DE2937367C2 - Sicherheitsvorrichtung für ein Stufenwechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für ein elektronisch-hydraulisch gesteuertes Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Elektronisch-hydraulische Steuerungen für automatische Stuienwechselgeiriebe mit mehreren Kupplungen und Bremsen müssen großen Sicherheitsanforderungen geniigen, da in derartigen (jetrieben immer nur eine bestimmte Anzahl Kupplungen oder Bremsen — beispielsweise zwei — gleich/eilig beaufschlagt werden darf. Gleichermaßen sind auch nur bestimmte, festgelegte Kombinationen von beaufschlagten Kupplungen und Bremsen zulässig. Werden mehr Kupplungen oder Bremsen als zulässig oder unerlaubte Kombinationen von Kupplungen und Bremsen angesteuert, kann eine Blockierung des Getriebes die Folge sein, was zu dessen Beschädigung und zu gefährlichen Situationen im Straßenverkehr führen kann.

Man kann zwar durch an sich bekannte, elektronische ίο Maßnahmen die Funktionsfähigkeit der Steuerelektronik an ihrem Ausgang überwachen und beim Auftreten unerlaubter Betriebszustände an ihrem Ausgang die Versorgungsspannung abschalten. Hierdurch könnten mögliche Fehlbeaufschlagungen von Kupplungen und/ ti oder Bremsen im Stufenwechselgetriebe und damit dessen Blockierung vermieden werden.

Aus der GB-PS 14 93 191 ist auch bekannt, parallel geschaltete Druckschalter zur Rückmeldung einer Schaltmittelbetätigung zu verwenden und die Rückmeldungssignale zur Auslösung von Schaltschritten zu verarbeiten, wobei die Anzahl der Leitungen von den elektronischen Steuereinheiten den der Kupplungen und/oder Bremsen in dem Getriebe entspricht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die mit möglichst geringen: Mehraufwand in der Steuerelektronik sowie hinsichtlich ihrer Verkabelung zwischen elektronischer Steuereinheit und hydraulischem Steuerteil erstellt in werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch geschickten Einsatz elektronischer Schaltele-Ji mente kann auf aufwendige Leitungsführung zwischen der elektronischen Steuereinheit und dem hydraulischen Steuerteil verzichtet werden, weshalb die Verkabelung zwischen den beiden Steuereinheiten kaum erweitert zu werden braucht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Aus der DE-OS 27 00 962 ist eine elektro-hydraulische Gangwcchseleinrichtung eines lastschaltbaren Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge bekannt, die aber 4¹J mit einer Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit einem Schaltgetriebe keinen näheren Zusammenhang hat, weil das Problem des Verdrahtungsaufwandes zwischen einem Getriebe und einer Stcuerkonsole im Bereich des Fahrers gar nicht stellt.

'" Aus der DE-OS 28 43 135 ist ein Überiragungsnctz für Informationen in Anwendung auf Kraftfahrzeuge bekannt. Hierbei handelt es sich aber nur um die Handhabung von Meßgrößen, die mittels Adressier-Einrichtung. also Auswahlschaltungen, abgefragt werden.
^r'^r> Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbcispielen mittels Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der elektronischen Steuereinheit mit einem Komparator sowie eines Teils der hydraulischen Steuereinheit mit einem μ Druckschalter zur Rückmeldung des Betriebszustandes eines Schalt- und Drucksteuerventils an die elektronische Steuereinheit.

F i g. 2 eine weiten', schematische Darstellung, ähnlich der in I-ig. I. ledoch mit einem zusätzlichen Speicher in der elektronischen Steuereinheit zur Speicherung zulässiger Kombinationen von beaufschlagten Kupplungen und Bremsen des Getriebes.

F i g. J schematise!! den Zciiablauf für eine Störerken-

Fig.4 einen Stromiauf zur Verknüpfung von mehreren Druckschaltern, deren Betriebszustände über eine einzige, elektrische Leitung an die elektronische Steuereinheit gemeldet werden.

Ein elektronisch-hydraulisch gesteuertes Stufenwechselgetriebe hat hydraulisch parallele Steuerkreise zur Ansteuerung der in dem jeweiligen Gang geschalteten Kupplungen und Bremsen. In F i g. 1 ist zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung nur ein Schalt- und Drucksteuerventil 9 gezeigt, das Getriebe ist mit einer Anzahl derartiger Steuerkreise versehen.

Über eine Leitung 6, ein Magnetventil 7 und ein Vorsteuerventil 8 wird das Schalt- und Drucksteuerventil 9 von einem Ausgangsverstärker angesteuert, von dem, entsprechend der Anzahl der Schalt- und Drucksteuerventile, eine Anzahl in einer Ausgangsverstärkereinheit 4 vorgesehen ist. Dem Eingang der Ausgangsverstärkereinheit 4 werden über eine Leitung 16 vom Ausgang eines Festwertspeichers 3 (PROM) Steuersignale zugeführt. Hierzu werden über eine Leitung 18' von Funktionselementen entsprechende Steuersignale angeliefert.

Zur Überprüfung der Ausgangsverstärkereinheit 4 werden die an ihrem Ausgang erscheinenden Signale über eine Leitung 15 einem Komparator 5 zugeleitet, der über eine weitere Leitung 13 den Eingang der Ausgangsverstärkereinheit 4 mit deren Ausgang vergleicht. In Fig. 1 ist nur eine Leitung 15 mit einer unterbrochenen Linie angedeutet, entsprechend der Anzahl der Verstärkerstufen wird eine entsprechende Anzahl von Leitungen 15 für die Überwachung der einzelnen Ausgänge der Ausgangsverstärkereinheit 4 benötigt. Bei fehlender Übereinstimmung der Informationsinhalte, die über die Leitung 13 und die jeweilige Leitung 15 dem Komparator 5 zugeführt werden, entsteht an einem Ausgang 14 des Komparator 5 ein Signal. Dieses wird dazu verwendet, die Stromversorgung abzuschalten. Mit dem Komparator 5 wird auf diese Weise bei Verwendung der Leitung 15 lediglich der Betriebszustand der Ausgangsverstärkereinheit 4 überprüft.

Um auch die Betriebszustände der Kupplungen und Bremsen zu erfassen, werden deren Hydraulikkreise überwacht. Zur Erfassung des Druckes für die Kupplungen und Bremsen wird an jedem Schalt- und Drucksteuerventil 9 ein separater Druckschalter 10 eingesetzt, der einen elektrischen Kontakt U aufweist. Der Kontakt 11 des Druckschalters 10 ist ein EIN-AUS-Schalter, dessen einer Anschluß an einem bestimmten elektrischen Potential liegt (in der Zeichnung nicht dargestellt) und dessen anderer Anschluß über eine Leitung 12 mit dem Komparator 5 in Verbindung steht. Somit ist der Komparator 5 dazu in der Lage, die Steuersignale am Eingang der Ausgangs-Verstärkereinheit 4 mit dem Informationsgehalt der betreffenden Leitung 12 zu vergleichen. Die betreffende Leitung 15 für die Überwachung des Ausgangs der Ausgangsverstärkereinheit 4 kann daher entfallen, da dem Komparator 5 eine Rückmeldung über den tatsächlichen Zustand des betreffenden Druckschalters 10 und damit des betreffenden Schall- und Druckstcuervcntils 9 geliefert wird. Der Komparator 5 vergleicht diese Rückmeldungen mit den gewünschten Einstellungen und entscheidet, ob ein Fehler vorliegt. Ist dies der Fall, wird über eine Leitung 14 ein entsprechendes Signal an eine Vorrichtung übermittelt, die die Versorgungsspannung abschaltet.

Obwohl mit der beschriebenen Einrichtung die Ausgangsveretärkereinheil 4 ständig mit überprüft wird, kann es bei dieser Schaltung vorkommen, daß durch Ausfall der von dem Festwertspeicher 3 (PROM) gelieferten Signale auch die Sicherheitsschaitung außer Funktion gesetzt wird, da der Festwertspeicher 3 (PROM) auch den Komparator 5 ansteuert. Daher wird die beschriebene Sicherheitsschaltung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel erweitert, das anhand der F i g. 2 beschrieben werden soll.

Bei diesem erweiterten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist die hydraulische Steuereinheit 2 unverändert, wohingegen die elektronische Steuereinheit 1 durch einen Speicher 19 erweitert worden ist. Dieser dient der zusätzlichen Speicherung von zulässigen Kombinationen von angesteuerten Kupplungen und Bremsen im Getriebe. Er kann auch die Höchstzahl der anzusteuernden Kupplungen und/oder Bremsen speichern. Mit der Verwendung des Speichers 19 ist es nicht mehr notwendig, am Eingang der Ausgangsverstärkereinheit 4 den dort erscheinenden Informationsinhalt festzustellen. Denn über die jeweilige Leitung 12 (F i g. 2) erfolgt eine Rückmeldung von dem zuständigen Druckschalter 10 und seinem dazugehörigen Kontakt 11 hinsichtlich des Betriebszustandes des Schalt- und Drucksteuerventils 9 an der. Komparator 5. Der gelieferte Wert wird mit den von dem zusätzlichen Speicher 19 gespeicherten Werten verglichen und der Komparator 5 stellt fest, ob eine richtige Kombination, eine unzulässige, falsche Kombination oder eine erlaubte, falsche Kombination vorliegt. Liegt keine unzulässige, falsche Kombination vor, so gibt der Komparator 5 kein Signal ab. Liegt jedoch eine unzulässige, falsche Kombination vor, so liefert der Komparator 5 über seinen Ausgang 14 ein Signal an eine Einrichtung zur Abschaltung der Versorgungsspannung. Bei Vorliegen einer unzulässigen, falschen Kombination oder bei Ansteuerung einer Anzahl Kupplungen; die höher als die höchstzulässige Anzahl ist, werden alle Kupplungen gelöst.

Bei Verwendung des zusätzlichen Speichers 19 erübrigt sich eine separate Überwachung der Ausgangsverstärkereinheit 4, da sie durch die Überwachung der Istwerte an den Druckschaltern 10 und deren Kontakten 11 mit überwacht wird. Da Jer Komparator 5 seine Referenzsignale von dem Speicher 19 erhält, wird die Sicherheitsschaltung nicht außer Funktion gesetzt, wenn der Festwertspeicher 3 (PROM) ausfällt.

Aus den Diagrammen der F i g. 3 ist der Zeitablauf für eine Störerkennung ersichtlich. Es sei angenommen, daß gemäß Diagramm A der Strom des Magnetventils 7 (Fig. 1, 2) im Zeitpunkt To abgeschaltet wird. Von diesem Zeitpunkt an soll das Magnetventil also nicht mehr angesteuert werden, der Druck in der Kupplung müßte — mit einer gewissen, dem System eigenen Zeitverzögerung — auf Null zurückgehen. Ferner sei angenommen, daß für die Prüfung über den Druckschalter 10 eine Zeit Γι (Fig. 3) zur Verfügung steht. Wenn gemäß Diagramm B der über den Druckschalter 10 ermittelte Druck in der Kupplung über den Zeitraum Tl hinaus andauert — in F i g. 3 ist dies die Zeit Ti —. dann wird über die erwähnte Prüfung des Druckschalters 10 bei Ablauf der Zeit Γι bereits ein Störsignal festgestellt, dit Sicherheitsvorrichtung kann ansprechen. Das Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung erfolgt mit einer gewissen Verzögerung, die durch die Zeit T₁ in F i g. 3 angedeutet ist. Die Verzögerung für das Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung muß so bemessen sein, daß die systembedingte Trägheit des

• Druckrückganges bei Abschaltung des Magnetventils 7 nicht bereits zum Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung führt, lsi bei nicht angesteuertem Magnetventil 7 der Druck in der Kupplung gemäß dem Diagramm C (Fig. 3) ständig vorhanden, so führt dies natürlich zur Lieferung eines Störsignals über den Druckschalter tO und dessen Kontakt 11 an den Komparator 5.

Die Leitung 6 (F i g. 1,2) als Verbindung zwischen der Ausgangsverstärkereinheit 4 und den verschiedenen Magnetventilen 7 muß entsprechend der Anzahl der verwendeten Kupplungen mehrfach vorhanden sein. In den Zeichnungen ist wegen der Einfachheit der Darstellung nur eine Leitung 6 gezeigt. Bei Verwendung von beispielsweise sieben Kupplungen müssen auch sieben Leitungen 6 eingesetzt werden. Die Leitung 12 is für die Rückmeldung der vom Druckschalter 10 kommenden Information über den hydraulischen Druck für die Kupplung braucht hingegen nur einfach vorhanden zu sein, wodurch Leitungen und Steckerkontakte eingespart werden können. Hierzu dient eine Schaltung gemäß F i g. 4, die im nachfolgenden beschrieben werden wird.

Wie oben ausgeführt, wird in der elektronischen Steuereinheit !,gemäß Fig. 1, im Komparator 5 durch Vergleich der am Eingang und an den Ausgängen der Ausgangsverstärkereinheit 4 erscheinenden Informationsinhalte festgestellt, ob die Ausgangsverstärkereinheit in Ordnung ist, oder es wird in der elektronischen Steuereinheit 1 gemäß Fig.2 in dem Komparator 5 unter zusätzlichem Einsatz eines weiteren Speichers 19 und durch Messung der Ausgänge der Ausgangsverstärkereinheit 4 festgestellt, ob die höchstzulässige Anzahl der zu beaufschlagenden Kupplungen überschritten ist, ob richtige Kombinationen von Kupplungen und Bremsen vorliegen oder ob eventuell falsche Kombinationen von Kupplungen und Bremsen vorhanden sind. Die hydraulische Steuereinheit 2 (Fig. 1, 2) wird, wie oben schon dargelegt, darauf überprüft, ob die tatsächlichen Druckverhältnisse im Getriebe mit den von der Ausgangsverstärkereinheit 4 über die Leitung(en) 6 angelieferten Steuersignale für die Magnetventile 7 übereinstimmen. Die Überprüfung findet für jede Kupplung separat statt. Wenn der Komparator 5 erkannt hai, daß die richtigen Kupplungen, also nur eine bestimmte Höchstzahl von Kupplungen, richtige Kornbinationen etc., über die Ausgangsverstärkereinheit 4 angesteuert sind und wenn die Druckschalter 10 die entsprechenden Druckverhältnisse an den Komparator 5 gemeldet haben und Übereinstimmung zwischen den von der elektronischen Steuereinheit 1 ausgegebenen Si^nslen und den von den Druckschalter. 10 ernⁿf3n^aenen Informationen ermittelt wird, kann man davon ausgehen, daß auch die angestrebten Druckverhältnisse im Getriebe richtig sind.

Die Schaltung gemäß Fig.4 hat die Aufgabe, einen Vergleich zwischen den von der elektronischen Steuereinheit 1 über die Leitung 6 an die hydraulische Steuereinheit und damit an das Getriebe abgegebenen Steuersignalen mit den tatsächlichen, im Getriebe herrschenden Druckverhältnissen durchzuführen. Zur Verdeutlichung dieser Schaltung sind in der Ausgangsverstärkereinheit 4 (Fig.4) Kontakte 38, 39, 40 dargestellt, die mit einem ihrer Anschlüsse an der Versorgungsspannung von +24V liegen und deren andere Anschlüsse zu Wicklungen der Magnetventile 7, 37, 47 führen, wobei an denselben Anschlüssen der Magnetventile 7,37,47 die Kathoden von Dioden 32,33, 34 angeschlossen sind. Die Anoden dieser Dioden führen zu dem einen Anschluß eines jeden Kontaktes 11, 31, 41, welche die Kontakte der Druckschalter 10 darstellen. Die anderen Anschlüsse der Kontakte 11,3), 41 der Druckschalter sind über die Leitung 12 mit dem Komparator (Fig. 1, 2) verbunden. In diesem ist ein Stromsensor 20 (Fig. 4) vorhanden, der über eine Leitung 35 ebenfalls an der Versorgungsspannung von + 24V liegt. Der Stromsensor 20 liefert bei dem Ausführungsbeispiel an die Leitung 12 eine Spannung von + 5 V. Ist einer oder sind mehrere der Kontakte 38, 39, 40 in der Ausgangsverstärkereinheit 4 geschlossen, dann fließt über die Wicklung der Magnetventile 7, 37, 47 ein entsprechender Strom, die Dioden 32, 33, 34 sind gesperrt, und zwar unabhängig davon, ob eine oder mehrere der Kontakte 11, 31. 41 der Druckschalter 10 offen oder geschlossen sind.

Ist hingegen beispielsweise der Kontakt 38 in der Ausgangsverstärkereinheit 4 geöffnet — das Magnetventil 7 soll also nicht angesteuert sein —, zeigt aber der Kontakt 11 des Druckschalters 10. weil er geschlossen ist, daß in der entsprechenden Kupplung Druck vorhanden ist, dann fließt von der Leitung 12 über den geschlossenen Kontakt Il und die durchgeschaltete Diode 32 ein Strom über die Wicklung des Magnetventils 7, deren zweiter Anschluß an Masse gelegt ist. Der Stromsensor 20 stellt fest, daß eine Kupplung beaufschlagt ist.

Sind beispielsweise alle Kontakte 38, 39, 40 in der Ausgangsverstärkereinheit 4 geöffnet und sind die Kontakte 11, 31, 41 der Druckschalter 10 geschlossen, dann fließt auf der Leitung 12 ein entsprechend höherer Strom, der vom Stromsensor 20 im Komparator 5 als Nachweis dafür ermittelt wird, daß drei Kupplungen mit Druck beaufschlagt werden. Ist es hingegen lediglich zulässig, höchstens zwei Kupplungen im Getriebe einzuschalten, dann wird die Sicherheitseinrichtung aktiviert. Man kommt also mit nur einer Leitung 12 aus, um anhand der Stromstärke auf dieser Leitung festzustellen, ob beispielsweise Kupplungen mit Druck beaufschlagt sind, obwohl sie dies entsprechend der Ansteuerung über die Ausgangsverstärkereinheit 4 nicht sein sollten, oder ob zu viele Kupplungen Druck in ihrem hydraulischen Leitungssystem aufweisen.

Ist beispielsweise der Kontakt 38 in der Ausgangsverstärkereinheit 4 geschlossen, fehlt jedoch der Druck an der entsprechenden Kupplung, so ist der Kontakt 11 des Druckschalters 10 nicht geschlossen, dies wäre ebenfalls ein Fehler. Dieser Fehler würde über die Leitung 12 dem Stromsensor 20 und damit dem Komparator 5 nicht gemeldet werden. Allerdings würde diese fehlende !nformation nicht nachteilig für das Getriebe sein, da eine gelöste Kupplung nicht zu einer Blockierung des Getriebes führen könnte.

Das Öffnen des vorher geschlossenen Kontaktes 38 der Ausgangsverstärkereinheit 4 (Fig.4) unterbricht die Erregung der Wicklung des Magnetventils 7 (F i g. 1, 2). Der Abbau des Druckes an der entsprechenden Kupplung kann systembedingt nicht sofort der Unterbrechung des Stroms folgen, sondern benötigt einen gewissen Zeitraum. Damit während dieses Zeitraumes die Sicherheitseinrichtung nicht sofort anspricht, wird von dem Stromsensor 20 (F i g. 4) aus über eine Leitung 25 die Störmeldung zunächst einer Verzögerungsschaltung 21 zugeführt und von dort über eine Leitung 26 an die Sicherheitseinrichtung gegeben.

Über eine Leitung 36 wird das Fehlersignal auch einem Flip-Flop 22 zugeführt, das in der Lage ist, das Fehlersignal zu einer bestimmten Zeit zu übernehmen

und für die Anzeige zu speichern. Es erhält über eine andere Leitung 27 ein Testsignal. Der Zweck dieser Schaltungseinzelheit ist es lediglich, daß bei Änderung der Druckverhältnisse in jeder Kupplung der Druckschalter und sein elektrischer Kontakt an sich betätigt werden müßte, ein entsprechendes Fehlersignal würde

— zumindest kurzzeitig — auftreten und könnte zur Überprüfung· der Funktionsfähigkeit der Druckschalter ausgewertet werden. Über eine Leitung 28 und einen Verstärker 23 könnte über eine weitere Leitung 29 ein Druckschalterdefekt angezeigt werden, sofern der Druckschalter nicht schaltet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsvorrichtung für ein elektronisch-hydraulisch gesteuertes Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge, mit einer elektronischen Steuereinheit, die einen programmierbaren Festwertspeicher, mehrere Ausgangsverstärker und einen Komparator umfaßt und abhängig von dem Schaltzustand von Druckschaltern bei Feststellung eines Fehlers, Steuerimpulse zur Abschaltung der elektrischen Versorgungsspannung abgibt, wobei die elektrische Ansteuerung einer Schalt- und Drucksteuereinheit zur Aktivierung von Kupplungen und/oder Bremsen im Getriebe von einer elektronischen Steuereinheit aus über Leitungen erfolgt, deren Anzahl der der Kupplungen und/oder Bremsen in dem Getriebe entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldung über den Schaltzustand der Kupplung und/oder Bremsen im Getriebe zum Komparator (5) durch Strommessung über eine einzige Leitung (12) erfolgt, an die die Magnetventile (7, 37, 47) über die Kontakte (11, 31, 41) der Druckschalter (10) und eine Entkoppelungsschaltung (Dioden 32, 33, 34) parallel angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (5) die von der elektronischen Steuereinheit (1) abgegebenen Steuerimpulse als Referenzsignale auswertet, wie sie unmittelbar am Ausgang des Festwertspeichers (3) zur Verfügung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (5) Informationen eines zusätzlichen Speichers (19) als Referenzsignale auswertei.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Speicher (19) die höchstzulässige Anzahl beaufschlagter Kupplungen und/oder unzulässige Kombinationen von Bremsen und Kupplungen beinhaltet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über die höchstzulässige Anzahl angesteuerter Kupplungen und/oder unzulässige Kombination von beaufschlagten Kupplungen und Bremsen im Komparator (5) mit den Steuerimpulsen verglichen werden, die am Ausgang der elektronischen Steuereinheit (1) erscheinen.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal zunächst einer Verzögerungseinrichtung zugeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal mit einem Testsignal einem Flip-Flop (22) zugeführt wird.