DE3113590A1

DE3113590A1 - Schnellgang-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3113590A1
Application number: DE19813113590
Authority: DE
Inventors: Akira Oobu Kuno; Harumasa Susono Minegishi; Hidetoshi Shimizu; Yasuhisa Okazaki Yoshino
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1980-04-04
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1982-02-11
Also published as: US4471437A

Description

und
TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA

Toyota-shi / Japan
Schnellgang-Steuereinrichtung

20

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellgang-Steuereinrichtung zum Steuern des automatischen Umschaltens in den oder aus dem Schnellgang bzw. Overdrive in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Motor- oder Brennkraftmaschinenbelastung eines Fahrzeugs wie z. B. eines Kraftfahrzeugs.

Bei einer herkömmlichen Steuereinrichtung für ein automatisches Wechselgetriebe mit drei Gängen und einem Schnellgang für ein herkömmliches Fahrzeug oder Kraftfahrzeug wird der aus dem ersten (kleiner Gang), dem zweiten, dem dritten Gang und dem Schnellgang ausgewählte Gang mit Hilfe einer als pneumatischer Drehmomentwandler bezeichneten 0 pneumatischen Kupplung mit einem motorseitigen Zahnrad bzw. einer motorseitigen Welle in Abhängigkeit von Gangumschaltpunk ten (-linien) verbunden, die in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrgeschwindigkeit und der ermittelten Motorbelastung voreingestellt sind. Lediglich für den Schnellgang-Betriebsbereich ist auf einer Instrumententafel ein Handschalter angeordnet. Ist der Schnellgang-Schal-

Ro/rs

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Deutsche Bank (München] Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3339 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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■j ter eingeschaltet, so wird das Fahrzeug im Schnellgang betrieben, wohingegen der Schnellgang bei abgeschaltetem Schnellgang-Schalter wirkungslos ist und der erste bis dritte Gang wirkungsvoll sind bzw. wahlweise angesteuert r werden. Beim Hochschalten vom niedrigen in den zweiten Gangbereich, vom zweiten in den dritten Gangbereich oder vom dritten in den Schnellgangbereich, oder aber beim Herunterschalten von dem zweiten in den ersten, dem dritten in den zweiten oder dem Schnellgang- in den IQ dritten Gangbereich ist ein fester Bereich zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Hochschalt-Umschaltpunkt und beim Herabschalt-Umschaltpunkt, d. h. also ein Hystereseverhalten/vorgesehen, um ein sehr rasch aufeinanderfolgendes Umschalten im Umschaltpunkt zu verhindern.

Bei der Steuereinrichtung für automatisches Wechselgetriebe treten beim Fahrbetrieb auf ebener Fahrbahn keine besonderen Probleme auf, da die Gangumschaltpunkte derart ausgelegt sind, daß der Brennstoffverbrauch beim Fahrbetrieb auf ebener Fahrbahn optimal ist. An einer Steigung jedoch, deren Steigungswinkel einen vorgegebenen Wert übersteigt, sind der Brennstoffverbrauch, die Fahrbarkeit und die Beschleunigung im dritten Gang besser als im Schnellgang. Dennoch erfolgt an einer solchen Steigung kein Herabschalten aus dem Schnellgang in den dritten Gang, da der Gangumschaltpunkt derart ausgelegt ist, daß der Brennstoffverbrauch beim Fahrbetrieb auf ebener Fahrbahn verbessert ist. Damit wird das Fahrzeug in einem nachteiligen Fahrbetriebszustand, d. h. mit großem Brennstoffverbrauch, schlechter Fahrbarkeit und schlechter Beschleunigung betrieben. Darüber hinaus ist im Schnellgangbetrieb die Motor- bzw. Maschinenbremse an einem Gefalle wenig wirksam. Damit ist die bekannte Steuereinrichtung für das automatische Wechselgetriebe auch hinsichtlich der Fahrsicherheit nachteilhaft. Es muß daher der Schnellgang-Handschalter jedesmal beim

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Erreichen einer Steigung oder eines Gefälles betätigt werden. Dieser Handschaltbetrieb ist nicht nur störend für den Fahrbetrieb bzw. den Fahrer, sondern führt auch zu einer Überbeanspruchung des Fahrers und ist daher

5 hinsichtlich der Fahrsicherheit sehr unerwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schnellgang-Steuereinrichtung derart weiterzubilden, daß die Fahrbarkeit des Fahrzeugs an einer Steigung verbessert ist, ohne daß irgendein spezieller Bedienungshandgriff für den Schnellgang erforderlich ist, und die Fahrsicherheit erhöht ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erfin-'5 dungsgemäße Schnellgang-Steuereinrichtung mit einem Neigungsmeßfühler zum Ermitteln der Fahrbahnneigunq ausgestattet ist. Die Steuereinrichtung überprüft in Abhängigkeit von den Signalen des Neigungsmeßfühlers, ob die Neigung einer ansteigenden oder abfallenden Straße einen gegebenen Wert erreicht oder übersteigt und gibt gegebenenfalls die Schnellgangeinkupplung frei.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 in Blockschaltbilddarstellung den gesamten Aufbau der erfindui
Steuereinrichtung,

Aufbau der erfindungsgemäßen Schnellgang-

Fig. 2 in Blockschaltbilddarstellung ein Ausführungsbeispiel eines bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung eingesetzten Neigungsmeßfühlers ,

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- /"- (θ DE 1137

Fig. 3 ein Schaltbild des Schaltungsaufbaus eines

wesentlichen Abschnitts der in Fig. 1 gezeigten Schaltung,

Fig. 4 ein Schaltbild eines weiteren wesentlichen

Abschnitts der erfindungsgemäßen Schaltung,

Fig. 5 in Blockschaltbilddarstellung ein weiteres

Ausführungsbeispiel des bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung verwendeten Neigungs-

meßfühlers,

Fig. 6 ein Schaltbild einer Bezugstaktimpulsgene-

ratoreinheit und einer Zeitgeber-Signalgeneratoreinheit, die bei der in Fig. 5

gezeigten Schaltung verwendet sind,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßfühlers und eines Beschleunigungsmeßfühlers, die nicht bei der in Fig. 5

gezeigten Schaltung eingesetzt sind,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Unterdruck-Meßfühlereinheit und einer Bremsmeßfühlereinheit,

^Z3 die in der in Fig. 5 gezeigten Schaltung

verwendet sind,

Fig. 9 ein Schaltbild einer Neigungs-Beurteilungsschaltung für die in Fig. 5 gezeigte Schaltang,

Fig. 10 ein Schaltbild einer in Fig. 1 gezeigten Schnellgang-Freigabeschaltung,

Fig. 11 eine Schnittansicht eines bei der in

Fig. 5 gezeigten Schaltung verwendeten Ladedruckschalters,

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1 Pig. 12 ein Schaltbild einer bei der in Fig. 5

gezeigten Schaltung verwendeten Unterdruck-Beurteilungsschaltung,

Fig. 13 in Blockschaltbilddarstellung ein drittes

Ausführungsbeispiel eines bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung verwendeten Neigungsmeßfühlers,

Fig. 14 ein Schaltbild eines Bezugstaktimpuls-Generatorabschnitts und einer Zeitgeber-Signalgeneratoreinheit, die bei der in Fig. 13 gezeigten Schaltung verwendet sind,

Fig. 15 ein Schaltbild einer Fahrzeuggeschwindigkeit-Meßeinrichtung und einer Beschleunigungsmeßeinrichtung, die bei der in Fig. 13 gezeigten Schaltung verwendet

20 sind,

Fig. 16 ein Schaltbild einer in Fig. 13 gezeigten Schlupf-Meßeinrichtung und

Fig. 17 eine Neigungs-Beurteilungseinrichtung und

eine Bremsmeßeinrichtung, die in Fig. 13 schematisch gezeigt sind.

In Fig. 1 ist der gesamte Aufbau der erfindungsgemäßen

Schnellgang-Steuereinrichtung dargestellt. Mit 10 ist ein Geschwindigkeitsmeßfühler zum Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) eines Kraftfahrzeugs, mit 20 ein mehrstufiger Drosselklappenschalter zum Ermitteln der Öffnungsstellung einer Drosselklap-

pe und mit 30 ein an einem manuell betätigbaren Schiebe-

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bzw. Gangwählhebel angeordneter Gangumschaltlageschalter bezeichnet. Der Gangumschaltlageschalter kann in die folgenden sechs Stellungen gebracht werden: Parken (P), Rückwärtsgang (R), Nullstellung (N), normaler Fahrbetrieb (D), Fahrbereich 2 (2) und Fahrbereich 1(L).

Hit 40 ist eine Magnetventileinrichtung für die Gangumschaltung bezeichnet, die Solenoide für dreistufigen Gangwechsel und ein Schnellgang-Solenoid zum Steuern der Gangumschaltung in den Schnellgang aufweist. Ein Getriebesteuerschalter 50 ist auf einer Instrumententafel vorgesehen.

Ein Neigungsmeßfühler 60 ermittelt die Fahrbahnneigung. Eine Gangumschalt-Steuerschaltung 120 empfängt verschiedene Signale und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Steuersignal zum Erregen der Magnetventileinrichtung in einem vorbestimmten Gangumschaltpunkt und steuert damit automatisch die Gangumschaltung. Die Gangumschalt-Steuerschaltung 120 enthält zusätzlich zu der Gangumschalteinrichtung eine Schnellgang-Freigabeschaltung 110.

Mit Ausnahme des Neigungsmeßfühlers 60 und der Schnellgang-Freigabeschaltung 110 ist die Wechselgetriebeautomatik-Steuereinrichtung in der JP-OS 6690/74 "Gangumschaltpunkt-Einstelleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe" beschrieben. Die automatische Gangumschaltung für den Schnellgang ist aus der Zeitschrift "Automobile Technology", Band 32, Nr. 7, 1978,

S. 710 bis 714_/bekannt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachstehend der Neigungsmeßfühler 60 beschrieben, der einen wesentlichen Bestandteil der Beschreibung der JP-OS 110869/79 darstellt. Mit 601 ist ein Streckenmeßfühler zum Ermitteln der Fahrzeugfahrstrecke bezeichnet, der ein Impulszug-

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signal erzeugt, wobei jeder Impuls einer Strecke von ungefähr 0,4 m entspricht. Eine Recheneinheit 6 03 empfängt sowohl das Streckensignal des Streckenmeßfühlers 601 als auch ein Luftdrucksignal von einem Luftdruckmeßfühler 602 und ermittelt für jede Fahrstreckeneinheit (ungefähr 25 m) die Luftdruckdifferenz ΔΡ (mbar). Der Luftdruck nimmt um ungefähr 0,12 mbar je 1 m Höhenunterschied ab. Damit läßt sich die Größe der Neigung als Ergebnis der Division der Höhenänderung ( .ΔΡ/0,12) durch die Fahrstreckeneinheit (25 m) ΛΡ/0,12 χ 25) χ 100 % in Prozent ausdrücken. Liegt die berechnete Neigungsgröße über +8 % oder unter -4 %, so erzeugt der Neigungsmeßfühler 60 an seinem Ausgangsanschluß 61 ein Spannungs-Neigungsermittlungs signal.

In Fig. 3 ist eine Schaltung mit der Schnellgang-Freigabeschaltung 110, dem Getriebesteuerschalter 50 und dem Schnellgang-Solenoid 41 gezeigt. Die Schnellgang-Freigabeschaltung 110 weist einen PNP-Transistor 111, einen NPN-Transistor 112, eine Diode 113 zum Unterdrücken von Spannungs- bzw. Stromstößen, ein normalerweise geschlossenes Relais 114 und einige Widerstände auf. Erzeugt der Neigungsmeßfühler 60 an seinem Ausgang ein Ausgangsspannungssignal E(V), so werden der NPN-Transistor 112 und der PNP-Transistor 111 durchgeschaltet. Damit wird das normalerweise geschlossene Relais 114 zum öffnen seines Relaiskontakts gesteuert, womit der Schnellgang freigegeben bzw. abgeschaltet wird, wenn der Getriebesteuerschalter 50 geschlossen und dem Getriebesolenoid über den Tastenschalter bzw. Getriebesteuerschalter und eine Sicherung Strom von der Fahrzeugbatterie zugeführt wurde.

Beim Fahrbetrieb im Bereich D des Gangumschaltlage-

^OJ bzw. Wechselgetriebestellungsschalters 30 auf ebener Fahrbahn erzeugt der Neigungsmeßfühler 60 kein Neigungsermittlungssignal, so daß von der Gangumschalt-Steuer-

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schaltung 120 eine Beurteilung des vorbestimmten Gangumschaltpunkts in Abhängigkeit von der über den Drosselklappenschalter 20 ermittelten Drosselklappenöffnung und der über dem Geschwindigkeitsmeßfühler 10 ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt und ein einen Gangumschaltbefehl darstellendes Fahrsignal entsprechend dem Fahrbetriebszustand der Magnetventileinrichtung 40 zugeführt wird, womit das Fahrzeug im geeigneten Getriebegang betrieben wird.
10

Beim Anfahren des Fahrzeugs schaltet das Wechselgetriebe normalerweise vom ersten in den zweiten und dann in den dritten Gang um, wobei eine stabile Wechselgetriebesteuerung entsprechend der jeweiligen Belastung

'5 erfolgt. Erreicht das Fahrzeug bei geschlossenem Getriebe steuerschalter 50 relativ hohe Geschwindigkeit, so gibt die Gangumschalt-Steuerschaltung 120 ein Schnellgang Stoucrsignal an das Schnellgang-Solenoid 41 ab, wodurch dieses erregt wird und das Fahrzeug als Ergebnis in den

^ζυ Schnellgangbereich umgeschaltet wird.

Erreicht oder übersteigt die Fahrbahnneigung bei diesem Fahrbetriebszustand 8 %, so erzeugt der Neigungsmeßfühler 60 ein Neigungsermittlungssignal, durch das die bislang sperrenden Transistoren 111 und 112 durchgeschaltet werden und das normalerweise geschlossene Relais 114 öffnet. Mit dem öffnen des Relais 114 wird die Stromversorgung für das Schnellgang-Solenoid 41 abgeschaltet und die Magnetventileinheit freigegeben.

Dementsprechend wird das Fahrzeug an einer solchen Steigung im Gangbereich vom ersten bis zum dritten Gang betrieben.

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1 Ebenso wie bei einer solchen Steigung erzeugt der

Neigungsmeßfühler 60 bei einem Gefälle von-4 % oder mehr ein Neigungsermittlungssignal, so daß der Fahrzeugbetrieb bei einem solchen Gefälle ebenfalls nur im Gangbereich zwischen dem ersten und dem dritten Gang erfolgt.

Öffnet der Fahrer den Getriebesteuerschalter 50 von Hand, so wird die Stromversorgung für das Schnellgang-Solenoid 41 zwangsweise abgeschaltet und der Schnellgang zwangsweise freigegeben.

Bei Fahrbedingungen, bei denen der Neigungsmeßfühler 60 kein Neigungsermittlungssignal erzeugt, d. h. zum Beispiel beim Fahren auf ebener Fahrbahn, lassen sich die Verbesserungen hinsichtlich des Brennstoffverbrauchs und der Geräuschverringerung durch Verwendung des Schnellgangfahrbetriebs erzielen, wohingegen der Schnellgang automatisch freigegeben wird, ohne daß irgendeine spezielle Bedienung durch den Fahrer vorzunehmen wäre,

■^0 wenn das Fahrzeug auf einer ansteigenden oder abfallenden Fahrbahn gefahren wird, bei der der Neigungsmeßfühler 60 ein Neigungsermittlungssignal erzeugt. Damit sind die Fahrbarkeit und die Fahrsicherheit beim Fahrbetrieb auf ansteigender und abfallender Fahrbahn verbes-

²⁵ sert.

Mit der in Fig. 3 gezeigten Schaltung läßt sich eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls in hügeliger oder bergiger

Landschaft mit vielen ansteigenden und abfallenden

Straßen, bei denen der Schnellgang sehr häufig ein- und ausgeschaltet wird, vermeiden. Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung kann zusätzlich eine Zeitbegrenzerschaltung verwendet werden, mit der ein Wiedereinschalten des Schnellgangs dann verhindert werden kann, wenn die Fahr-

bahnneigung für ein vorbestimmtes Zeitintervall von

z. B. 10 Sekunden +8 % oder -4 % nach Freigabe des Schnell-

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gangs übersteigt. In Fig. 4 ist der Schaltungsaufbau einer solchen Zeitbegrenzerschaltung gezeigt. Die Zeitbegrenserschaltung 70 ist zwischen den Neigungsmeßfühler 60 und die Schnellgang-Freigabeschaltung 110 eingefügt, die in dem in Fig. 1 gezeigten gesamten Aufbau vorgesehen sind. Eine Taktsignal-Erzeugungsschaltung 71 besteht aus einem CR-Oszillator 711, der mit fester Frequenz schwingt, einem NAND-Glied 712 mit Hysteresecharakter für eine Signalformung und einem frequenzteilenden Binärzähler 713, der z. B. aus einer bekannten integrierten Schaltung wie z. B. dem Baustein TC402 0 von Toshiba, Japan, gebildet sein kann. Der Binärzähler 713 empfängt die von dem CR-Oszillator 711 erzeugten Impulse mit einer Frequenz von 13,1 kHz und erzeugt an seinem zehnten Ausgang "Q_1n" Taktimpulse mit einer Frequenz von 12,8 Hz. Eine Zählerschaltung 72 besteht aus einem Binärzähler 721, der z. B. aus dem Baustein TC4020 gebildet sein kann, einem ODER-Glied 722, einem Inverter 723 und einem ODER-Glied 724. Gibt der Neigungsmeßfühler 60 über seinen Ausgangsanschluß 61 ein Neigungsermittlungssignal von E.(V) (Signal einer logischen "1") ab, so wird der Binärzähler 721 rückgesetzt und die achte Stufe bzw. Stelle "Qg" liegt damit auf dem Pegel einer logischen "0". Dementsprechend liegen sowohl der Ausgang des Inverters 723 als auch der Ausgang des ODER-Glieds 72 4 auf dem Pegel einer logischen "1". Nimmt das Neigungsermittlungssignal nun den Pegel einer logischen "0" an, so wird der Rücksetzzustand des Binärzählers 721 beendet und dieser beginnt die über das ODER-Glied 722 zugeführten 12,8-Kz-

"^ Impulse ^zu zählen. Dementsprechend nimmt die achte Stelle des Binärzählers 721 den Pegel "1" nach 1/12,8 χ

2 χ 1/2 = 10 s an. Damit nehmen sowohl die Ausgänge des Inverters 72 3 als auch des ODER-Glieds 724 den Pegel "0" an. Anders ausgedrückt heißt das, daß der Ausgang des ODER-Glieds 724 und damit das am Ausgangsanschluß 61' abgegebene Signal den Pegel "1" ungefähr 10 s lang nach Abschalten bzw. Beendigung der Erzeugung des Nei-

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1 gungsermittlungssignals beibehalten.

Ist die Zeitbegrenzerschaltung zwischen dem Ausgangsanschluß 61 des Neigungsmeßfühlers 6 0 und dem Eingangsanschluß 61' der Schnellgang-Freigabeschaltung 110 vorgesehen, so wird der Schnellgangbetrieb für 10s beibehalten, wenn die Fahrbahnneigung über +8 % oder -4 % liegt. Damit läßt sich eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls vermeiden.

Die Fahrdaten können sichtbar gemacht werden, indem das Signal des Neigungsmeßfühlers 60 mittels einer Leuchtdioden, Flüssigkristallzellen oder Lampen enthaltenden Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.

Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Getriebeautomatik-Steuereinrichtung und die Schnellgang-Steuereinrichtung mit Hilfe einer die Gangumschalt-Steuerschaltung 120 enthaltenden elektrischen

20 Schaltung gesteuert werden, kann die Einschalt- und

Ausschaltsteuerung des Solenoids zur Schnellgangfreigabe bei einer Automatikgetrxebeexnrichtung mechanischer Art, wie sie in der Zeitschrift "Automobile Technology", Band 32, Nr. 7, 1978, S. 710 bis 714, beschrieben ist, alternativ durch eine Kombination des Neigungsmeßfühlers 6O₇ des Getriebesteuerschalters 50 und der Schnellgang-Freigabeschaltung 110 erfolgen.

Der Neigungsmeßfühler 60, der die Fahrbahnneigung

^ou auf der Grundlage der Fahrstrecke und der Luftdruckveränderung ermittelt, kann auch von anderer Art sein, solange er imstande ist, eine Fahrbahnneigung zu ermitteln.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Neigungsmeßfühlers 60 gezeigt. Mit 100 ist ein Bezugstaktimpulsgenerator zum Erzeugen von Taktimpulsen einer festen Frequenz unter Verwendung eines Stimmgabelresonators, mit 200 ein Zeitsteuersignalgenerator zum Betreiben der entsprechenden Schaltungsabschnitte in der richtigen Reihenfolge, mit 300 ein Geschwindigkeitsmeßfühler, mit 400 eine Beschleunigungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Geschwindigkeitsmeßfühlers, mit 500 eine Unterdruck-Meßfühlereinrichtung mit einem Membran-Unterdruckhalbleitermeßfühler zum Ermitteln des Unterdrucks in einem Ansaugrohr bzw. in einem Ansaugkrümmer mit 600 ein Brems-Meßfühler zum Ermitteln des Einschaltzustands eines Bremsschalters und mit 700 eine Neigungs-Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen der Fahrbahnneigung oder -Steigung auf der Basis der Ausgangssignale der Beschleunigungscrmittlungseinrichtung 400 und der Unterdruckmeßfühlereinrichtung bezeichnet.

Nachstehend wird die Ermittlung der Fahrbahnneigung mit einem derart aufgebauten Neigungsmeßfühler beschrieben. Fährt das Fahrzeug auf einer abfallenden Fahrbahn, so wird es auch bei geschlossenem Drosselklappenventil beschleunigt. Demgegenüber wirkt die Motorbremse bei ebener Fahrbahn und geschlossenem Drosselklappenventil normal, so daß die vorstehend geschilderte Situation hier nicht auftreten kann. Die Beschleunigung des Fahrzeugs auf der abfallenden Fahrbahn wird durch Umwandlung potentieller in kinetische Energie hervorgerufen.

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Da bei geschlossenem Drosselklappenventil der Unterdruck in der Ansaugleitung bzw. dem Ansaugkrüiraner groß ist, kann der vorstehend beschriebene Zustand gleichwertig folgendermaßen zusammengefaßt werden: (a) Der Unterdruck ist groß, obwohl eine Beschleunigung erfolgt.

Im Gegensatz hierzu erfolgt an einer Steigung eine Verzögerung auch dann, wenn die öffnung bzw. Öffnungsstellung des Drosselklappenventils größer als eine vorbestimmte ist, d. h., anders ausgedrückt, (b) der Unterdruck ist gering, obwohl eine Verzögerung auftritt. Damit können Steigungen und Gefälle in Abhängigkeit von den vorstehend genannten Bedingungen (a) und (b) entsprechend beurteilt werden. Hinsichtlich der Größe der

15 Neigung wird diese z. B. entsprechend der Bedingung

(a) als steil beurteilt, wenn sowohl die Beschleunigung als auch der Unterdruck groß sind. Sind weder die Beschleunigung noch der Unterdruck groß, so ist die Neigung klein, d. h. die Fahrbahn ist sanft geneigt.

ist beim Zustand (b) die Verzögerung bei kleinerem Unterdruck größer, so ist die Neigung größer, wohingegen bei kleiner Verzögerung und großem Unterdruck die Neigung gering ist. Nachstehend sind als Beispiel experimentell

erhaltene Beurteilungsbedingungen aufgeführt: 25

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Beurteilungstabelle 1

	EIN-Zustand	Gefälle	Steigung	Gefälle, Bremse	AUS-Zustand
Unterdruck (miriHg)	^ -380	^ -100	^ -380	Ebene Fahrbahn
Beschleunigung/				-380 <P< -100
Verzögerung (g)	äs +0,02	^- -0,02	^ 0,02
Zeitdauer				—
(S)	2,83 χ 2	2,83 χ 2	2,83 χ 1
	(Zeit)			2,83 χ 2
Fahrzeugge
schwindigkeit
(km/h)	S. 30	^ 30	^ 30
Bremse	-	-	EIN	Ξ2 50
-

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Die Fahrzouggeschwindigkeit wurde für die vorstehend angeführte Beurteilungstabelle deshalb so gewählt, da das Wechselgetriebe bei 50 km/h vom dritten in den Schnellgang hochgeschaltet wird und bei ungefähr 30 km/h ein Gangwechsel vom Schnellgang in den dritten Gang erfolgt. Die Geschwindigkeit von 30 km/h wurde in diesem Fall auch zur Verhinderung eines fehlerhaften Betriebs beim Anfahren bzw. beim Beginn und die Geschwindigkeit von 50 km/h für ein häufiges Ein- und Ausschalten des Schnellgangs in hügeliger oder gebirgiger Landschaft gewählt.

Nachstehend werden die in Fig. 5 gezeigten Abschnitte näher beschrieben.

Fig. 6 zeigt den Aufbau des Bezugstaktimpulsgenerators 100 und des Zeitsteuersignalgenerators 200 im einzelnen. Der Bezugstaktimpulsgenerator 100 enthält einen Stimmgabeloszillator 101, eine Frequenzteilerschaltung 102 und eine Einschalt-Rücksetzschaltung 103. Der Stimmgabeloszillator 101 enthält einen Stimmgabelresonator 101a, Inverter 101b und 101b sowie einige Widerstände und Kapazitäten bzw. Kondensatoren. Der Stimmgabeloszillator 101 erzeugt an seinem Ausgang ein Taktsignal CL3 von 2048 Hz. Die Frequenzteilerschaltung 102, die

z. B. aus dem IC-Baustein TC4020 von Toshiba gebildet sein kann, enthält einen Zähler 102a, NAND-Glieder 102b und 102c und einen Inverter 102d. Bei Zählen von 5792 Impulsen des Taktsignals CL3 von 2048 Hz, d. h. nach 5792/2048 = 2,83 s, liegen der 6., der 8., der 10., der

^ου 11. und der 13. Ausgang bzw. die entsprechenden Stellen "Q6", "Q8", "QIO", "QII" und "Q13" alle auf dem Pegel "1", so daß das NAND-Glied 102b mit fünf Eingängen an seinem Ausgang ein Signal des Pegels "0" erzeugt. Dementsprechend liegt der Ausgang des NAND-Glieds 102c auf

dem Pegel "1". Die Einschalt-Rücksetzschaltung 103 erzeugt einen kurzen Impuls mit dem Pegel "1" am Ausgang des Inverters 103a, wenn die Spannungsquelle eingeschaltet wird, und erzeugt daran anschließend kontinuierlich ein Signal

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1 mit dem Pegel "O".

Der Zeitsteuersignalgenerator 200, der aus dem IC-Baustein TC4017 von Toshiba gebildet sein kann, enthält einen Maßstab-1O-Zähler 201 (scale-of-10 counter), ein RS-Flipflop 2 02 mit zwei ODER-Gliedern, einen Inverter 203 und ein NOR-Glied 204. Wird an einen Takteingang "C" des Zählers 201 ein Signal mit dem Pegel "1" vom NAND-Glied 102c des Bezugstaktimpulsgenerators 100 abgegeben, so wird der Zähler 201 damit in den Zählbe- ■ reitschaftszustand versetzt und zählt die an einem Takteingangs-Aktivierungsanschluß "E" anliegenden Taktimpulse CL3, wobei er an seinem ersten bis vierten Ausgang "Q1" bis "Q4" in dieser Reihenfolge Impulse mit dem Pegel "1" erzeugt. Das RS-Flipflop 202 wird getriggert bzw. aktiviert, wenn am vierten Ausgang "Q4" ein Signal mit dem Pegel "1" auftritt, und erzeugt dabei ein Rücksetzsignal RS2, durch das die beiden Zähler 102a und 201 rückgesetzt werden. Damit ist ein Arbeitszyklus abgeschlossen und es wiederholt sich nach 2,83 s ein gleicher Arbeitszyklus, überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert (ungefähr 130 km/h), so wird an einem Eingangsanschluß i ein Signal mit dem Pegel "1" erzeugt,

wodurch die Erzeugung eines Signals CL2 unterdrückt wird. 25

In Fig. 7 sind der Geschwindigkeitsmeßfühler 300 und die Beschleunigungsermittlungseinrichtung 400 im einzelnen dargestellt. Der Beschleunigungsmeßfühler 300 enthält

einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühler 301, der bei jeder on

Umdrehung der Tachometerwelle vier Impulse erzeugt, eine Signalformerschaltung 302 und eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Ermittlungsschaltung 303. Die vom Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühler 301 erzeugten Impulse werden in ihrem Impulsverlauf durch die Signalformerschaltung 302 geformt und

anschließend der Fahrzeuggeschwindigkeits-Ermittlungs-

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schaltung 3 03 zugeführt. Die Fahrzeuggeschwindigkeits-Ermittlungsschaltung 303 enthält einen Binärzähler 303a und zwei RS-Flipflops 303b und 303c. Während der Dauer des von dem Zeitsteuersignalgenerator 200 erzeugten Impulses RS2 von 2,83 s zählt der Binärzähler 303a die Geschwindigkeitsimpulse. Die Fahrzeuggeschwindigkeits-Ermittlungsschaltung 303 erzeugt während des Zählens bei ungefähr 30 km/h ein Signal mit dem Pegel "1" an einem Ausgangsanschluß V_ON und bei 50 km/h oder mehr

■)q ein Signal mit dem Pegel "1" an einem Ausgang V_OFF· Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ungefähr 130 km/h, so wird über den Anschluß i ein Signal mit dem Pegel "1" abgegeben. Die Beschleunigungsermittlungseinrichtung 400 enthält eine Pseudo-Differenzierschaltung

15 401 und eine Beschleunigungseinstellschaltung 402.

Die Pseudo-Differenzierschaltung 401 enthält voreinstellbare Zweirichtungszähler 401a und 401b und ein D-Flipflop 401c. In Abhängigkeit vom Auftreten eines vom Zeitsteuersignalgenerator 200 erzeugten Signals P wird der Inhalt des Binärzählers 303a des Geschwindigkeitsmeßfühlers 300 in den voreinstellbaren Zweirichtungszählern 401a und 401b voreingestellt und der jeweilige Zählerinhalt während des nächsten FahrZeuggeschwindigkeits-Ermittlungsintervalls von 2,8 3 s, das auf die gerade voreingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit folgt, mit Hilfe der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse herabgezählt. Wenn die gerade voreingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der entsprechende Wert geringer ist als die bzw. der während des nachfolgenden Fahrzeuggeschwindigkeits-Ermittlungsintcrvalls von 2,83 s gemessene ist, was also einer Beschleunigung entspricht, so ist die Anzahl der Geschwindigkeitsimpulse bei der nachfolgenden Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die voreingestellte. Damit erreichen die Inhalte der voreinstellbaren Zweirichtungszähler 401a und 401b den Wert

35 Null, womit das D-Flipflop 401c getriggert wird bzw.

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ao

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einen Impuls erhält. Dadurch werden die voreinstellbaren Zweirichtungszähler 401a und 401b in den Aufwärtszählbetrieb umgestellt,in dem sie die Größe der Differenz der Fahrzeuggeschwindigkeit hochzählen. Ist die während des nachfolgenden Fahrzeuggeschwindigkeits-Ermittlungsintervalls von 2,83 s ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die gegenwärtige, so wird das D-Flipflop 401c nicht getriggert bzw. erhält keinen Impuls und es verbleibt die Größe des Fahrzeuggeschwindigkeitsunterschieds in den Zweirichtungszählern vorhanden. Wird dieser Vorgang alle 2,83 s wiederholt, so tritt an den Ausgängen Q1 bis Q4 der voreinstellbaren Zweirichtungszähler 401a und 401b der Geschwindigkeitsunterschied je 2,83 s, d. h. ein pseudodifferenzierter Wert bzw. eine Beschleunigung/ auf. Positive und negative Beschleunigungen werden über die Ausgänge Q und Q des D-Flipflops 401c angezeigt. Die Größe der Beschleunigung beträgt dabei 0,005 g je Bit

( 2 ³^ 0,005)

(2.83) x9.8x2.548

bei der kleinsten Wertigkeit des voreinstellbaren Zwei-

richtungszählers 401a.

Fig. 8 zeigt eine Kombination der Unterdruckmeßfühlereinrichtung 500 und des Bremsmeßfühlers 600. Die Unterdruckmeßfühlereinrichtung 500 besteht aus einem Unterdruckmeßfühler 501, einem Differenzverstärker 502, einer Vergleicherschaltung 503 und einer Zeitbegrenzerschaltung 504. Der Unterdruckmeßfühler 501 ist als Membran-Unterdruck-Halbleitermeßfühler ausgeführt und erzeugt eine dem Unterdruck in einem Ansaugrohr bzw. einer Ansaugleitung proportionale Ausgangsspannung. Der Differenzverstärker 5

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- ΊΛ - DE 1137

verstärkt die Ausgangsspannung auf eine geeignete Amplitude und gibt das verstärkte Signal an die Vergleicherschaltung 503 ab. Mit Hilfe von Potentiometern 503a und 503b läßt sich die Spannung derart einstellen, daß sie einem Unterdruck von -100 mmHg bzw. -380 mmHg entspricht, wie es in der Beurteilungstabelle 1 angegeben ist. Ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 502 größer als die einem Unterdruck von -100 mmHg entsprechende Spannung, so nimmt das Ausgangssignals eines Vergleichers 503c den Pegel "1" und das Ausgangssignal eines Inverters 503e den Pegel "0" an. Liegt der Unterdruck ρ in der Ansaugleitung im Bereich -100 mmHg ~= P '^- -380 mmHg, so haben die Ausgangssignale der Vergleicher 503c und 503d den Pegel "0" und die Ausgänge der Inverter 503e und 503f jeweils den Pegel "1". Liegt der Unterdruck unter -380 mmHg, so besitzen das Ausgangssignal des Vergleichers 503d den Pegel "1" und das des Inverters 503f den Pegel "0". Leuchtdioden 503g und 503h dienen als Anzeige zum Einstellen der Potentiometer 503a und 503b, bilden jedoch keinen wesentliehen Bestandteil der Erfindung. Die Ausgangssignale der Inverter 503e und 503f werden Rücksetzeingängen von Zählern 504a bzw. 504b der Zeitbegrenzerschaltung 504 zugeführt. Die Zeitbegrenzerschaltung 504 gibt über Ausgangsanschlüsse P_L und P_M Signale mit dem Pegel "1" ab, wenn

der Unterdruck in der Ansaugleitung für ein vorgegebenes Zeitintervall (2 s) oder länger zwischen -100 mmHg und -380 mmHg liegt. Die Ausgangssignale dienen zum Sicherstellen eines stabilen Betriebs.

30 Der Bremsmeßfühler 600 erhält ein EIN-Signal von

einem Bremsschalter und weist eine Signalformerschaltung 601 und eine Zeitbegrenzerschaltung 602 auf. Wird die Bremse für ein vorbestimmtes Zeitintervall (1 s) eingeschaltet bzw. betätigt, so gibt der Bremsmeßfühler über

^OJ einen Ausgangsanschluß B ein Signal mit dem Pegel "1" ab.

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- ΊΑ - DE 1137

Fig. 9 zeigt ein Schaltbild der Neigungs-Beurteilungsschaltung 700. Diese enthält eine UND-Schaltung 701, eine EIN- bzw. Einrastschaltung 702, eine AUS- bzw. Freigabeschaltung 703 und eine Ausgangsschaltung 704. Tritt bei der UND-Schaltung 701 die logische Summe aus V_ON + DEC + P₁ auf, so hat das Ausgangssignal eines Inverters 701a den Pegel "1", was dem Fahren des Fahrzeugs an einer Steigung entspricht, tritt die logische Summe aus V_QN + INC + P„ auf, so besitzt das Ausgangssignal eines Inverters 701b den Pegel "1"; tritt die logische Summe aus V „_ + P^ + p" auf, so gibt die UND-Schaltung 701 über ein NOR-Glied 701c ein Ausgangssignal mit dem Pegel "1" ab. Das Auftreten der logischen Summe aus V_nN + INC + P_H entspricht einem Fahren auf einer abfallenden Fahrbahn und das Auftreten der logischen Summe aus V_nT-,p + P + P_T dem Fahren auf einer ebenen Fahrbahn. Die Einrast-Schaltung 702 enthält Zähler 702a und 702c sowie NAND-Glieder 702b, 702d, 702e und 702f. Wenn der Inverter 701a ein Signal mit dem Pegel "1" während zwei Zeitintervallen (2 χ 2,83 s) des Signals CL2 kontinuierlich erzeugt, besitzt das Ausgangssignal des NAND-Glieds 702 den Pegel "0" und das Ausgangssignal des NAND-Glieds 702f damit den Pegel "1". Gleichermaßen besitzt das Ausgangssignal des NAND-Glieds 702f den Pegel "1", wenn der Inverter 701b während zwei Zeitintervallen des Signals CL2 oder langer ein Ausgangssignal mit dem Pegel "1" kontinuierlich abgibt. Hat das Signal B_R den Pegel "1" während des kontinuierlichen Andauerns der Erzeugung eines Ausgangssignals des Pegels "1" durch den Inverter 701b für ein..-Zeitintervall oder länger, so nimmt das Ausgangssignal des NAND-Glieds 702f den Pegel "1" in bzw. für zwei Zeitintervalle an. Die Freigabe-Schaltung 703 enthält einen Zähler 703a, ein NAND-Glied 703b und einen Inverter 703c. Erzeugt ein UND-Glied 701d ein Signal mit dem Pegel

oj η-j Μ kontinuierlich während zwei Perioden des Signals CL2 oder länger, so hat das Ausgangssignal des Inverters 703c den Pegel "1". Die Ausgangsschaltung 704 enthält ein D-

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- 24 - DE 1137

Flipflop 704a und ein ODER-Glied 704b. Das D-Flipflop 704a wird durch ein Ausgangssignal mit dem Pegel "1" des NAND-Glieds 702f der Einrast-Schaltung 702 getriggert bzw. angesteuert, wobei es dann über seinen Ausgangsanschluß Q ein Signal mit dem Pegel "1" abgibt. Das D-Flipflop wird durch ein Signal mit dem Pegel "1" des Inverters 703c der Freigabe-Schaltung 703 rückgesetzt, wobei dann sein Q-Ausgang ein Signal mit dem Pegel "0" abgibt.

Wie vorstehend beschrieben, tritt an einem OÜT-Ausgangsanschluß der Ausgangsschaltung ein Signal mit dem Pegel "1" im EIN- bzw. Einrastzustand (siehe die Beurteilungstabelle) auf. Im AUS-Zustand wird über den OUT-Ausgangsanschluß ein Signal mit dem Pegel "0" abgegeben.

Fig. 10 zeigt ein Schaltbild einer Schnellgang-Ausschaltschaltung bzw. -Freigabeschaltung 80. Bei Betreiben des Fahrzeugs im Schnellgangbetrieb fließt durch das Schnellgang-Solenoid 41 Strom, der von einer Fahrzeugbatterie 801 über einen Zündschalter 802, eine Sicherung 803 und ein normalerweise geschlossenes Relais 83 der Schnellgang-Freigabeschaltung 80 zugeführt wird. Erzeugt der Neigungsmeßfühler 6 0 an seinem OüT-Ausgangsanschluß

■" ein Signal mit dem Pegel "1" an einer Steigung, so werden Transistoren 81 und 82 der Schnellgang-Freigabeschaltung 80 durchgeschaltet und damit das normalerweise geschlossene Relais 83 geöffnet. Damit ist die Stromversorgung

für das Schnellgang-Solenoid 41 unterbrochen und der

Schnellgangbetrieb freigegeben bzw. abgeschaltet. Erreicht das Fahrzeug anschließend wieder eine ebene Fahrbahn und kehrt damit zum normalen Fahrbetrieb zurück, so nimmt das über dem OUT-Ausgangsanschluß des Neigungsmeßfühlers 60 abgegebene Signal den Pegel "0" an, so daß

der Schnellgang wieder eingeschaltet wird.

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311359Q

--2S- DE 1137

Auch bei einem Schnellgangbetrieb wird also der Schnellgang automatisch abgeschaltet, wenn der Neigungsmeßfühler 60 eine Steigung oder ein Gefälle ermittelt, deren bzw. dessen Neigungswinkel gleich oder größer als ein vorbestiinmter Neigungswinkel ist. Erreicht das Fahrzeug wieder eine ebene Fahrbahn, so wird automatisch in den Schnellgangbetrieb zurückgeschaltet.

In Fig. 11 und 12 sind die wesentlichen Abschnitte einer sehr gut für digitale Verarbeitung geeigneten Unterdruck-Meßfühlereinrichtung gezeigt. Ein in Fig. 11 gezeigter Ladedruckschalter weist ein Rohr 901 mit einer Einstellschraube bzw. einem Einstellgewinde auf, das am führenden bzw. vorderen Ende mit einem Gummirohr für die Zuführung des Ansaugunterdrucks verbunden ist. Das Rohr weist einen Einstellschraubabschnitt mit einer Mutter 902 auf. Das andere Ende des Rohrs 901 ist mit einem Gehäuse 903 fest verbunden, wobei der Befestigungsbereich mit einem O-Ring 904 abgedichtet ist. Im Inneren der Gehäuse 903 ist eine Luftkammer 905 vorgesehen. Eine Membran 907 ist mittels einer Feder 906 vorgespannt. Das Gehäuse 903 ist am anderen Ende mittels Schrauben mit einer Isolierplatte 908 fest -verbunden. Ein Abschnitt 910 (Abschnitt A) ist einem in der Membranmitte vorgesehenen Abschnitt 909 (Abschnitt B) gegenüberliegend vorgesehen. Es werden zwei derartig aufgebaute Ladedruckschalter verwendet, wobei der eine bei einem Unterdruck von -100 mmHg und der andere bei einem Unterdruck von -380 mmHg ansprechen. Die beiden Ladedruckschalter sind für die in Fig. 12

^ow gezeigte Schaltung ausgelegt. Ausgangsanschlüsse P^ und P_Orjmtr sind mit den Rücksetzeingängen der Zähler 504 a und 504b der Zeitbegrenzerschaltung 504 der ünterdruck-Meßfühlereinrichtung 500 verbunden, so daß eine entsprechende Steuerung wie bei dem vorstehend beschriebenen

Ausführungsbeispiel sichergestellt ist. Hierbei wird der Ansaugunterdruck der Luftkammer 905 über das Rohr 901 mit dem Einstellschraubgewinde zugeführt. Aufgrund des Unterschieds zwischen dem Unterdruck und dem Luft- bzw.

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- Tfi - DE 1137

Umgebungsdruck wird die Membran 907 nach rechts gezogen. Aufgrund der Wirkung der Feder 906, die die Membran bei geringem Unterdruck nach links drückt, bleiben die beiden Abschnitte A und B miteinander in Berührung. Bei großem Unterdruck überwiegt jedoch die die Membran nach rechts ziehende Kraft die Federkraft der Feder 906, so daß die Abschnitte A und B auseinandergezogen werden. Da die Federkraft der Feder 906 mit Hilfe des Rohrs 901 über das Einstellschraubgewinde auf eine einem Unterdruck von -100 mmHg bzw. -380 mmHg entsprechende Kraft eingestellt ist, hat das Ausgangssignal des Ausgangsanschlusses P der in Fig. 12 gezeigten Schaltung den Pegel "0" bei einem Unterdruck von -100 rninllg und das des Ausgangsanschlusses Ρ_ουτ,, den Pegel "0" bei einem Unter-

15 druck von -380 mmHg.

In Fig. 13 ist in Blockschaltbilddarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel des Neigungsmeßfühlers 60 dargestellt. 100 bezeichnet den Bezugstaktimpulsgenerator, der mit Hilfe eines CR-Oszillators Taktimpulse mit fester Frequenz erzeugt, 200 den Zeitsteuersignalgenerator zum Betreiben bzw. Ansteuern der entsprechenden Schaltungsabschnitte in richtiger Reihenfolge, 300 den Geschwindigkeitsmeßfühler, 4 00 die Beschleunigungsermittlungseinrichtung, die die Ausgangssignale des Geschwindigkeitsmeßfühlers empfängt und die Fahrzeugbeschleunigung/-Verzögerung ermittelt, 150 0 eine Schlupf-Ermittlungseinrichtung, die den Schlupf des Drehmomentwandlers aus dem Verhältnis zwischen Brennkraftmaschinen— Drehzahl und Turbinenwellendrehzahl ermittelt, 600 den Bremsmeßfühler, der den Einschaltzustand des Bremsschalters ermittelt, und 700 die Neigungs-Beurteilungsschaltung, die die Fahrbahnneigung auf der Grundlage der Signale der Beschleunigungsermittlungseinrichtung 400 und der

^OJ Schlupf-Ermittlungseinrichtung 1500 beurteilt.

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- >7 - DE 1137

Nachstehend wird die Art der Neigungsermittlung mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Neigungsmeßfühlers beschrieben, wobei zu berücksichtigen ist, daß bei einem Gefälle folgender Zustand (1) auftritt: Das Fahrzeug wird bei abgeschalteter Leistung (Brennkraftmaschinenbremse ist wirksam) im Schnellgangbetrieb betrieben und dennoch beschleunigt, da potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt wird. Eine derartige Situation kann bei wirksamer Motor- bzw. Brennkraftmaschinenbremse bei ebener Fahrbahn nicht auftreten. Zunächst soll die Bedeutung der "Brennkraftmaschinenbremse" erläutert werden. Ist kein Drehmomentwandler vorhanden, so läßt sich die Motor- bzw. Maschinendrehzahl N (Hz) mit folgender Gleichung beschreiben·:

(2) N = ß.M,

wobei M (Hz) die Drehzahl der Propeller- bzw. Abtriebswelle und ß eine durch das übersetzungsverhältnis im Schnellgang bestimmte Konstante bezeichnen. Eine Situation, in der die "Maschinenbremse" wirksam ist, kann folgendermaßen betrachtet und beschrieben werden:

(3) N *C ß-M 25

Bei einem Kraftfahrzeug mit elektronischer Brennstoffeinspritzung gilt die folgende Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl N und einem Brennstoff-Einspritzsignal

Q (Hz): 30

(4) N = j -Q.

Weiterhin gilt zwischen der Abtriebswellendrehzahl und der Ausgangsfrequenz (Hz) eines nachstehend näher beschriebenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßfühlers folgende

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- 23 - DE 1137

1 Beziehung:

wobei tf* und T Konstanten bezeichnen, die von der Bauart des Kraftfahrzeugs mit elektronischer Brennstoffeinspritzung, der Maschinenübersetzung und dgl. und dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßfühler abhängig sind. Bei Einsetzen der Gleichungen (4) und (5) in die Ungleichung (3) ergibt sich:

Die Situation bzw. der Zustand (1) an einem Gefalle läßt sich also unter Verwendung der Ungleichung (a) wie folgt beschreiben:

(b) Q < (ß- J /^)-W ^O und Beschleunigung.

Bei einer Steigung sind die Verhältnisse umgekehrt:

(6) Trotz Schnellgangbetrieb und Krafterzeugung erfolgt

eine Verzögerung. Die Beziehung zwischen dem Brennstoff-Einspritzsignal Q und dem Ausgangssignal W des Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßfühlers lautet also:

(V) Q> (ß. I //-) W, 30 > ^ό

was, wie bereits ausgeführt, einer Umkehrung der Verhältnisse bei einer Gefällstrecke entspricht. Jedoch gilt die Beziehung (7) auch für den Fall des Fahrens auf ebener Fahrbahn, so d£iß diese Beziehung kein ausreichen-

des Beurteilungskriterium darstellt. Aus diesem Grund wird für die Ermittlung einer Steigung die nachstehende Bedinung verwendet:

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311359Q ty

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(8) Der integrierte Wert (Brennstoffverbrauch) der Pulsbreite des Brennstoff-Einspritzsignals Q (t) überschreitet für eine gegebene Fahrstrecke einen vorgegebenen Wert (S) und es tritt gleichzeitig eine Verzögerung auf. Die Bedingung (8) kann mathematisch folgendermaßen ausgedrückt werden:

T + A/W

(C)

• dt ζ ■- ■ ■

T 10

und Beschleunigung,

wobei der vom Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühler für eine vorbestimmte Fahrstrecke erzeugte Impuls mit A bezeichnet ist. Mit den vorstehend aufgeführten Beziehungen lassen sich sowohl Steigungen als auch Gefällstrecken beurteilen. Im folgenden sollen die Bedingungen bei der Rückkehr bzw. dem Zurückschalten in den (normalen) Fahrbetrieb betrachtet werden. Wird die durch die Getriebeübersetzung im dritten Gang bestimmte Konstante mit «>< bezeichnet, so läßt sich der Zustand, daß im Drehmomentwandler auf ebener Fahrbahn ein Schlupf auftritt, folgendermaßen beschreiben:

Die Beziehung (9) gilt allerdings auch für Steigungen, so daß hiermit ein sehr rasch aufeinanderfolgendes Umschalten an Steigungen nicht verhindert werden kann. Es on

muß daher bei großer Belastung ein Rückschalten in den

Schnellgang unterdrückt werden, wenn der Schnellgang freigegeben bzw. abgeschaltet und in den dritten Gang zurückgeschaltet wurde. Hierfür kann die folgende Beziehung verwendet werden:
35

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- 3Ό - DE 1137

+ A/W S> J Q(t) · dt

Die Beziehung (10) gut für den dx'itten Gang auch bei geringer Belastung (d. h. beim Fahren auf ebener Fahrbahn) . Da bei einer Verzögerung keine Notwendigkeit für ein Zurückschalten in den Schnellgang besteht, wird die Rückschalt- bzw. Rückkehrbedingung zusätzlich zu den

Bedingungen (9) und (10) folgendermaßen festgelegt: 10

(11) Q>(«*.j"/^)«W und

S£ + A/W

,5 ^S>(^Q(t) ■ ^dt

sowie keine Verzögerung.

Bei der nachstehend aufgeführten Beurteilungstabelle

sind bexm vorstehend beschriebenen Ausführungsbexspxel

zusätzlich folgende Bedingungen getroffen worden: Die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Freigabe bzw. dem Abschalten beträgt 30 km/h und die Fahrzeuggeschwindigkeit bei

der Rückkehr bzw. dem Wiederzurückschalten 50 km/h. 25

Weiterhin soll kontinuierlich ein zuverlässiger Betrxeb erfolgen. Bei Betätigung der Bremse bei einer Gefällstrecke . kann auch dann eine rasche Freigabe erfolgen, wenn die kontinuierliche Bedingung nicht erfüllt ist.

Tritt im Drehmomentwandler kein Schlupf auf, so haben

im Schnellgangbetrieb bei der Gleichung Q = (ß · ζ/r )»W die Konstanten die folgenden Werte: ß = 0.688, fr" = 1 und £ = 18/15 χ 4 und bei der Gleichung Q= («*. · J /£ ) „£. beim Betrieb im dritten Gang gilt für ex. . die Gleichung

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Beurteilungstabelle II

	Fahrzeugge	EIN-Zustand	Gefälle	Steigung	Gefälle, Bremse	AUS-Zustand
	schwindigkeit
	(km/h)
o>	Beschleunigung	^ 30	^: 30	^ 30	^■50
O	(g)
66/	Schlupf des Dreh	^ +0,02	^ -0,02	^ +0,02	^ -0,02
O CD	momentwandler S
CO ro	(W = 32)
	Einspritzsignal	Q <20	-	Q<20	Q -S» 2 9
	integriert (msec)
	(für W= 32)	-	^ 115	-	< 115
	Kontinuierliche Periode (je 2 see)
	Bremse	Zweifach	Zweifach	Einfach	Zweifach
	-	-	EIN	-

DE 1137

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 bis 17 werden nachstehend einzelne Abschnitte der in Fig. 13 gezeigten Schaltung näher beschrieben.

Fig. 14 zeigt ein Schaltbild des Bezugstaktimpulsgenerators 100 und des Zeitsteuersignalgenerators 20 0. Der Bezugstaktimpulsgenerator 100 enthält einen CR-Oszillator 1010 und einen Frequenzteiler-Zähler 1020. Der CR-Oszillator 1010 erzeugt an seinem Ausgang a ein Signal mit 2 048 Hz. Ein Ausgangssignal CL1 des Frequenzteiler-Zählers 102 0 hat eine Frequenz von 8 Hz. Der Zeitsteuersignalgenerator 200 enthält eine Zeitgebersignalschaltung 210 und eine Einschalt-Rücksetzschaltung 220. Ein Zähler 211, ein Flipflop 212, ein Zähler 213 usw. erzeugen gemeinsam alle zwei Sekunden (2048/4096) kurze Impulse an entsprechenden Anschlüssen C1, C2, P, RS1 und RS2. Die Einschalt-Rücksetzschaltung 22 0 erzeugt beim Einschalten der Stromversorgung kurze Impulse an den Anschlüssen P und R.

in Fig. 15 ist ein Schaltbild des Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühlers 300 sowie der Beschleunigungsermittlungseinrichtung 400 dargestellt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühler 300 enthält eine Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühlereinrichtung 310, die bei jeder Umdrehung der Tachometerwelle vier Impulse erzeugt, eine Signalformerschaltung 32 0 und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsschaltung 330. Die von der Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßf titriereinrichtung 310 erzeugten Impulse werden in ihrem zeitlichen Verlauf durch die Signalformerschaltung 320

geformt und anschließend der Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsschaltung 330 zugeführt. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsschaltung 330 enthält einen Binärzähler 331 und zwei RS-Flipflops 332 und 333. Der Binärzähler 331 zählt die Geschwindigkeitsimpulse zwischen

den Impulsen RS2, die mit einem zeitlichen Abstand von zwei Sekunden vom Zeitsteuersignalgenerator erzeugt wer-

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^{DE 1137}

den, und erzeugt an einem AusgangsanSchluß V „ ein Signal mit dem Pegel "1", wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr 30 km/h oder mehr beträgt, und an einem Ausgangsanschluß V_QFF ein Signal mit dem Pegel "1", wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 50 km/h überschreitet. Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit über ungefähr 180 km/h, so tritt an einem Anschluß i ein Signal mit dem Pegel "1" auf. Die Beschleunigungsermittlungseinrichtung 400 enthält eine Pseudo-Differenzierschaltung 410 sowie eine Beschleunigungs-Einstellschaltung 420. Die Pseudo-Dif ferenzierschaltung 410 weist voreinstellbare Zweirichtungszähler 411 und 412 und ein D-Flipflop 413 auf. In Abhängigkeit vom gegenwärtigen Signal des Zeitsteuersignalgenerators 2 00 wird der Inhalt des Binärzählers 331 des Geschwindigkeitsmeßfühlers 300 in den voreinstellbaren Zweirichtungszählern 411 und 412 voreingestellt, die den voreingestellten Wert entsprechend den Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsen herabzählen, die während des auf das soeben voreingestellte folgenden Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßintervall von 2 s auftreten. Ist die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die vorhergehende, d. h., erfolgt eine Beschleunigung, so ist die Anzahl der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse größer als die voreingestellte Anzahl. Damit werden die voreinstellbaren Zweirichtungszähler 411 und 412 auf Null herabgezählt. Bei Erreichen dieses Zählwerts wird an das D-Flipflop 413 ein Impuls abgegeben, wodurch die Zweirichtungszähler 411 und 412 in den Aufwärtszählbetrieb umgestellt werden. Damit zählen die Zweirichtungszähler den Unterschied zwischen den Fahrzeuggeschwindigkeiten. Ist im Gegensatz dazu die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die voreingestellte, so wird an das D-Flipflop 413 kein Impuls abgegeben und der Unterschied zwischen den Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsen bleibt in den Zweirichtungszählern erhalten. Da der vor-

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stehend beschriebene Vorgang alle zwei Sekunden wiederholt wird, tritt die Geschwindigkeitsdifferenz, d. h. der pseudo-differenzierte Geschwindigkeitswert (Beschleunigung) alle 2 Sekunden an den Ausgängen Q1 bis Q4 der Zweirichtungszähler 411 und 412 auf. Ob die Beschleunigung positiv oder negativ ist, wird durch den Zustand der Ausgänge Q und Q dos D-Flipflops dargestellt. Die Größe der Beschleunigung beträgt 0,01 g je Bit des voreinstellbaren Zweirichtungszählers 411

(1/(2² χ 9,8 χ 2,548) ^ 0,01). Ist ein geeigneter Wert η über einen Schalter 422 der Beschleunigungs-Einstellschaltung 42 0 eingestellt, so werden an Ausgängen INC und DEC von mit einem digitalen Vergleicher 421 verbundenen D-Flipflops 423 und 424 Signale mit dem Pegel "1"

15 abgegeben, wenn die Beschleunigung/Verzögerung den Viert 0,01 g χ η überschreitet.

Fig. 16 zeigt ein Schaltbild der Schlupf-Ermittlungseinrichtung 1500. Die Cchlupf-Ermittlungseinrichtung 1500 enthält eine Einspritzsignal-Eingabeschaltung 510, einen CR-Oszillator 52 0, eine Steuerschaltung 530, eine Zählerschaltung 540 und eine Halteschaltung 550. Ein Einspritzsignal wird von der Einspritzsignal-Eingabeschaltung 510 in seinem Signalverlauf geformt und über eine Leitung b ausgegeben. Das Signal auf der Leitung b dient als Torsignal für ein UND-Glied 533, um den Durchgang eines Ausgangssignal c mit der Frequenz 10 kHz des CR-Oszillators durch das UND-Glied 533 zu steuern.

Bei Empfang des vom Fahrzeuggeschwindigkeitmeßfühler

300 erzeugten Fahrzeuggeschwindigkeitssignals W erzeugt die Steuerschaltung 530 Signale C3 und RS3 mit einer Periode bzw. Dauer von 32 Impulsen sowie ein Torsignal d für bzw. mit 32 Impulsen. Die Signale b und

e werden durch das Torsignal d hinsichtlich ihrer

Weiterleitung gesteuert und anschließend in Zählern

543 bzw. 544 gezählt. Ist beim Zähler 543 die Bedingung

130066/0692

(c) für ansteigende Fahrbahn, d. h. S = 115 ras und

erfüllt, so nimmt ein Signal f den Pegel "1" an und triggert ein D-Flipflop 551 der Halteschaltung 550. Wenn W = 32 und Q = (ß· j!//)-W = 20 ist, so nehmen die Signale g und f bei abfallender Strecke den Pegel "1" an, wenn der Zählerinhalt des Zählers 544 2 0 oder mehr beträgt. Für die Rückschalt- bzw. Rückkehrbedingung (11) gilt für Q= (^Δί · £ /^T) «W = 29 bei W = 32. Damit nehmen die Signale g und h den Pegel "1" bei dieser Bedingung an, wenn der Zählerinhalt 29 oder mehr beträgt. Die Signale g und h werden D-Flipflops 553 und 555 der Halteschaltung 550 zugeführt. Unter der Zeitsteuerung durch das Signal C3 werden die Inhalte in D-Flipflops 552, 554 und 556

20 gehalten bzw. zwischengespeichert.

Fig. 17 zeigt ein Schaltbild der Neigungs-Beurteilungsschaltung 700 und des Bremsmeßfühlers 600. Der Bremsmeßfühler 600 besteht aus einer Signalformerschaltung 610 und einer Zeitbegrenzerschaltung 620 und erhält vom Bremsschalter ein EIN-Signal, wobei er am Anschluß

B₇, ein Signal mit dem Pegel "1" abgibt, wenn die Bremse κ.

für ein vorgegebenes Zeitintervall (1 s) oder langer eingeschaltet bzw. betätigt wird. Die Neigungs-Beurteilungsschaltung 700 enthält eine UND-Schaltung 710, eine EIN-Schaltung 720, eine AUS-Schaltung 730 sowie eine Ausgangsschaltung 740. Tritt bei der UND-Schaltung 710 die logische Summe aus V_QN + DEC + Q1 auf, was einer Steigung entspricht, so nimmt das Ausgangssignal eines Inverters

711 den Pegel "1" an. Tritt die logische Summe aus V_0n + INC + Q2 auf, was einem Gefälle entspricht, so nimmt das Ausgangssignal eines Inverters 712 den Pegel "1" an. Beim Auftreten der logischen Summe aus

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^VQ_FF + ^DEC + Q1 + Q2 auf, was ebener Fahrbahn entspricht, so nimmt das Ausgangssignal eines Inverters 713 den Pegel "1" an. Hat das Ausgangssignal des Inverters 711 für zwei Zeitintervalle (2 χ 2 s) des Signals CL2 kontinuierlich den Pegel "1", so wird in der EIN-Schaltung 72 0 durch ein Schieberegister 721 der Ausgang eines NAND-Glieds 722 auf "0" und damit der Ausgang eines NAND-Glieds 726 auf "1" gesteuert. In gleicher Weise wird bei kontinuierlicher Erzeugung eines Ausgangssignals mit dem Pegel "1" durch den Inverter 712 während zweier Perioden des Signals CL2 oder langer der Ausgang eines NAND-Glieds 724 durch ein Schieberegister 723 auf "0" und damit der Ausgang eines NAND-Glieds 726 auf "1" gelegt bzw. gesteuert. Auch wenn die Erzeugung eines Signals mit dem Pegel "1" durch den Inverter 712 nicht für zwei Perioden des Signals CL2 andauert, nimmt das Ausgangssignal des NAND-Glieds 726 über ein NAND-Glied 725 den Pegel "1" an, wenn die Bremse betätigt wird. Erzeugt der Inverter 713 ein Ausgangssignal mit dem Pegel "1" während zwei

20 Perioden des Signals CL2 oder länger kontinuierlich,

so wird bei der AUS-Schaltung 730 das Ausgangssignal eines Inverters 732 über ein Schieberegister 731 auf den Pegel "1" gesteuert. Durch das Ausgangssignal des Inverters 732 mit dem Pegel "1" wird ein durch das NAND-Glied 726 der EIN-Schaltung 720 getriggertes bzw. angesteuertes D-Flipflop der Ausgabeschaltung 740 rückgesetzt und erzeugt damit am Ausgangsanschluß Q ein Ausgangssignal mit dem Pegel "0".

Am OUT-Anschluß der Ausgabeschaltung 740 tritt also ein Signal mit dem Pegel "1" auf, wenn die EIN-Bedingung für die Beurteilungstabelle II erfüllt ist, wohingegen über den OUT-Anschluß ein Signal mit dem Pegel "0" bei

Auftreten des AUS-Zustands abgegeben wird. 35

130066/0692

de 1137

Die Schnellgang-Steuereinrichtung enthält also
eine Neigungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Fahrbahnneigung. In Abhängigkeit von einem von der Neigungsmeßeinrichtung erzeugten Ermittlungssignal wird der bei ebener Fahrbahn eingeschaltete Schnellgang einer Wechselgetriebeautomatikexnrichtung über die Schnellgang-Steuereinrichtung freigegeben bzw. abgeschaltet.

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Claims

Patentansprüche

ι i) Schnellgang-Steuereinrichtung mit einer Gangumschaltetnrichtung, die die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugraaschinenbelastung ermittelt und in Abhängigkeit von den ermittelten Signalen automatisch in einen Schnellgangbereich umschaltet, gekennzeichnet durch eine Neigungsermittlungsschaltung (60) zum Ermitteln einer Fahrbahnneigung und eine Schnellgang-Abschaltschaltung (110), die in Abhängigkeit vom Ermittlungssignal der Neigungsermittlungsschaltung (60) ermittelt, ob die Fahrbahnneigung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
2. Schnellgang-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsermittlungsschaltung (60) einen Streckenmeßfühler (601) zum Ermitteln einer Fahrstrecke, einen Luftdruckme8fühler (602) zum Ermitteln des Luftdrucks und eine Rechenschaltung (603) aufweist, die die Fahrbahnneigung aus den Ermittlungssignalen des Luftdruckmeßfühlers

(602) und des Streckenmeßfühlers (601) berechnet.
3. Schnellgang-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsermittlungsschaltung (60) eine Beschleunigungsermittlungsschaltung (400) zum Ermitteln einer Fahrzeugbeschleunigung, eine Unterdruckermittlungsschaltung (500) zum Ermitteln eines Ansaugunterdrucks

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130066/0692

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DE 1137

der Fahrzeugmaschine und eine Neigungs-Beurteilungsschaltung (700) zum Beurteilen der Fahrbahnneigung in Abhängigkeit von den Ermittlungssignalen der Beschleunigungsermittlungsschaltung (400) und der Unterdruckermittlungsschaltung (500) aufweist.
4. Schnellgang-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsermittlungsschaltung (60) eine Beschleünigungsermittlungsschaltung (400) zum Ermitteln einer Fahrzeugbeschleunigung, eine Schlupf-Ermittlungsschaltung (1500) zum Ermitteln des Schlupfs eines Drehmomentwandlers der Gangumschalteinrichtung und eine Neigungs-Beurteilungsschaltung (700) zum Beurteilen der Fahrbahnneigung in Abhängigkeit von Signalen der Beschleunigungsermittlungsschaltung (400) und der Schlupf-Ermittlungsschaltung (1500) aufweist.

130086/0692