DE2900128A1

DE2900128A1 - Steuerung fuer ein automatisches schaltgetriebe

Info

Publication number: DE2900128A1
Application number: DE19792900128
Authority: DE
Inventors: Alan Leonard Miller
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1979-07-12
Also published as: US4259882A; SE8504736L; JPS6325220B2; BG43358A3; PL212591A1; IT1101077B; FR2413589A1; IT7831432A0; JPS54105643A; SE7813272L; CA1118515A; DE2900128C2; GB2011562A; SE456111B; FR2413589B1; SE8504736D0; SE445247B; GB2011562B

Description

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Zusammenfassung

Es wird eine Steuerung für ein servobetätigtes Schaltgetriebe angegeben, welches zumindest eine hydraulisch betätigbare Reibkupplung aufweist. Zu der Steuerung gehören Ventile zur Steuerung des hydraulischen Druckmittels zu den hydraulischen Reibkupplungen, welche durch eine elektronische Steuerschaltung aktivierbar sind. Die elektronische Steuerschaltung erhält eingangsseitig ein Drehmoments ignal, welches von einem mit der Eingangswelle oder der Ausgangswelle des Getriebes zusammenarbeitenden Drehmomentfühler bereitgestellt wird. Die Steuerschaltung enthält ferner einen Sollwertgenerator für das übertragene Drehmoment, welcher auch als aktiver Rechenkreis ausgebildet sein kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Steuerung servobetätigter Schaltgetriebe. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere elektronische Steuerschaltungen zur Verwendung in solchen Steuerungen.

Bei bekannten Steuerungen für servobetätigte Schaltgetriebe werden Ventile für hydraulisches Druckmittel zur Steuerung der Schaltgetriebe verwendet. Darüber hinaus sind verschiedene Drosseln und Wechselventile vorgesehen, welche den Druckaufbau in den servobe-

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tätigten Reibkupplungen des Schaltgetriebes so steuern, daß man je nach den Arbeitsbedingungen und je nach der Stellung eines Steuerventils ein langsames oder rasches Ansteigen des Druckes erhält.

Es ist ferner bekannt, elektrisch betätigbare Steuerventile, z.B. Magnetventile, welche eine AUS-Stellung und eine EIN-Stellung aufweisen, zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu den Servokupplungen zu verwenden und unterschiedliche Druckmittelspeicher vorzusehen, welche die Einrückbewegung der Servokupplungen dämpfen. Das wichtigste Merkmal derartiger Steuerungen, das man schon lange zu erreichen sucht, ist eine Steuerung des übertragenen Drehmomentes an den Servokupplungen über den Einrückvorgang hinweg, derart, daß die Steuerung automatisch für ein Einrücken der Servokupplung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses sorgt. Dabei soll das von der Kupplung übertragene Drehmoment begrenzt sein, um ein ruckhaftes Bewegen des Fahrzeugs zu verhindern und zugleich ein Durchdrehen der Fahrzeugräder auszuräumen. Darüber hinaus soll ein Arbeiten von Steuerung und Schaltgetriebe mit gutem Wirkungsgrad sichergestellt sein, und es soll auch vermieden werden, daß der Schaltvorgang zu lange andauert, da hierdurch die Servokupplung beschädigt werden kann. Wünschenswert ist ferner, daß man der elektronischen Steuerschaltung oder einer anderen Steuerschaltung ein Eingangssignal zuführen kann, durch welches das maximal auftretende Drehmoment vorgebbar ist, um die Steuerung des Wechsels des Übersebzungsverhältnisses an die allgemeinen Betriebsbedingungen des Fahrzeuges anpassen zu können. So soll z.B. offensichtlich

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das Auftreten hoher Drehmomente hei nicht auf einer Straße laufenden Fahrzeugen beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses vermieden werden. Gleiches gilt bei Fahrzeugen, die sich auf einer Oberfläche mit extrem kleinen Reibungskoeffizienten bewegen, da sonst die Fahrzeugräder ständig durchdrehen würden.

Durch die vorliegende Erfindung werden die oben angegebenen Anforderungen an ein servobetätigtes Schaltgetriebe erfüllt.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird eine elektronische Steuerschaltung verwendet, die auf ein Ventil arbeitet, über welches die Servokupplung des Schaltgetriebes mit hydraulischem Druckmittel versorgt wird. Auf diese Weise wird das Einrücken der Servokupplung variabel in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal gesteuert. Die elektronische Steuerschaltung berücksichtigt das von einer Getriebewelle übertragene Drehmoment. Diese Getriebewelle kann entweder die Eingangswelle oder die Ausgangswelle des Schaltgetriebes sein. Dieser gemessene Wert für das übertragene Drehmoment wird mit einem maximal zulässigen Drehmomentwert verglichen, welcher entweder durch einen Rechenkreis oder durch den Fahrer des Fahrzeuges vorgegeben ist. Auf diese Weise wird dann das Einrücken der hydraulischen Servokupplung beim Wechseln des Übersetzungsverhältnisses so gesteuert, daß der vom Rechenkreis oder von Hand eingegebene Sollwert für das Drehmoment während des ganzen Schaltvorganges eingehalten wird. Mit der erfindungsgemäßen Steuerung erhält man somit einen so raschen Wechsel des Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes, wie dies ohne Überschreiten vorgegebener Ar-

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beitsparameter möglich ist, z.B. ohne überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigung. Auf diese Weise erhält man einen optimalen Wirkungsgrad beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses. Zugleich kann die Steuerung leicht für das Arbeiten bei verschiedenen Oberflächenbeschaffenheiten eingestellt werden.

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

Fig. 1 eine elektrohydraulische Steuerung für ein

servobetätigtes Schaltgetriebe;

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Soll

wertgenerators für das vom Getriebe übertragene Drehmoment der Steuerung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des vom Getriebe

übertragenen Drehmomentes, der Raddrehzahl,der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Druckes in der Servokupplung während eines Schaltvorgangs bei Verwendung einer Steuerung nach Fig. 1 bzw. 2;

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild eines abgewandel

ten Sollwertgenerators für das übertragene Drehmoment zur Verwendung in der Steuerung nach Fig. 1;

Fig. 5 ein weiter abgewandelter Sollwertgenerator für

das übertragene Drehmoment zur Verwendung in

der Steuerung nach Fig. 1, welcher ein Konstantzeiteingangssignal bereitstellt.

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'-' ÖR§föiNAL INSPECTED

Fig. 1 zeigt schematisch eine Steuerung zum Steuern des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses bei einem servobetätigten Schaltgetriebe, welches für jedes einstellbare Übersetzungsverhältnis eine Servokupplung aufweist. In Fig. 1 ist die Steuerung insgesamt mit 1o bezeichnet, das Zahnräder und die Servokupplungen aufweisende Schaltgetriebe insgesamt mit 12. Das Schaltgetriebe 12 hat eine Eingangswelle 14, welche mit Drehmoment beaufschlagt ist, sowie zwei Zahnräder 16,18, welche Drehmoment an mit ihnen kämmende Zahnräder abgeben, wodurch man Zahnradzüge mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis erhält. Dem Zahnrad 16 ist ein Reibscheibenpaket 2o einer ersten Servokupplung zugeordnet, welches durch einen Kolben 22 einrückbar ist. Entsprechend ist dem Zahnrad 18 ein Reibscheibenpaket 24 einer zweiten Servokupplung zugeordnet, welches durch einen Kolben 2 6 einrückbar ist.

Die Eingangswelle 14 trägt fest mit ihr verbunden eine Trennwand 3o, durch welche zusammen mit einer äußeren Hülse 32 ein mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbarer Arbeitsraum 34 für das Reibscheibenpaket 2o und ein mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbarer Arbeitsraum 36 für das Reibscheibenpaket 24 begrenzt ist. Wird der Arbeitsraum 34 mit Druck beaufschlagt, so wird der Kolben 22 in der Zeichnung nach links bewegt und bringt das Reibscheibenpaket 2o reibschlüssig in Eingriff, so daß das Zahnrad mit der Eingangswelle 14 verblockt wird. Auf diese Weise wird z.B. ein Gang zum Vorwärtsfahren eingelegt. Wird der Arbeitsraum mit Druck beaufschlagt, so wird der Kolben 26 in der Zeichnung nach rechts bewegt, so daß das Reibscheibenpaket 24 in Eingriff

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gebracht wird. Dann ist das Zahnrad 18 mit der Eingangswelle 14 verblockt, wodurch man z.B. einen Rückwärtsgang eingelegt hat.

Die Kolben 22,26 sind durch die Hülse 32 fest miteinander verbunden, so daß bei Bewegen eines der Kolben zum Einrücken einer der Servokupplungen der andere Kolben von dem zugeordneten Reibscheibenpaket wegbewegt wird, so daß diese Servokupplung ausgerückt wird. Ein servobetätigtes Schaltgetriebe mit Servokupplungen und Zahnrädern,wie es oben kurz beschrieben ist, ist in der US-PS 29 2o 732 genauer beschrieben.

Das Schaltgetriebe 12 ist hier nur schematisch wiedergegeben, da die nachstehend genauer beschriebene Steuerung 1o sich für beliebige servobetätigte Schaltgetriebe eignet.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 1o bezeichnete Steuerung hat einen hydraulischen Teil und einen elektronischen Teil. Die Steuerung kann somit als elektrohydraulische Steuerung bezeichnet werden. Zu dem elektronischen Steuerungsteil gehört ein Drehmomentfühler 4o, ein Signalformer 42, ein Sollwertgenerator 44 für das Drehmoment, eine elektronische Steuerschaltung 46 sowie ein Impulsbreitenmodulator 48. Der Aufbau und die Arbeitsweise des Drehmomentfühlers ist in der US-PS 41 oo 794 genauer beschrieben. Der Sollwertgenerator 44 weist ein Potentiometer 47 auf. Zum hydraulischen Steuerungsteil, der direkt mit dem Schaltgetriebe 12 verbunden ist, gehört eine Pumpe 5o, ein Druckregelventil 52, ein Steuerventil 54, ein von Hand schaltbares Ventil 56, ein Druckregler 58 für den

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- 13 Schmiermitteldruck und ein Sumpf 60.

Zu dem Steuerventil 54 gehört ein hydraulisches Ventil 62 und ein Magnetventil 64.Die Pumpe 5o ist über eine Leitung 68 mit dem Steuerventil 54 und über eine Leitung 7o mit dem Druckregelventil 52 verbunden. Eine Rücklaufleitung 72 ist mit dem hydraulischen \&itil 62 und dem Druckregelventil 52 verbunden. Die Rücklaufleitung 72 ist zugleich die Schmiermitteldruckleitung für das servobetätigte Schaltgetriebe 12. Die Rücklaufleitung 72 ist hierzu mit einem Druckregler 58 verbunden, welcher den Schmiermitteldruck vorgibt. Eine weitere Rücklaufleitung 74 ist an zwei Stellen mit dem von Hand schaltbaren Ventil 56 verbunden und kommuniziert ebenfalls mit der Rücklaufleitung 72 und dem Druckregler 58 für den Schmiermitteldruck. Eine vom Magnetventil 64 ausgehende Rücklaufleitung 76 mündet ebenfalls in die Rücklaufleitung 74. Eine Steuerdruckleitung 78 ist zwischen das hydraulische Ventil 62 und das von Hand schaltbare Ventil 56 geschaltet. Das Ventil 56 ist über eine Leitung 80 mit dem Arbeitsraum 36 und über eine Leitung 82 mit dem Arbeitsraum 34 verbunden.

Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Steuerung 1o arbeitet wie folgt:

Zunächst sei angenommen, daß das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt, wobei das Zahnrad 16 durch das Reibscheibenpaket 2o mit der Eingangswelle 14 verblockt ist.Hierzu ist der Arbeitsraum 34 über die Steuerdruckleitung 78 und die Leitung 82 mit Druck beaufschlagt. Nun soll das übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes 12 so ge-

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ändert werden, daß das Fahrzeug rückwärts fährt. Dies erfolgt dadurch, daß man das Reibscheibenpaket 24 einrückt und das Reibscheibenpaket 2o ausrückt. Hierzu bewegt der Fahrer das von Hand schaltbare Ventil 56 aus der der Vorwärtsfahrt zugeordneten Arbeitsstellung in die dem Fahren in Rückwärtsrichtung zugeordnete Arbeitsstellung. In dieser Arbeitsstellung des Ventils 56 ist dann die Steuerdruckleitung 78 mit der Leitung 8o verbunden, so daß der Arbeitsraum 36 mit Druck beaufschlagt ist und das Reibscheibenpaket 24 eingerückt wird. Wie oben schon ausgeführt, führt diese Bewegung des Kolbens 26 dazu, daß der Kolben 22 in Richtung eines Ausrückens des Reibscheibenpaketes 2o bewegt wird. In der jetzt eingenommenen Stellung des als Wechselventil ausgebildeten Ventils 56 ist die Leitung 82 mit der Rücklaufleitung 74 verbunden, so daß der im Arbeitsraum 34 herrschende Druck abgebaut wird. Ist das von Hand schaltbare Ventil 56 voll in die der Rückwärtsfahrt entsprechende Arbeitsstellung bewegt, so kommt das Ende des Ventilschiebers des Ventils 56 in Anlage an einen Schalter 55, welcher dann über einen Leiter 1o2 ein Aktivierungssignal an die elektronische Steuerschaltung 46 abgibt, welche das Einrücken des Reibscheibenpaketes 24 steuert. Der Drehmomentfühler 4o stellt über den Signalformer 42 ein Signal bereit, das direkt zu dem von der Eingangswelle 14 übertragenen Drehmoment ist. Dieses über eine Leitung 1o4 bereitgestellte Signal wird auf einen Komparator 45 der elektronischen Steuerschaltung 46 gegeben, welcher die ihm übermittelten Eingangssignale algebraisch summiert. Als zweites Eingangssignal für den Komparator 45 dient das vom Sollwertgenerator 44 für das maximale Drehmoment bereitgestellte Signal, welches

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über einen Leiter 1o5 bereitgestellt wird. Dieser Sollwert für das übertragene Drehmoment kann vom Fahrer durch Einstellen des Potentiometers 47 manuell vorgegeben werden. Der Komparator 45 vergleicht also das von der Eingangswelle 14 übertragene Drehmoment mit einem vorgegebenen Maximalwert für dieses Drehmoment, welches der Fahrer in dem Sollwertgenerator 44 eingestellt hat. An seinem Ausgang stellt der Komparator 45 ein entsprechendes Fehlersignal bereit, welches über einen Leiter 1o6 an den Impulsbreitenmodulator 48 weitergegeben wird. Dieser steuert über einen Leiter 1o8 die Erregung des Magnetventils 64, so daß man eine entsprechende Änderung des in der Steuerdruckleitung 78 herrschenden Druckes erhält. Das Magnetventil 64 ist über einen Leiter 11o mit Erde 111 verbunden.

Das in Fig. 1 gezeigte Steuerventil 54 ist in der US-PS 41 16 321 genauer beschrieben. Einzelheiten des Impulsbreitenmodulators 48 können der US-PS 4o 31 782 entnommen werden. Einzelheiten des Impulsbreitenmodulators 48 brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. Wichtig ist nur, daß der Impulsbreitenmodulator 48 in Abhängigkeit von dem auf dem Leiter 1o6 übermittelten Fehlersignal die Erregung des Magnetventils 64 so steuert, daß der Steuerdruck dem Fehlersignal entspricht und sein Wert derart ist, daß das von der Eingangswelle 14 infolge Einrückens des Reibscheibenpaketes 24 übertragene Drehmoment einen Wert nicht überschreitet, welcher vom Fahrer am Sollwertgenerator 44 eingestellt ist.

Der Sollwertgenerator 44 für das übertragene Drehmoment läßt sich somit so einstellen, daß man eine maximale Drehmomentübertragung

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über die Servokupplung und die Eingangswelle 14 erhält, wobei jedoch unerwünscht starke Beschleunigungen verhindert werden, welche den Fahrer stören. Darüber hinaus kann die Größe des Drehmomentes so eingestellt werden, daß ein Durchdrehen der Fahrzeugräder verhindert wird. Der Sollwertgenerator 44 für das übertragene Drehmoment wird vorzugsweise für normalerweise auftretende mittlere Belastungen beim Gangwechsel voreingestellt und wird dann so angebracht, daß er dem Fahrer nicht ohne weiteres zugänglich ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Fahrer den Sollwertgenerator 44 auf einen Wert einstellt, der zu hohen Beschleunigungen und damit zu einer Gefährdung führen würde.

Fig. 2 zeigt einen abgewandelten Sollwertgenerator 44, welcher als Rechenkreis ausgebildet ist und beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses sowohl einen rampenförmig verlaufenden Abschnitt der Drehmomentkurve als auch eine Stufe in der Drehmomentkurve erzeugt.

Der in Fig. 2 gezeigte Sollwertgenerator 44 weist ein Potentiometer 147 auf, welches über einen Leiter 149 mit einem wiederum als Summierer ausgebildeten Komparator 145 verbunden ist. Ein weiteres Potentiometer 48 ist mit einem durch ein aktives Bauelement gebildeten Rampengenerator 15o verbunden, der seinerseits über einen Leiter 152 mit dem Komparator 145 verbunden ist.

Fig. 3 zeigt von oben nach unten das übertragene Drehmoment, die Raddrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Druck in der Servokupplung beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit

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von der Zeit. Die ausgezogenen Linien geben die Kurven wieder, die bei einer mit Stufenbefehlen arbeitenden Drehmomentsteuerung erhalten werden, welche zu konstanten Werten pro Zeiteinheit führt. Darüber hinaus zeigen gestrichelte Kurven den zusätzlichen Effekt einer Steuerung, bei welcher zusätzlich ein rampenförmiges Signal verwendet wird, wodurch man eine Drehmomentsteuerung mit einem sich pro Zeiteinheit ändernden Wert des Steuersignals erhält. So ist z.B. die Druckanstiegskurve für die Servokupplung wiedergegeben, wobei sowohl eine Stufensteuerung für das Drehmoment als auch eine zusätzliche Rampensteuerung für das Drehmoment verwendet sind. Das zusätzlich verwendete Rampensignal ändert das Einrückverhalten der Servokupplung und führt zu einem allmählichen Anstieg des Drukkes pro Zeiteinheit. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, erhält man bei zusätzlicher Verwendung eines Rampensignales einen rascheren Druckaufbau bis zum Einrückpunkt der Servokupplung. Dies führt zu einem rascheren Durchführen des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses. Sowohl bei der in Fig. 1 gezeigten Steuerung als auch bei der gemäß Fig. 2 abgewandelten Steuerung hat man eine geschlossene Regelschleife für das übertragene Drehmoment.

Der in Fig. 2 gezeigte Sollwertgenerator 44 arbeitet also so, daß eines der Eingangssignale des. Komparators 145, welches von dem Rampengenerator 15o bereitgestellt wird, mit der Zeit zunimmt, so daß man auch einen rascheren, rampenförmigen Druckaufbau in der Servokupplung erhält. Damit wird erreicht, daß der Schaltvorgang so schnell wie möglich erfolgt, wobei jedoch der Fahrer kein unangenehmes Rucken spürt» Sowohl das Potentiometer 147 als auch

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das Potentiometer 148 können durch den Fahrer eingestellt werden. Zum Einleiten des Schaltvorganges kann der Drehmomentpegel am Potentiometer 147 eingestellt werden ("Stufeneinstellung"), darüber hinaus kann durch Einstellen des Potentiometers 148 und entsprechende Änderung des Arbeitens des Rampengenerators 15o die Geschwindigkeit des Druckaufbaus in der Servokupplung eingestellt werden ("Rampeneinstellung").

Die übrigen Teile der in Fig. 1 gezeigten Steuerung bleiben bei Verwendung eines Sollwertgenerators nach Fig. 2 unverändert. Das Fehlersignal wird also über den Leiter 1o6 vom Komparator 145 bereitgestellt und ist ein Signal, welches die Drehmomentwerte wiedergibt, welche der Fahrer als Ausgangspunkte für Schaltvorgänge vorgegeben hat. Das Signal auf der Leitung 1o6 spiegelt ferner die Druckanstiegsgeschwindigkeit wieder, die der Fahrer ausgewählt hat, und auch das von der Eingangswelle 14 übertragene Drehmoment, welches als entsprechendes elektrisches Signal über die Leitung 1o4 bereitgestellt wird.

Bei allen in der Zeichnung gezeigten und hier beschriebenen Ausführungsformen der Steuerung stellt der Schalter 55 bei Betätigung durch das Ventil 56 , wenn dieses in die Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt zugeordnete Arbeitsstellung bewegt wird, auf dem Leiter 1o2 ein Signal bereit, durch welches nicht nur die Steuerschaltung 46 zur Steuerung des Schaltvorgangs aktiviert wird, sondern das zugleich auch ein Eingangssignal fiir die Steuerschaltung 46 darstellt, welches erkennen läßt, ob ein Schaltvorgang von Vorwärts-

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fahrt auf Rückwärtsfahrt oder von Rückwärtsfahrt auf Vorwärtsfahrt durchgeführt wird. Die Richtung des Schal tvorgangs ist sehr wich- ... tig, da der Fahrer z.B. für einen Schaitvorgang von Rückwärtsfahrt auf Vorwärtsfahrt höhere Beschleunigungswerte vorgeben kann als für einen Schaltvorgang von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt. Die Steuerschaltung 46 enthält also entsprechende Verstärkungssteuerkreise, welche das Ansprechen auf den Beschleunigungssollwert oder den Drehmomentsollwert auf höhere Werte begrenzt, wenn zvB- von Rückwärtsfahrt auf Vorwärtsfahrt umgeschaltet wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Sollwertgenerators 44a, der als Rechner ausgebildet ist und ein Sollwertsignal für die elektronische Steuerschaltung 46 bereitstellt. Dieser Sollwertgenerator 44A erhält vor einem Schaltvorgang verschiedene Signale, z.B. ein dem Fahrzeuggewicht zugeordnetes Signal und ein dem eingelegten Gang zugeordnetes Signal, und erstellt ausgehend von diesen Signalen ein Sollwertsignal für das Drehmoment, das einer Beschleunigung entspricht, welche z.B. als konstante Beschleunigung gewählt ist. Die Beschleunigung ist in der nachstehenden Gleichung zur Berechnung des Sollwertsignals für das Drehmoment durch X wiedergegeben:

Wr..
2ϊ

ο g R

wobei bedeutent

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- 2ο -

T = Sollwert für das übertragene Drehmoment W = Fahrzeuggewicht

g = Erdbeschleunigungskonstante

Rg = für das Übersetzungsverhältnis repräsentative Konstante

r = Radius des Fahrzeugrades.

Die obenstehende Gleichung gilt für Fahrtbedingungen, bei welchen kein Blockieren eines Rades auftritt.

Der in Fig. 4 gezeigte Sollwertgenerator 44A kann den Sollwertgenerator 44 von Fig. 1 ersetzen und bringt dann zusammen mit der in Fig. 1 gezeigten Steuerung eine konstante Beschleunigung. Der Sollwertgenerator 44A arbeitet grob gesprochen so, daß er ein Signal bereitstellt, das einen berechneten Drehmomentwert wiedergibt,welcher zu einer konstanten Beschleunigung führt. Der Sollwertgenerator 44A weist einen Wandler 2oo auf, der mit einem Teil des Fahrzeugs, z.B. den Federn verbunden ist, und ein elektrisches Ausgangssignal bereitstellt, das dem Fahrzeuggewicht entspricht. Ein Leiter 2o2 verbindet den Wandler 2oo mit einem einen Verstärker aufweisenden Signalformer 2o4. Der Signalformer 2o4 ist über einen Leiter 218 mit einer weiteren Verstärkerstufe 2o6 verbunden. Die Verstärkerstufe 2o6 hat einen Eingangswiderstand 2o8 und einen Verstärker 21o, welcher das aktive Ausgangselement der Verstärkerstufe 2o6 darstellt. Von dem zwischen dem Eingangswiderstand 2o8 und dem Verstärker 21o liegenden Netzwerksknoten geht ein Leiter 22 6 aus. Ähnlich geht von einem mit dem Ausgang des Verstärkers 21o verbundenen Leiter 246 ein Leiter 228 aus.

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Die beiden Leiter 226,228 sind über drei Rückkoppelkreise 212,214, 216 miteinander verbunden. Zum Rückkoppelkreis 212 gehört ein Schalter 222 und ein Widerstand 22 4. Der Rückkoppelkreis 214 weist efen Schalter 2 3o und einen Widerstand 2 32 auf, der Rückkoppelkreis 216 einen Schalter 2 4o sowie einen Widerstand 2 42. Die Rückkoppelkreise 212,214,216 stellen jeweils ein logisches Bauelement dar, das dann aktiviert wird, wenn ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis eingestellt ist. So kann z.B. bei eingelegtem erstem Gang des Schaltgetriebes der Schalter 222 durch ein ihm überstelltes Signal aktiviert werden, so daß der Rückkoppelkreis 212 zugeschaltet wird. Dann liegt der Widerstand 22 4 als Rückkoppelwiderstand parallel zum Verstärker 21o und gibt so den Verstärkungsfaktor des letzteren vor. Der Verstärker 2o6 gibt somit auf den Leiter 246 ein Signal ab, das sowohl von dem jeweils gewäoLten Übersetzungsverhältnis als auch vom momentanen Fahrzeuggewicht abhängt. Man erhält auf diese Weise eine Verknüpfung von zwei der Variablen der oben angegebenen Gleichung.

Das auf dem Leiter 246 stehende Signal wird zu einem passiven Schaltkreis 25o geführt, welcher dieses Signal multipliziert. Der passive Schaltkreis 2 5o ist über einen Leiter 2 54 mit einem Multiplizierer 2 52 verbunden.

Der Multiplizierer 252 gibt auf einem Leiter 268 ein Signal ab, das von einem weiteren Eingangssignal des Multiplizierers 252 abhängt, welches die gewünschte Beschleunigung wiedergibt. Zur Erzeugung dieses Beschleunigungssignals ist ein Potentiometer 2 6o

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vorgesehen, das im Hinblick auf einen normalen Arbeitszyklus beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses auf eine bestimmte Beschleunigung voreingestellt ist. Das Potentiometer 260 ist über einen Leiter 262 mit einem Begrenzer 2 64 verbunden. Der Begrenzer 2 64 ist seinerseits über einen Leiter 266 mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers 2 52 verbunden. Der Begrenzer 264 stellt sicher, daß ein zulässiger Beschleunigungswert eingestellt ist, ein zu niedriger Beschleunigungswert könnte nämlich dazu führen, daß der Wechsel des Übersetzungsverhältnisses sich lange hinzieht, und dies könnte zu einer Beschädigung der Reibscheibenpakete der gerade aktivierten Servokupplung führen. Wird andererseits eine zu große Beschleunigung eingestellt, so ruckt das Fahrzeug so stark, daß dies als unangenehm empfunden wird. Der Leiter 266 liefert das Beschleunigungssignal auf den zweiten Eingang des Multiplizierers 252, und letzterer stellt somit auf dem Leiter 268 ein Signal bereit, das sowohl von dem Fahrzeuggewicht, dem eingestellten Übersetzungsverhältnis als auch der gewünschten Beschleunigung abhängt. Dieses zusammengesetzte Signal wird über den Leiter 2 68 auf einen Speicher 2 7o gegeben, und gelangt von dort auf einen Leiter 1o5a, welcher den Ausgang des Sollwertgenerators 44A darstellt und mit der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung 46 verbunden ist_r welche somit das Wechseln des Übersetzungsverhältnisses unter Berücksichtigung des Sollwertsignals auf der Leitung 1o5 a vornimmt.

Der Speicher 2 7o speichert das in der soeben beschriebenen Art und Weise berechnete Sollwertsignal· unmitteibar vor einem Wechsel· des Übersetzungsverhäitnisses,so daß das auf dem Leiter 1o5a bereit-

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gestellte Signal einen für diese Werte repräsentativen Ausgangswert darstellt. Betätigt der Fahrer das Ventil 56 zum Einlegen des Vorwärtsganges oder des Rückwärtsganges, so wird auf einem mit dem Speicher 27o verbundenen Leiter 2 72 ein Signal erhalten, durch welches der Speicher 27o aktiviert wird. Er speichert dann das zu diesem Zeitpunkt auf dem Leiter 2 68 anstehende Signal, und von diesem Zeitpunkt ab ändert sich das auf dem Leiter 1o5a stehende Signal in Abhängigkeit von den oben beschriebenen Faktoren, nämlich dem vom Fahrer eingestellten Wert für die Beschleunigung, dem Gewicht des Fahrzeuges und dem jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnis. Der passive Schaltkreis 2 5o ist so aufgebaut und dimensioniert, daß er eine Konstante wiedergibt, welche dem Radius des Rades des jeweiligen Fahrzeuges und der Erdbeschleunigungskonstante entspricht.

Der als Rechner ausgebildete Sollwertgenerator 44A von Fig. 4 stellt somit auf dem Leiter 1o5a ein Sollwertsignal zum Steuern des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses bereit, durch welches die Steuerschaltung 46 derart beaufschlagt wird, daß man während des Schaltens eine konstante Beschleunigung des Fahrzeuges erhält, wobei man den schnellstmöglichen Schaltvorgang erhält, der unter Berücksichtigung akzeptabler Grenzwerte für die Beschleunigung durchgeführt werden kann. Ähnlich wie bei dem Sollwertgenerator 44 von Fig. 1 läßt sich bei dem Sollwertgenerator 44A nach Fig. 4 die Beschleunigung durch Einstellen des Potentiometers 26o vor Einstellen. Das einstellbare Potentiometer 2 6o wird für den Fahrer nicht zugänglich im Fahrzeug angebracht, wodurch verhindert wird, daß der Fahrer

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das Potentiometer 260 auf Werte einstellt, welche zu eine Gefährdung herbeiführenden Beschleunigungen führen wurden.

Eine Steuerung mit einem Sollwertgenerator 44A nach Fig. 4 ist also insoweit eine Beschleunigungssteuerung mit offener Schleife als das Wechseln des Übersetzungsverhältnisses wie obenstehend unter Fig. 1 beschrieben unter Rückkopplung des Drehmomentsignals und der berechneten Beschleunigung erfolgt, wobei jedoch keine echte Beschleunigungsmessung und -rückkopplung durchgeführt wird. Der Sollwertgenerator 44A berechnet nur einen Beschleunigungssollwert zur Steuerung des Schaltvorgangs, weist jedoch keine Fühler auf, die die momentan vom Fahrzeug erfahrene Beschleunigung wirklich messen.

In Fig. 5 ist ein weiterer Sollwertgenerator 44T gezeugt, welcher anstelle des in Fig. 1 gezeigten Sollwertgenerators 44 verwendet werden kann und ebenfalls als Rechner ausgebildet ist. Er dient zur Steuerung des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses des Schaltgetriebes eines Fahrzeuges derart, daß einer vorgegebenen konstanten Zeitfunktion Rechnung getragen wird. Der Sollwertgenerator 44T nach Fig. 5 arbeitet grob gesprochen so, daß der Fahrer für den Wechsel des Übersetzungsverhältnisses eine bestimmte Zeitspanne vorgeben kann, innerhalb welcher der Schaltvorgang beendet wird. Der Sollwertgenerator 44T berechnet dann eine Beschleunigung, mit der die gewünschte Zeitspanne für den Schaltvorgang eingehalten werden kann.

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Der in Fig. 5 wiedergegebene Sollwertgenerator 44T besteht aus zwei gekoppelten Rechenkreisen, von denen der eine genauso aufgebaut ist wie der Sollwertgenerator 44A von Fig. 4 und von denen der andere mit 44t bezeichnet sind. Im Rechenkreis 44A sind die Bauelemente mit denselben Bezugszeichen versehen wie beim Sollwertgenerator 44A von Fig. 4. Nur ist beim Sollwertgenerator nach Fig. 5 der Leiter 262, auf welchem das die Beschleunigung vorgebende Signal steht,- mit dem Rechenkreis 44t und nicht mit dem Potentiometer 26o verbunden. Der Rechenkreis 44t stellt ein Eingangssignal für den Rechenkreis 44A bereit, das von einer gewünschten, einstellbaren Zeitspanne abhängt und auf den Begrenzer 264 gegeben wird.

Der Rechenkreis 44t weist ein Potentiometer 3oo auf, welches über einen Leiter 3o2 mit einem Begrenzer 3o4 verbunden ist. Der Begrenzer 3o4 ist seinerseits über einen Leiter 3o6 mit einem Multiplizierer 3o8 verbunden, dessen Ausgang mit dem Leiter 262 verbunden ist. Der Rechenkreis 44t weist einen Raddrehzahlgeber 31o auf, der beliebigen bekannten Aufbau haben kann und ein elektrisches Signal bereitstellt, welches der Raddrehzahl zugeordnet ist. Der Raddrehzahlgeber 31o ist über einen Leiter 312 mit einem als Multiplizierer ausgebildeten Signalformer 314 verbunden, der seinerseits über einen Leiter 316 mit einem Speicher 318 verbunden ist. Der Speicher 318 ist über einen Leiter 32o mit dem Multiplizierer 3o8 verbunden.

Der Multiplizierer 3o8 erhält somit über den Leiter 3o6 ein Signal,

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das der gewünschten,vorgegebenen Zeitspanne für den Schaltvorgang zugeordnet ist, wie sie am Potentiometer 3oo eingestellt ist. über den Leiter 32o erhält der Multiplizierer 3o8 ein zweites Signal, welches die Raddrehzahl wiedergibt. Aus diesen beiden Signalen berechnet der Multiplizierer 3o8 ein Signal, das von beiden dieser Signale abhängt und auf dem Leiter 262 bereitgestellt wird. Man erkennt, daß dann, wenn eine verhältnismäßig lange Zeitspanne für das Durchführen eines Schaltvorganges ausgewählt wird, auf dem Leiter 3o6 nur ein kleines Signal steht. Man erhält somit auf dem Leiter 262 ein Ausgangssignal, welches einer kleineren Beschleunigung zugeordnet ist. Auf diese Weise ist dann eine längere Zeitspanne für das Durchführen des Schaltvorganges sichergestellt. Der Begrenzer 3o4 stellt sicher, daß die vom Fahrer eingestellte Zeitspanne für das Wechseln eines Ganges innerhalb zulässiger Grenzen für das Fahrzeug liegt. Der Speicher 318 erhält über einen Leiter 322 dann ein Aktivierungssignal, wenn der Fahrer einen Wechsel des Übersetzungsverhältnisses befiehlt. Bei Erhalt dieses Aktivierungssignales speichert der Speicher 318 die zu Beginn des Schaltvorganges vorliegende Raddrehzahl.

Da die Beschleunigung, die zum Sicherstellen einer konstanten Zeitspanne zum Durchführen des Schaltvorganges von der Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit abhängt, wird in dem Rechenkreis 44t ein erstes Signal erzeugt, das die Zeitspanne wiedergibt, welche für verschiedene Fahrtbedingungen des Fahrzeuges geändert werden kann, und ein zweites Signal erzeugt, das der Raddrehzahl des Fahrzeuges zugeordnet ist und auf dem Leiter 32o bereitgestellt wird.

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Die vom Rechenkreis 44t des Sollwertgenerators 44T berechnete Beschleunigung hängt somit von einem einer konstanten Schaltzeit zugeordneten Wert ab.

Bei der oben beschriebenen Steuerung 1o ist der Drehmomentfühler 4o mit der Eingangswelle 14 verbunden. Es versteht sich, daß dann, wenn die Zahnräder 16,18 durch andere Zahnräder angetrieben werden, der Drehmomentwandler auch an die Ausgangswelle des Schaltgetriebes angeschlossen sein kann. Die oben beschriebene Steuerung kann sowohl mit an die Eingangswelle als auch mit an die Ausgangswelle angeschlossenem Drehmomentfühler verwendet werden. Das von der Ausgangswelle übertragene Drehmoment gibt zwar den momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges am besten wieder, bei den meisten Kraftübertragungen und der Mehrzahl der unterschiedlichen Arbeitsbedingungen ist jedoch das von der Eingangswelle übertragene Drehmoment proportional zum von der Ausgangswelle übertragenen Drehmoment. Auf diese Weise kann man das von der Eingangswelle übertragene Drehmoment auch als Steuersignal zum Steuern des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses verwenden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei nicht auf Straßen fahrenden Fahrzeugen ein leichterer Zugang zum Antriebsmotor oder der Eingangswelle des Schaltgetriebes besteht, so daß auch das Anbringen eines Drehmomentfühlers dort viel einfacher ist als an der Ausgangswelle des Schaltgetriebes. Deshalb ist eine elektronische Steuerung, welche einen mit der Eingangswelle des Schaltgetriebes zusammenarbeitenden Drehmomentfühler aufweist, aus praktischen Gründen vorteilhafter. Die Anbringung der elektronischen Steuerschaltung und die Herstellung

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von Verbindungen läßt sich erheblich vereinfachen, wenn man die Drehmomentmessung an der Eingangswelle des Schaltgetriebes vornimmt; dort ist nämlich die Richtung des Drehmomentes immer dieselbe, während das von der Ausgangswelle übertragene Drehmoment seine Richtung ändert.

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Claims

Patentansprüche

Steuerung zum Steuern des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses in einem Schaltgetriebe, welches mindestens eine Servokupplung zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses und eine drehmomentübertragende Getriebewelle aufweist, mit einem den Servokupplungen zugeordneten Steuerkreis und mit einem der Getriebewelle zugeordneten Drehmomentfühler, welcher ein dem von der Getriebewelle übertragenen Drehmoment entsprechendes Ausgangssignal bereitstellt, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Sollwertgenerator (44;44A) für das übertragene Drehmoment; durch eine elektronische Steuerschaltung (46), die mit dem Sollwertgenerator (44;44A) und dem Drehmomentfühler (4o) verbunden istj und durch eine Verbindungseinrichtung (1o6,1o8) zwischen der Steuerschaltung (46) und dem Steuerkreis (48,54,62,64), wodurch erreicht wird, daß die Steuerschaltung (46) das Wechselns des Übersetzungsverhältnisses gemäß dem von der Getriebewelle (14) übertragenen Drehmoment steuert, und sichergestellt ist, daß das

übertragene Drehmoment nicht den vom Sollwertgenerator (44;44A) vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

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2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgenerator (44) von Hand einstellbar ist.
3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Drehmomentfühler (4o) überwachte Getriebewelle (14) die Eingangswelle des Getriebes ist.
4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokupplungen (2o,22;24,26) durch Druckmittel einrückbar sind, daß der Steuerkreis ein Ventxl (62) für hydraulisches Druckmittel aufweist, welches mit einer Druckmittelquelle (5o) verbunden ist, und daß die Steuerschaltung (46) das Arbeiten des Ventils (62) für das hydraulische Druckmittel steuert.
5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (46) einen Komparator (45) aufweist, welcher mit dem Sollwertgenerator (44) und dem Drehmomentfühler (4o) verbunden ist und daß an den Ausgang des !Comparators (45) ein Impulsbreitenmodulator (48) angeschlossen ist, dessen Ausgang wiederum mit dem Ventil (62) für das hydraulische Druckmittel verbunden ist, so daß der Komparator (45) an den Impulsbreitenmodulator (48) ein Signal überstellt, das sich in Abhängigkeit vom von der Getriebewelle (14) übertragenen Drehmoment und vom Ausgangssignal des Sollwertgenerators (44) ändert.
6. Steuerung zum Steuern des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses in einem Schaltgetriebe, welches mindestens eine Servokupplung

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zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses raid eine drehmoinentübertragende Getriebewelle aufweist _r mit einem den Servokupplungen zugeordneten Steuerkreis und milt einem der Getriebewelle zugeordneten Drehmomentfühier, welcher ein dem von der Getriebewelle übertragenen Drehmoment entsprechendes Äusgangssignal bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleunigungssignalgenerator (26o-2 6G> ein Signal bereitstellt, welches einer gewünschten Beschleunigungsrate entspricht, daß eine elektronische Steuerschaltung mit dem Beschleunigungssginalgenerator (26o-266) und dem Drehmomentfühler (4o) verbunden ist, und daß eine VerbindungseiariCiiv-ung (1o6,1o8) zwischen der Steuerschaltung (46,44A) und dem Steuerkreis (48,54,64) vorgesehen ist, wodurch erreicht wird, daß die Steuerschaltung (46,44ä) den Wechsel des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit vom von der Getriebewelle (14) übertragenen Drehmoment und in Abhängigkeit von dem gewünschten Wert für die Beschleunigungsrate steuert, und wodurch sichergestellt ist, daß die Beschleunigungsrate nicht den Grenzwert überschreitet, welcher durch den Beschleunigungssignalgenerator (26o-266) vorgegeben ist.
7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Äusgangssignal des Beschleunigungssignalgenerators (26o-2€6,) einstellbar ist.
8. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (46,44ä) eine verstärkerstufe (2o6) aufweist, welche logische Bauelemente (212-216) aufweist» die auf

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das eingestellte Übersetzungsverhältnis ansprechen und ein Signal bereitstellen, das dem jeweils gewählten Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist.
9. Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (46,44A) mit einem Wandler (2oo) verbunden ist, welcher ein dem Gewicht des Fahrzeugs zugeordnetes Ausgangssignal bereitstellt.
10. Steuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (46,44A) einen Komparator (45) aufweist, welcher mit dem Beschleunigungssignalgenerator (2 6o-2 66) und dem Drehmomentfühler (4o) verbunden ist, daß der Ausgang des Komparators (45) mit dem Eingang eines Impulsbreitenmodulators (48) verbunden ist und daß der Ausgang des letzteren mit einem Ventil (62,64) für hydraulisches Druckmittel verbunden ist, so daß der Komparator (45) an den Impulsbreitenmodulator (48) ein Signal überstellt, das sich in Abhängigkeit vom von der Getriebewelle (14) übertragenen Drehmoment und von dem Beschleunigungssignal ändert-
11. Steuerung zum Steuern des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses in einem Schaltgetriebe, welches mindestens eine Servokupplung zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses und eine drehmomentübertragende Getriebewelle aufweist, mit einem den Servokupplungen zugeordneten Steuerkreis und mit einem der Getriebewelle zugeordneten Drehmomentfühler, welcher ein dem von

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der Getriebewelle übertragenen Drehmoment entsprechendes Ausgangssignal bereitstellt, gekennzeichnet durch einen Zeitbegrenzer (44T,44t), durch eine elektronische Steuerschaltung, welche mit dem Zeitbegrenzer (44T,44t) und dem Drehmomentfühler verbunden ist, und durch eine Verbindungseinrichtung zwischen der Steuerschaltung (46) und dem Steuerkreis (44A,54, 62,64), wodurch sichergestellt ist, daß das Wechseln des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von dem von der Getriebewelle (14) übertragenen Drehmoment durch die Steuerschaltung (46) gesteuert wird und sichergestellt ist, daß die zum Wechseln des Übersetzungsverhältnisses benötigte Zeit nicht größer ist als die vorgegebene Zeitgrenze.
12. Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Drehmomentfühler (4o) überwachte Getriebewelle die Eingangswelle des Getriebes ist.
13. Steuerung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet,daß die Servokupplungen (2o,22;24,26) durch Druckmittel einrückbar sind, daß der Steuerkreis ein Ventil (54) zum Steuern der Druckmittelzufuhr von einer Druckmittelquelle (5o) zu den Servokupplungen aufweist, und daß die Steuerschaltung (46) auf dieses Ventil (54) arbeitet.
14. Steuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (46) einen Komparator (45) aufweist, welcher mit dem Zeitbegrenzer (44T,44t) und dem Drehmomentfühler (4o)

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verbunden ist, daß ein Impulsbreitenmodulator (48) eingangsseitig mit dem Komparator (45) und ausgangsseitig mit dem Ventil (54) zum Steuern der Druckmittelzufuhr zu den Servokupplungen verbunden ist, so daß der Komparator (45) an den Impulsbreitenmodulator (48) ein Signal überstellt, welches sich gemäß dem von der Getriebewelle (14) übertragenen Drehmoment und gemäß dem Grenzwert für dieses Drehmoment ändert.
15. Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitbegrenzer (44T,44A,44t) einen Raddrehzahlgeber (31o), einen Speicher (318) für das Raddrehzahlsignal und ein einstellbares Bauelement (3oo) aufweist, so daß ein Signal ausgewählt wird, das für die zum Wechseln des Übersetzungsverhältnisses gewünchte Zeitspanne repräsentativ ist.

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