DE3140259A1

DE3140259A1 - Schaltungsanordnung fuer ein lastschaltgetriebe

Info

Publication number: DE3140259A1
Application number: DE19813140259
Authority: DE
Inventors: Adam 8552 Höchstadt Dittner; Hans-Joachim Ing.(grad.) 8520 Erlangen Sauer; Heinrich Dipl.Ing. 8522 Herzogenaurach Schürr
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1981-10-10
Filing date: 1981-10-10
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3140259C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein Lastschaltgetriebe gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekannte Laatschaitgetriebe dieser Art weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Einer dieser Nachteile besteht drinp daß bei den zumeist hydraulisch betätigten Kupplungen die momentane Temperatur des Hydrauliköles direkt in die gegensinnige Arbeitsweise der beiden Kupplungen eingeht. Diese Arbeitsweise wird sodann in erheblichem Maße von dem temperaturbedingt unterschiedlichen Reibserhalten der Kupplungsbeläge beeinflußt. Schließlich geht der Kupplungs verschleiß unmittelbar in die Arbeitsweise der Kupplungen einO Es treten daher oft auch bei anfangs gut eingestellten Lastschaltgetrieben sehr bald Uberschneidungen beim Kupplungswechsel suSp die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Kupplungshälften führen. Im Extremfall kann durch einen Drehmomentkurzschluß eine Zerstörung der Getriebeeinheit erfolgen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für ein Lastschaltgetriebe anzugeben, die unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine reproduzierbare, leicht einstellbare und zeitkonstante Arbeitsweise unter Anpassung an den während des Umschaltvorganges jeweils herrschenden Lastzustand bei geringem Aufwand ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Keenzeichen des Anspruches 1 und, in einer Ausgestaltung, durch die im Anspruch 2 angegebenen Mittel.
Nachstehend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand der Zeichnung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel schematisiert veranschaulicht. EB zeigen: Fig. 1 ein Wirklinienbild der wesentliohsten Teile eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes, Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieses Getriebes, Fig. 3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieses Getriebes.
Gemäß Fig. 1 sitzt auf der Welle 1 ein Drehzahlgeber 2.
Die Welle 1 stellt eine Verbindung her von der Eupplungsklaue 3, an die der Antriebsmotor angeschlossen ist, zu zwei Reibungskupplungen 4 und 5.
Die jeweils rechte Scheibe dieser Kupplungen ist über Puhrungsglieder 6 und 7 in bekannter Weise in bezug auf die andere Kupplungsscheibe verstellbar. Zwischen der Kupplung 4 und dem Getriebe 8 ist ein Drehzahlgeber 9 angeordnet. In analoger Weise befindet sich zwischen dem Getriebe 10 und der Kupplung 5 ein Drehzahigeber 11. Als Drehzahlgeber 2, 9 und 11 kann in vorteilhafter Weise ein solcher verwendet werden, wie er in der deutschen Patentschrift 25 21 163 angegeben ist. Dieser gibt als Ausgangsgröße eine reine .Gleichspannung ab und kann auch sehr niedrige Drehzahlen erfassen.
Beide Kupplungen sind betätigbar durch Hydraulikzyllnder 12 und 13. Letztere werden gesteuert von Soll-Istwert-Vergleichern 14 und 15. Zwischen den Teilen 12 und 14 bzw. 13 und 15 sind in der Praxis noch Verstärker und Stromregelventile nebst dazagehörigem Beiwerk vorgesehen. Bus Einfachheitegründen ist hier auf eine Darstellung verzichtet, zumal diese Teile als solche nicht Eestandteil der vorliegenden Erfindung sind.
Die jeweiligen Stellungen der Kupplungen 4 und 5 sind durch Wegaufnehmer an sich beliebiger Art 16 und 17 erfaßbar. Diese liefern einen Istwert an die Soll-Istwert-Vergleicher 14 und 15 über deren invertierende Eingänge. Den nicht invertierenden Eingängen dieser Vergleicher werden über Verbindungen 18 und 19 Sollwerte von einem Steuerwerk 20 zugeführt. Letzteres besitzt Start-Steuereingänge 21 und 22 sowie Eingänge 23 und 24 für die an der Abtriebsseite der Kupplungen 4 und 5 angeordneten Drehzahlgeber 9 und 11, ferner einen Steuereingang 25 für den Drehzahlgeber 2 auf der Antriebsseite der Getriebeanordnung. Die Abtriebsseite dieser Getriebeanordnung ist mit der Kupplungsklaue 26 angedeutet.
Das Steuerwerk 20 ist elektronischer Art. Es enthält im wesentlichen Differenzbildner für die elektrischen Abbilder der von den Drehzahlgebern 2 und 9 einerseits sowie 2 und 11 andererseits abgegebenen Drehzahldifferenzen. Bestandteile des Steuerwerkes sind ferner ein Schwellwertgenerator, der einem der beiden Differenzbild ner umschaltbar Zugeordnet werden kann sowie Spannungsgeneratoren, die den Soll-Istwert-Vergleichern über die Verbindungen 18 und 19 ansteigende bzw. abfallende Spannungen zuführen können.
Wie ersichtlich, bilden die Teile 14, 12, 4 und 16-den einen Nachlauf-Regelkreis, dessen Sollwertvorgabe-Signal über die Verbindung 18 zugeführt wird. In gleicher Weise bilden die Teile 15, 13, 5 und 17 den anderen Nachlauf-Regelkreis, dessen Sollwertvorgabe-Signal über die Verbindung 19 zugeführt wird. Mithin ist jeder der gupplulgen 4 und 5 ein solcher Nachlauf-Regelkrels zugesrdnet. Hierbei dienen die Kupplungen als Stel ort und die Hydraulikzylinder 12 und 13 als Stellglied, während die Wegaufnehmer 16 und 17 als Istwertfühler fungieren.
Bestandteil des Steuerwerkes 20 ist weiterhin ein Drehzahlregelkreis für die zu schließende Kupplung So Und zwar erfaßt dieser Drehzahlregelkreis die Differenz der. elektrischen Abbilder der Drehzahlen der Motorwelle 1 über den Drehzahlgeber 2 und der Abtriebsseite der zu schließenden Kupplung 5 über den Drehzahlgeber 11. Dieser Drehzahlregelkreis ist dem Nachlauf-Regelkreis der jeweils zu schließenden Kupplung übergeordnet, und zwar derart9 daß dieser Regelkreis als Ganzes als Stellglied für den genannten Drehzahlregelkreis dient. Dieser Drehzahlregelkreis ist in Fig. 1 mit 27 bezeichnet.
In Fig. 2 sind die Zustände der Kupplungen über der Zeit in schematisierter Weise aufgetragen. Die jeweiligen Kupplungen sind mit Bezugsseichen versehen,- welche mit denen aus Fig. 1 übereinstimmen.
In Fig. 3 schließlich sind die von den Euppl=ngen zu tber: tragenden Drehmomente über der Zeit aufgetragen.
Nachstehend wird die Funktionsweise des skizzierten Lastschaltgetriebes erläutert. Es sei hierzu angenommen, daß die Supplung 4 zunächst geschlossen, die Kupplung 5 geöffnet ist und daß über den Steuereingang 21 des Steuerwerkes 20 ein Startbefehl zum Umschalten von dem Getriebe 8 auf das Getriebe 10 erfolgt ist0 Von dem Steuerwerk 20 wird zunächst über die Verbindung 18 ein ansteigendes Sollwertsignal dem in der Zeichnung oberen Regelkreis zugeführt und zwar solange, bis die Kupplung 4 soweit gelöst ist, daß zum Zeitpunkt t 1 ein kleiner Schlupf durch die Drehzahlgeber 2 und 9 und den im Steuerwerk 20 enthaltenen Differenzbildner feststellbar ist. Dieser Zustand ist in Fig. 2 durch den Kupplungsweg 28 angedeutet. Dieser Schlupf kann an sich auch größer als in Fig 2 dargestellt sein; ein möglichst kleiner Schlupf hat jedoch den Vorteil des geringeres Kupplungsverschleißes. Der Schlupf wird im Steuerwerk für eine sehr kurze Zeit über den Sollwert 18 festgehalten, wie in Fig. 2 durch die Zeitstrecke t1 bis t2 aus Deutlichkeitsgründen gedehnt angedeutet ist. Dieser Schlupfwert ist ein für allemal im Steuerwerk 20 fest eingestellt. Es ist leicht zu verstehen, daß dieser Schlupfwert unabhängig ist von allen Einflüssen, die auf die Kupplung 4 einwirken konnen. Denn durch die Erfassung der Drehmahldifferenz zur Abbildung dieses Schlupfes sind alle diese Faktoren automatisch mit erfaßt. Der Zeitpunkt t2 stellt somit einen Ausgangspunkt dar, der von allen diesen Einflüssen unabhängig ist und daher hier als signifikanter Ausgangspunkt für die weitere Funktion des Lastschaltgetiebes herangezogen wird, weil zu diesem Zeitpunkt das an der zu öffnenden Kupplung 4 übertragbare Drehmoment exakt dem zu diesem Zeitpunkt geforderten Lastmoment entspricht. Und zwar wird zum Zeitpunkt t2 sowohl die Kupplung 4 weiter durch entsprechend ansteigende Sollwertvorgabe über die Verbindung 18 gelöst als auch die Kupplung 5 durch entsprechende Sollwertabnahme auf der Verbindung 19 geschlossen. Um auch hier von definierten Verhältnissen auszugehen, wird zum Zeitpunkt t2 das elektrische Abbild der absoluten Drehzahldifferenz der Drehzahlgeber 2 und 11 im Steuerwerk 20 kurz gespeichert und unmittelbar hierauf, von diesem Wert ausgehend, durch Vorgabe eines definiert abnehmenden Sollwertesuf der Verbindung 19 die Kupplung 5 geschlossen. Dies geht anschaulich aus Fig.2 hervor.
Im einzelnen geschieht folgendes. Das Öffnen der Kupplung 4 bewirkt, daß durch die sich lösende Verbindung zum Antriebsmotor jede Laständerung am Getriebeausgang 26 eine zusätzliche Drehzahl- änderung an der zu schließenden Kupplung 5 hervorruft. Dies wird durch den übergeordneten Drehzahlregelkreis 27 im Steuerwerk 20 berücksichtigt. Und zwar bewirkt eine größer werdende Drehzahldifferenz an der Kupplung 5 eine größere Abweichung des durch diese Differenz gegebenen Istwertes vom Sollwert, der wie oben beschrieben durch die Drehzahldifferenz an der zu schließenden Kupplung 5 zum Zeitpunkt des Öffnungsbeginns dieser Kupplung existiert und wie angegeben gegen die Differenz Null verläuft0 Durch diese sich vergrößernde Soll-Istwertabweichung wird ein entsprechend forciertes Schließen der Kupplung 5 bewirkt.
Hierzu ist der übergeordnete Drehzahlregelkreis 27 zusammen mit dem die Kupplung 5 beinhaltenden Nachlauf°Regelkrei° ses hinsichtlich der Stellzeit so bemessen, daß diese Stellmeit kurzer ist als die Öffnungszeit der Kupplung 4.
Das zeitliche Maß der Öffnung der Kupplung 4 einerseits und des Schließens der Kupplung 5 andererseits ist durch entsprechend bemessene Sollwertvorgabe-Signale eo gewählt, daß die Summe der absoluten Drehmomente, die von den Kupplungen zu übertragen sind, zu jedem Zeitpunkt der Kupplungsbetätigung im wesentlichen gleich ist. Dies ist in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 29 angedeutet.
Zum Zeitpunkt t3 ist der Umschaltvorgang des Getriebes beendet. Soll nun von dem Getriebe 10 auf das Getriebe 8 umgeschaltet werden, so laufen in analoger Weise die gleichen Vorgänge ab nur daß hierzu der Start-Steuerbefehl über den Eingang 22 dem Steuerwerk 20 zugeführt wird, in dem dann zunächst eine Umschaltung der an dem oben beschriebenen-Umschaltvorgang beteiligten Teile im Steuerwerk 20 erfolgt.
Die Drehzahlgeber 9 und 11 können auch durch einen eLasl gen Drehzahlgeber ersetzt werden. Dieser ist dann auf der beiden Getrieben 8 und 10 gemeinsamen Abtriebswelle zur Kupplungsklaue 26 anzuordnen. Im Steuerwerk 20 ist sodann ein Umschaltglied vorzusehen, welches zuerst bei der zu lösenden Kupplung den erläuterten Schlupf feststellt und zum Zeitpunkt t2 die Drehzahldifferenz für das Schließen der Kupplung 5 vorgibt. Zur Berucksichtigung der je- weiligen Ubersetzungsverhältnisse in den Getrieben 8 und 10 muß dann gesondert eine elektrische 3ewertung der in den beiden Eupplungen gemessenen Drehzahldifferenz-Abbilder entsprechend den vorgegebenen Getriebe- Über- bzw. Untersetzungen erfolgen.
Es ist weiterhin folgender - an sich unwahrscheinlicher -Fall beim Betrieb eines mit der erfindungsmäßigen Schaltanordnung ausgerüsteten Getriebes in einem Fahrzeug denkbar.
Bei Bergabfahrt kann über den Start-Steuereingang 21 ein Steuerbefehl bei einer Situation erfolgen, bei der die Drehzahlen beider Teile der sich öffnenden Kupplung 4 gleichbleiben. Mithin ist kein Schlupf erfaßbar. Infolge des fehlenden Schlupfes könnte demgemäß bei der bisher beschriebenen Schaltungsanordnung auch kein Schließbefehl für die Kupplung 5 erfolgen. Um dem zu begegnen, kann am Wegaufnehmer 16 ein Endkontakt angebracht sein, der auch in diesem Fall ein Schließsignal im Steuerwerk 20 durch die Information "Eupplung voll geöffnet" liefert, und dadurch einen Schließvorgang- der Kupplung 5 in der weiter oben beschriebenen Weise einleitet.
Dies verdeutlicht, daß das hier angegebene Regelungsprinzip auch im Hinblick auf einen optimalen Wirkungsgrad bei einem Fahrzustand einen Gangwechsel erlaubt, bei dem eine Lastschaltung nicht erforderlich ist.
Es ist offensichtlich, daß durch das Steuerwerk 20 und den von ihm gesteuerten Nachlauf-Regelkreisen mit den Kupplungen 4 und 5 eine reproduzierbare, von allen äußerlichen Einflüssen freie Umschaltung von dem einen auf das andere Getriebe erfolgt.
Die Justierung der einzelnen Teile im Steuerwerk, etwa zur Anpassung an unterschiedliche Kupplungs-Getriebeeinheiten, läßt sich dabei leicht über elektrische Mittel, beispielsweise einfache Einstellwiderstände im Steuerwerk 20, vornehmen. Es liegt auch auf der Hand, daß einmal eingestellte Werte infolge der bekanntlich leicht beherrschbaren und bewährten Elektronik zeitlich hinreichend konstant bleiben, sodaß auch von dieser Seite her eine sehr gute zeitliche Konstanz des Arbeitens eines damit ausgerüsteten Lastschaltgetriebes gewährleistet ist. Wie leicht einzusehen ist, gehen auch unterschiedliche Lastverhältnisse, die vor den Schaltvorgängen herrschen, nicht in die Umschaltung ein.
Leerseite

Claims

Schaltangsanordnung für ein Lestschaltgetriebe Ansprüche: 1. Schaltungsanordnung für ein Lastschaltgetriebe, mit mindestens zwei Trenikupplungen, von denen jede einem Getriebe mit mindestens einer Unter- oder Übersetzungseinheit zugeordnet ist, wobei diese Trennkupplungen zum Umschalten der Getriebe unter Last gegensinnig betätigt werden, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) jede Kupplung (4, 5) ist als Stellort 9estandteil eines autonomen Nachlauf-Regelkreises mit einem Soll-Istwert°Vergleicher (149 15), einem von diesem gesteuerten Kupplungs-Stellmotor (12, 13) und einem Wege- oder Druckmeßsystem (16, 17) für die Abgabe eines von der Xupplungsstellung abhängigen Istwertes, b) am Motorausgang (3) und an den Abtriebsseiten der Kupplungen ist je ein Drehzahlgeber (2, 9, 11) angeordnet, c) die ßollwerteingänge (18, 19) der Nachlauf-Regelkreise sowie die Drehzahlgeber sind an ein mit Start-Steuereingängen (21, 22) versehenes elektronisches Steuerwerk (20) angeschlossen, d) 3estandteil dieses Steuerwerkes (20) ist weiterhin ein Drehzahl° regelkreis (27), der einerseits die Drehzahl der Motorwelle (2) und andererseits die Drehzahl der Äbtriebsseite der jeweils zu schließenden Kupplung erfaßt und derart ausgebildet ist, daß seine Stellgröße als Sollwert dem Nachlauf-Regeikreis der jeweils zu schließenden Kupplung vorgegeben wird, e) das Steuerwerk ist so ausgebildet, daß nach Erhalt eines Startbefehles durch Sollwertvorgabe zunächst die geschlossene Kupplung bis auf einen beliebigen, jedoch möglic-hst kleinen Schlupf zwischen den Kupplungsteilen gelöst wird, sodann das elektrische Abbild der bei diesem Schlupf an der noch offenen Kupplung anstehenden Drehzahldifferenz als Sollwert dem Drehzahl-Regelkreis (27) der noch offenen Kupplung vorgegeben wird, und daß von diesem Zeitpunkt-an die Sollwerte beider Nachlauf-Regelkreise gegensinnig zueinander derart geändert werden, daß die Summe der von beiden Kupplungen (4, 5) zu übertragenden absoluten Drehmomente im wesentlichen konstant bleibt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß anstelle der an den Abtriebsseiten der Kupplungen angeordneten Drehzahlgeber (9, 11), ein einziger Drehzahlgeber auf der gemeinsamen Getriebe-Abtriebswelle (26) angeordnet ist, dessen Ausgangsgröße im Steuerwerk entsprechend des vorgewählten Unter- oder tber-setzungsverhältnisses der Getriebe (8, 10) bewertet wird.