzte Polarität (+)aufweisende zweite Eingangsklemme mit dem gewünschten Schaltdrehmomentpegelsignal (T ) beaufschlagt ist (über Leitung

237) und deren gleiche Polarität (+) wie die zweite Eingangsklemme aufweisende dritte Eingahgsklemme mit einem Vorspannpegelsignal ( T1) beaufschlagt ist, derart, daß der Komparator umschaltet und ein Ausgangssignal (LC 3d) zu geeigneter Zeit bereitstellt, durch welches die Integrator-Taktgeberstufe zum richtigen Zeitpunkt aktiviert wird, wenn der Pegel des vom Getriebe abgegebenen Drehmomentes den gewünschten Schaltdrehmomentpegel (T ) erreicht.
6. Steuerung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine weitere Summierstufe (235), die zwei Eingangsklemmen hat, die parallel zu den Eingangsklemmen der Integrator-Taktgeberstufe geschaltet sind, und durch ein passives Bauelement (241), das zwischen die Ausgangsseite der weiteren Summierstufe und die Eingangsklemme der Ausgangssummierstufe geschaltet ist und dazu dient, in der Steuerschaltung eine Kompensation für die Zeitspanne zu bewerkstelligen, die benötigt ist, um den Kolben des Betätigungszylinders mit Druckmittel zu füllen, der der einrückenden der steuerbaren Reibkupplungen des Getriebes zugeordnet ist.

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