DE3902037C1

DE3902037C1 -

Info

Publication number: DE3902037C1
Application number: DE3902037A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8900 Augsburg De Kirstein
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: KIRSTEIN, GERHARD, DIPL.-ING., 86152 AUGSBURG, DE
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1990-06-07
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: US5086395A; IT1237875B; IT8922648A0; GB2228107A; GB2228107B; GB9001025D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung einer elektrischen Steuer- oder Regeleinrichtung für ein Gangschaltgetriebe, welches mindestens ein elektromagnetisches Steuerelement enthält.

Aus der DE-PS 34 05 289 ist eine elektrische Meß- und Prüfschaltung für eine Steuereinrichtung eines Gangschaltgetriebes bekannt. Eine Steuereinrichtung für ein Gangschaltgetriebe ist aus der DE-PS 35 06 849 bekannt.

Zum Schalten der Gänge von Gangschaltgetrieben einer bekannten Art sind elektrisch betätigbare Magnete vorgesehen, sogenannte Gangschaltmagnete. Ferner war bisher für jeden Gang, und damit auch jeden Gangmagneten, ein mechanischer Schieber vorgesehen. Wenn ein Gangmagnet mit Strom versorgt wurde, dann hat der mechanische Schieber dieses Gangmagneten den mechanischen Schieber des vorher eingeschalteten Gangmagneten mechanisch so verschoben, daß immer nur der Gang eingeschaltet war, dessen Gangmagnet zuletzt mit Strom versorgt wurde. Die einzelnen Gänge sind also immer durch den Schieber "mechanisch" geschaltet worden. Jeder Gang hatte einen Schieber. Der Schieber des neuen Ganges hat automatisch den Schieber des alten Ganges entriegelt und weggeschoben und den eingeschalteten neuen Gang verriegelt.

Damit war sichergestellt, daß immer nur die Schaltkupplung des zuletzt eingeschalteten Ganges betätigt wurde, jedoch nie mehrere Schaltkupplungen von mehreren Gängen gleichzeitig. Bei einer anderen bekannten Art von Gangschaltgetrieben werden beim Umschalten von einem Gang auf einen anderen Gang die Schaltkupplungen von beiden Gängen "überdeckend" geschaltet, indem die Schaltkupplungen von beiden Gängen während einer Umschaltperiode gleichzeitig so betätigt werden, daß sie beide gleichzeitig rutschen und dadurch beide einen Teil der Synchronisationsarbeit für den Gangwechsel übernehmen. Dabei müssen die Anpreßdrücke der Reibflächen in beiden Schaltkupplungen so gesteuert werden, daß nach einer bestimmten Rutschperiode, während welcher beide Schaltkupplungen rutschen, die Schaltkupplung des bisherigen Ganges vollständig geöffnet und die Schaltkupplung des neu eingeschalteten Ganges vollständig geschlossen wird, also die eine Schaltkupplung so weit geöffnet wird, daß sie nicht mehr rutscht, und die andere Schaltkupplung mit so starkem Druck geschlossen wird, daß sie nicht mehr rutscht. Dabei ist es erforderlich, daß die Schaltkupplungen zwar während einer Schaltperiode gleichzeitig rutschen, jedoch dürfen sie nie beide gleichzeitig vollständig so geschlossen sein, daß sie nicht mehr rutschen, sondern blockierend ohne Schlupf geschlossen sind. Für einen solchen "überdeckenden" Schaltvorgang mit gleichzeitig rutschenden Schaltkupplungen mehrerer Gänge können die genannten mechanischen Schieber nicht mehr verwendet werden, da sie einen solchen überdeckenden Schaltvorgang verhindern würden. Die mechanischen Schieber haben aber den Vorteil, daß bei einem Stromausfall der zuletzt eingeschaltete Gang weiterhin eingeschaltet bleibt, und daß bei einem elektrischen Kurzschluß nicht mehrere Gänge gleichzeitig eingeschaltet werden, was zu einem Bruch des Gangschaltgetriebes führen würde. Dadurch ergibt sich für das neu entwickelte Getriebe mit "überdeckenden" Schaltvorgängen das Problem,

1. wie kann der zuletzt eingeschaltete Gang bei einem elektrischen Stromausfall gehalten werden, und
2. wie kann bei einem elektrischen Kurzschluß oder einem anderen Defekt sichergestellt werden, daß nicht zwei oder mehr Gänge gleichzeitig eingeschaltet werden und dadurch ein Getriebeschaden entsteht.

Dies bedeutet, man möchte bei dem neuen Gangschaltgetriebe eine "Rutschüberdeckung" der Schaltkupplungen, aber kein vollständiges Schließen der Schaltkupplungen von zwei oder mehr Gängen gleichzeitig. Und man möchte außerdem bei einem Defekt wie beispielsweise einem elektrischen Spannungsabfall oder einem elektrischen Kurzschluß die genannten Nachteile vermeiden. Die mechanischen Schieber nach dem Stand der Technik können zwar auch eine "Rutschüberdeckung" der Schaltkupplungen von nacheinandergeschalteten Gängen ermöglichen, jedoch nur innerhalb von Fertigungstoleranzen und infolge der Strömungszeit von Betätigungsöl, sie ermöglichen jedoch nicht eine gesteuerte Rutschüberdeckung der Schaltkupplungen für eine bestimmte Rutschperiode. Gemäß der Erfindung kann die Umschaltdauer und die gemeinsame Rutschperiode der Schaltkupplungen von dem zu übertragenden Drehmoment abhängig gemacht werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einer Sicherheitseinrichtung einer elektrischen Steuer- oder Regeleinrichtung für ein Gangschaltgetriebe, welches mindestens ein elektromagnetisches Steuerelement enthält, sicherzustellen, daß der jeweils zuletzt geschaltete Gang auch bei einem elektrischen Spannungsabfall gehalten wird, und daß die Schaltkupplungen von mehreren Gängen nicht unbeabsichtigt gleichzeitig vollständig geschlossen werden, z. B. bei einem elektrischen Kurzschluß in der Steuer- oder Regeleinrichtung.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Das elektromagnetische Steuerelement ist vorzugsweise ein Elektromagnet. Die Erfindung bewirkt, daß bei einem Abfall oder Ausfall der an das Steuerelement angeschlossenen elektrischen Spannungen der zuletzt geschaltete Zustand des Gangschaltgetriebes automatisch aufrechterhalten wird. Ferner verhindert die Erfindung, daß bei einem Kurzschluß im elektrischen System zwei oder mehr Gänge des Gangschaltgetriebes unbeabsichtigt gleichzeitig eingeschaltet werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kupplungen von aufeinanderfolgend zu schaltenden Gängen gleichzeitig rutschend betrieben werden können und das Ausmaß (d. h. zeitliche Übereinstimmung der Rutschbetriebe und Rutsch-Drehmomente der Kupplungen) dieses "überlappenden Rutschbetriebes" in Abhängigkeit von Betriebsparametern mit großer Betriebssicherheit gesteuert oder geregelt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wid im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild einer Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung einer elektrischen Steuer- und Regeleinrichtung eines Gangschaltgetriebes.

Die wesentlichen Bauelemente der elektrischen Überwachungseinrichtung nach der Erfindung sind
ein Mikrocomputer 1,
ein Pulsprozessor 2 mit einem integrierten Watchdog- Timer und einem integrierten Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler),
einem retriggerbaren Monoflop 3,
ein nicht-invertierender Leistungsverstärker 4,
ein invertierender Leistungsverstärker 5,
und zwei Schmitt-Trigger-Schaltungen 6 und 7.

An einen Ausgang 11 des Mikrocomputers 1 ist das retriggerbare Monoflop 3 angeschlossen, an dessen Ausgang 12 der nicht-invertierende Leistungsverstärker 4 angeschlossen ist. An seinen elektrisch positiven Spannungsausgang 13 ist eine elektrische Leitung 14 eines elektromagnetischen Steuerelementes 15 angeschlossen. Dieses elektromagnetische Steuerelement 15 ist vorzugsweise ein elektromagnetisches Ventil. An einen zweiten Ausgang 16 des Mikrocomputers 1 ist der invertierende Leistungsverstärker 5 angeschlossen, dessen negativer Spannungsausgang mit 17 bezeichnet ist. An diesen negativen Spannungsausgang 17 ist über eine weitere elektrische Leitung 18 das elektromagnetische Steuerelement 15 ebenfalls angeschlossen. Der Mikrocomputer 1 ist über Adressenleitungen 21 und Datenleitungen 22 je zum bidirektionalen Signalfluß an den Pulsprozessor 2 angeschlossen. Der Pulsprozessor 2 ist über eine Interrupt- Request-Leitung 23 an einen Interrupt-Request-Anschluß 24 des Mikrocomputers 1 angeschlossen. Eine elektrische Rückmeldeleitung 25 enthält die Schmitt-Trigger-Schaltung 6 und verbindet den positiven Spannungsausgang 13 mit einem weiteren Eingang 28 des Mikrocomputers 1. Eine weitere elektrische Rückmeldeleitung 26 enthält die weitere Schmitt- Trigger-Schaltung 7 und verbindet den negativen Spannungsausgang 17 mit einem anderen Eingang 27 des Mikrocomputers 1. Der Mikrocomputer 1 kann über elektrische Signalleitungen 31 zum bidirektionalen Signalfluß mit einer weiteren elektrischen Steuer- oder Regeleinrichtung eines Gangschaltgetriebes verbunden sein, welche in der Zeichnung nicht dargestellt ist, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist. Ferner ist der Mikrocomputer 1 über bidirektionale elektrische Leitungen 32 mit elektrischen Steuer- und Meßelementen eines Motors verbunden, welche in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt sind, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind.

Der Mikrocomputer 1 enthält ein oder mehrere Programme, durch welche

a) der Mikrocomputer 1 Impulse erzeugt, welche das Monoflop 3 setzen und dadurch am positiven Spannungsausgang 13 des nicht-invertierenden Leistungsverstärkers 4 eine positive elektrische Spannung erzeugt wird,
b) gleichzeitig der Zählerstand des Watchdog-Timers des Pulsprozessors 2 gesetzt wird, und
c) ungefähr zeitgleich mit dem Setzen des Monoflops 3 der Mikrocomputer 1 ein Signal an den invertierenden Leistungsverstärker 5 gibt, durch welches am negativen Spannungsausgang 17 des invertierenden Leistungsverstärkers 5 eine negative elektrische Spannung erzeugt wird.

Das elektromagnetische Steuerelement 15, welches an den positiven Spannungsausgang 13 und an den negativen Spannungsausgang 17 angeschlossen ist, wird bei Vorhandensein von beiden Spannungen in einem bestimmten ersten Steuerzustand, und bei einem Abfall von mindestens einer der beiden Spannungen in einem bestimmten zweiten Steuerzustand gehalten.

Durch die Erfindung sind drei Sicherheitsstufen gegeben:

1. Wenn der Mikrocomputer 1 keine Impulse an das Monoflop 3 gibt, dann entfällt die positive Spannung am positiven Spannungsausgang 13 des invertierenden Leistungsverstärkers 4;
2. wenn der Mikrocomputer 1, durch ein in ihn integriertes Diagnosesystem, einen Fehler in einem Bauelement der Sicherheitseinrichtung oder in einer zusätzlichen Steuer- oder Regeleinrichtung des Gangschaltgetriebes oder eines Motors über eine der Leitungen 31 oder 32 feststellt, dann wird durch das Programm des Mikrocomputers 1 die Abgabe eines Signals an seinem Ausgang 16 an den invertierenden Leistungsverstärker 5 unterbrochen, so daß die negative Spannung am negativen Spannungsausgang 17 entfällt;
3. wenn der Mikrocomputer 1 den Zählerstand des Watchdog-Timers des Pulsprozessors 2 nicht in einer vorbestimmten Weise setzt, oder wenn der Pulsprozessor 2 einen Defekt hat, dann wird über die Interrupt-Request-Leitung 23 der Programmablauf des gerade laufenden Programmes im Mikrocomputer 1 unterbrochen und der Mikrocomputer 1 veranlaßt, daß die positive Spannung am positiven Spannungsausgang 13 des nicht-invertierenden Leistungsverstärkers 4 und/oder die negative Spannung am negativen Spannungsausgang 17 des invertierenden Leistungsverstärkers 5 abgeschaltet wird.

Durch die Rückmeldeleitungen 25 und 26 überwacht der Mikrocomputer 1, ob an den Spannungsausgängen 13 und 17 tatsächlich die gemäß Programm vorgesehenen Spannungen vorhanden sind. Solange die gesamte Einrichtung fehlerfrei arbeitet, sind an den Spannungsausgängen 13 und 17 die Spannungen vorhanden, welche erforderlich sind, um das elektromagnetische Steuerelement 15 in einer bestimmten Steuerposition zu halten.

Die hier beschriebene Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung kann gleichzeitig alle Funktionen einer elektrischen Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung erfüllen, wenn der Mikrocomputer (1) ein geeignetes Programm enthält. Diese Sicherheitseinrichtung kann jedoch auch zusätzlich zu einer Steuer- oder Regeleinrichtung vorhanden sein, welche ebenfalls einen Mikrocomputer enthält.

Die Erfindung ermöglicht die gegenseitige Überwachung von intelligenter Peripherie und eines Mikrocomputers in der Weise, daß ein elektromagnetisches Steuerelement 15, insbesondere ein elektromagnetisches Ventil eines Gangschaltgetriebes, sowohl mit einer überwachten positiven als auch mit einer überwachten negativen Spannung versorgt wird.

Ein elektrisches Anzeigegerät 40 zeigt die elektrische Spannung des elektromagnetischen Steuerelements 15 an. Das Anzeigegerät 40 kann eine Lampe oder ein analoges oder digitales Spannungsanzeigegerät sein.

Claims

1. Sicherheitseinrichtung einer elektrischen Steuer- oder Regeleinrichtung für ein Gangschaltgetriebe, welches mindestens ein elektromagnetisches Steuerelement enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mikrocomputer (1) vorgesehen ist,
daß an einen ersten Ausgang (11) des Mikrocomputers (1) über ein retriggerbares Monoflop (3) ein nicht- invertierender Leistungsverstärker (4) angeschlossen ist,
daß an einen zweiten Ausgang (16) des Mikrocomputers (1) ein invertierender Leistungsverstärker (5) angeschlossen ist,
daß an den Mikrocomputer (1) über Adressenleitungen (21) und über Datenleitungen (22) je zum bidirektionalen Signalfluß ein Pulsprozessor (2) angeschlossen ist, welcher zusätzlich über eine Interrupt-Request-Leitung (23) an einen Interrupt- Request-Eingang (24) des Mikrocomputers (1) angeschlossen ist, und welcher einen Watchdog-Timer zur Funktionsüberwachung des Mikrocomputers (1) enthält,
daß der Mikrocomputer (1), welcher mindestens ein Programm enthält,

a) Spannungsimpulse erzeugt, die das Monoflop (3) setzen und dadurch am positiven Spannungsausgang (13) des nicht-invertierenden Leistungsverstärkers (4) eine positive Spannung erzeugen, und
b) ungefähr zeitgleich mit dem Setzen des Monoflops (3) eine Steuerspannung an den invertierenden Leistungsverstärker (5) gibt, durch welche am negativen Spannungsausgang (17) des invertierenden Leistungsverstärkers (5) eine negative Spannung erzeugt wird,

und daß das elektromagnetische Steuerelement (15) an den positiven Spannungsausgang (13) und an den negativen Spannungsausgang (17) angeschlossen ist und, wenn an beiden Spannungsausgängen (13, 17) Spannung vorhanden ist, in einem bestimmten ersten Steuerzustand und bei einem Abfall von mindestens einer der beiden Spannungen unter einen bestimmten Spannungswert in einem bestimmten zweiten Steuerzustand gehalten wird.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (1) durch das mindestens eine Programm die Abgabe seines Signals an den invertierenden Leistungsverstärker (5) unterbricht, wenn ein im Mikrocomputer (1) integriertes Diagnosesystem einen Fehler in einem Bauelement der Steuer- oder Regeleinrichtung feststellt.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Rückmeldeleitung (25) vom positiven Spannungsausgang (13) und eine elektrische Rückmeldeleitung (26) vom negativen Spannungsausgang (17) je zum Mikrocomputer (1) vorgesehen ist, daß jede dieser Rückmeldeleitungen (25 bzw. 26) eine Schmitt-Trigger-Schaltung (6 bzw. 7) enthält, und daß der Mikrocomputer (1) an seinem ersten Ausgang (11) keine Spannungsimpulse und/oder an seinem zweiten Ausgang (16) keine Steuerspannung abgibt, wenn die betreffende Spannung an mindestens einem der beiden Spannungsausgänge (13 bzw. 17) von einem vom Mikrocomputer (1) vorgegebenen Wert abweicht.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsprozessor (2) über die Interrupt-Request- Leitung (22) das im Mikrocomputer (1) gerade laufende Programm unterbricht, so daß an seinem ersten Ausgang (11) keine Spannungsimpulse und/oder an seinem zweiten Ausgang (16) keine Steuerspannung abgegeben wird, wenn der Mikrocomputer (1) den Zählerstand des Watchdog- Timers des Pulsprozessors (2) nicht in einer vorbestimmten Weise setzt, oder wenn der Pulsprozessor (2) einen Defekt hat.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anzeigegerät (40) parallel zum elektromagnetischen Steuerelement (15) geschaltet ist, welches dessen elektrischen Zustand anzeigt.