DE69622628T2 - Elektronische Steuerschaltung zum Steuern einer elektronisch gesteuerten Kupplung in einem Verteilergetriebe eines Fahrzeugs und Verteilergetriebesystem eines Kraftfahrzeuges mit einer elektronischen Steuerschaltung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine elektronische Steuerschaltung zum Steuern einer elektronisch gesteuerten Kupplung innerhalb eines Verteilergetriebes eines Fahrzeuges sowie Verteilergetriebesysteme für Kraftfahrzeuge mit vollem oder teilweisen Vierradantrieb, genauer gesagt solche Verteilergetriebesysteme, die unter der Steuerung einer Schaltung auf Basis eines Mikroprozessors Schaltvorgänge in bezug auf Antriebsmodi durchführen.
• Verteilergetriebe finden bei Fahrzeugen mit vollem oder zeitweisem Vierradantrieb (4WD) Verwendung, um die an einer Eingangswelle vom Getriebe des Fahrzeuges empfangene Antriebsenergie auf ein Paar von Ausgangsantriebswellen zu verteilen, von denen eine die Vorderräder des Fahrzeuges antreibt, während die andere die Hinterräder des Fahrzeuges antreibt. Bei Fahrzeugen, die ein Schalten zwischen einem Zweiradantriebsmodus (2WD) und einem Vierradantriebsmodus (4WD) ermöglichen, stellt die Eingangswelle kontinuierliche Antriebsenergie einer der Ausgangswellen zur Verfügung, während sie die andere Ausgangswelle über irgendeinen Typ einer ausrückbaren oder anderweitig einstellbaren Kupplung, wie beispielsweise einer Flüssigkeitskupplung, elektromagnetischen Kupplung oder einem positionierbaren Stirnradgetriebe, wahlweise mit Antriebsenergie versorgt. Manchmal sind auch andere Antriebsarten vorhanden, beispielsweise Vierrad-Hoch (4H) für höhere 4WD-Drehzahlen, Vierrad- Niedrig (4L) für niedrigere 4WD-Drehzahlen, Neutral zum Trennen des Getriebes von der Vorderachse und Hinterachse, um ein Abschleppen zu ermöglichen, und verriegelter 4WD zum Steuern des Radschlupfes.
• In der Vergangenheit wurde die Aktivierung der einstellbaren Kupplung zum Schalten zwischen Antriebsarten manuell unter Verwendung einer mechanischen Schaltbetätigungseinheit realisiert. Heute ist mehr eine elektronische Steuerung der Schaltbetätigungseinheit üblich, insbesondere für Schaltbetätigungseinheiten, die über eine Rotationsquelle betätigt werden können, wie beispielsweise einen Elektromotor. In der US-PS 4 664 217 ist ein Beispiel beschrieben, bei dem ein reversibler Gleichstromelektromotor verwendet wird, um eine mit Nocken versehene Schaltbetätigungseinheit zu drehen und dadurch ein Antriebsgetriebe im Verteilergetriebe zwischen Neutral, 2WD und Niedrig- sowie Hoch-4WD selektiv zu schalten. Die Auswahl einer gewünschten Antriebsart wird erreicht, indem der Motor unter der Steuerung einer Schaltung auf Mikroprozessorbasis betrieben wird. Der Mikroprozessor steuert eine Motorantriebsschaltung, bei der zwei Relais Verwendung finden, um den Motor zu erregen, damit dieser entweder in Uhrzeigerrichtung oder gegen den Uhrzeigersinn läuft, wobei der Mikroprozessor die Drehrichtung festlegt, die zum Erreichen des gewünschten Antriebsmodus benötigt wird.
• Diese Steuerschaltungen auf Mikroprozessorbasis für Verteilergetriebe benutzen manchmal eine RC-Rücksetzschaltung, so daß der Microprozessor korrekt rückgesetzt wird, wann immer die Zündung des Fahrzeuges eingeschaltet und der Mikroprozessor mit Strom versorgt wird. Diese Rücksetzschaltung umfaßt einen Widerstand, der zwischen die Stromversorgung (VCC) der Schaltung und den aktiven Niedrigrücksetzeingang des Mikroprozessors geschaltet ist, sowie einen Kondensator, der zwischen den Rücksetzeingang des Mikroprozessors und Erde geschaltet ist. Die Stromzufuhr (VCC) hängt vom Zustand der Zündung des Fahrzeuges ab. Sie ist ausgeschaltet, wenn die Zündung des Fahrzeuges ausgeschaltet ist, wird eingeschaltet, wenn die Zündung des Fahrzeuges eingeschaltet wird, und bleibt aktiv, solange wie die Zündung eingeschaltet ist. Die VCC-Stromzufuhr dient ferner als Stromzufuhr für den Mikroprozessor. Wann immer die Zündung eingeschaltet und die Stromzufuhr in Betrieb genommen wird, wird daher der Mirkoprozessor in Betrieb genommen. Der Rücksetzeingang des Mikroprozessors bleibt infolge der allmählichen Aufladung des Kondensators durch den Widerstand über eine kurze Zeit nach dem Einschalten der Stromversorgung niedrigpegelig. Die Dauer des Rücksetzsignals hängt von der Zeitkonstanten des Widerstandes und Kondensators ab, wie bekannt. Der Mikroprozessor spricht auf dieses Rücksetzsignal an, indem er einen Initialisierungsmodus bewirkt, indem der Mikroprozessor die Motorantriebsschaltung in einen sicheren inaktiven Zustand (d. h. Motor ausgeschaltet) bringt und feststellt, welche der zur Verfügung stehenden Betriebsarten vom Verteilergetriebe verwirklicht wird. Bei Verteilergetriebesystemen mit elektrischer Schaltung kann diese Bestimmung durch das Analysieren von Rücckopplungssignalen von einer Positionskodiereinrichtung, die am elektrischen Schaltmotor befestigt ist, durchgeführt werden.
• Da der Rücksetzeingang des Mikroprozessors eine hohe Eingangsimpedanz besitzt, gibt es keinen Weg mit niedriger Impedanz, über den sich der Kondensator der Rücksetzschaltung entlädt, wenn die Zündung des Fahrzeuges eingeschaltet wird und die VCC verschwindet. Wenn daher die Stromzufuhr der Schaltung gestoppt wird, entlädt sich der Kondensator primär über den gleichen Widerstand, der zum Aufladen desselben während der Inbetriebnahme verwendet wird. Ein mit dieser Anordnung verbundenes Problem besteht darin, daß beim augenblicklichen Abschalten der Zündung und nachfolgendem Einschalten derselben die VCC-Versorgungsspannung zeitweise unter den minimalen Spannungspegel fallen kann, der zum Betreiben des Mikroprozessors benötigt wird. Der Kondensator entlädt sich jedoch langsam und kann sich nicht genug entladen, um unter den Spannungspegel zu fallen, der zum Aktivieren des Rücksetzeinganges erforderlich ist. Wenn daher die VCC zurückkehrt, wird der Mikroprozessor nicht rückgesetzt und kann möglicherweise in einem unbekannten und unerwünschten Zustand oder an einem unerwünschten Ort innerhalb seines Steuerprogrammes aktiviert werden.
• Ein zweites Problem, das bei dieser Anordnung auftritt, ist teilweise auf die Größe der Zeit zurückzuführen, die für das Schalten der Antriebsarten erforderlich ist. In den meisten Fällen kann das vollständige Umschalten zwischen den Antriebsarten in einer relativ kurzen Zeitdauer erreicht werden (d. h. etwa 2-4 sec.). In anderen Fällen kann eine längere Zeitdauer erforderlich sein. Wenn beispielsweise ein Hindernis in bezug auf das Schalten zwischen den Antriebsarten besteht, kann der Mikroprozessor so programmiert werden, daß er periodisch aufs neue zu schalten versucht, bis eine gewisse Auszeit (d. h. 30 sec.) abgelaufen ist. Ob der Schaltvorgang nun 2 oder 30 sec. dauert, so sind diese Perioden ausreichend lang, so daß das Ausschalten der Fahrzeugzündung bewirken kann, daß die Steuerschaltung in der Mitte eines Schaltvorganges zwischen Antriebsarten stillgelegt wird. Dies ist unerwünscht, da hierdurch das Verteilergetriebe in einem undefinierten Zustand zurückgelassen wird, d. h. in einem halben Schaltzustand zwischen zwei Antriebsarten.
• Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit den vorstehend erläuterten Problemen und sieht gemäß einem Aspekt ein Verteilergetriebesystem für ein Kraftfahrzeug, das ein Zündsystem und eine erste und zweite elektronisch wählbare Antriebsart aufweist, vor, das ein Verteilergetriebe und eine elektronische Steuerschaltung besitzt,
• wobei das Verteilergetriebe eine drehbare Eingangswelle, eine erste und zweite drehbare Ausgangswelle und eine elektronisch gesteuerte Kupplung zwischen der Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle aufweist, um zu ermöglichen, daß Antriebsdrehmoment von der Eingangswelle auf die zweite Ausgangswelle übertragen wird,
• wobei die elektronische Steuerschaltung einen Mikroprozessor und eine Ausgangsstufe besitzt, welche an die elektronisch gesteuerte Kupplung angeschlossen ist, und der Mikroprozessor unter einer Programmsteuerung betätigbar ist, um Befehle an die Ausgangsstufe abzugeben, die bewirken, daß die Kupplung das Fahrzeug zwischen der ersten und zweiten Antriebsart schaltet,
• dadurch gekennzeichnet, daß
• der Mikroprozessor wahlweise in einem ersten Modus und einem zweiten Modus und unter der Programmsteuerung so betreibbar ist, daß er Befehle an die Ausgangsstufe abgibt, wenn er sich im ersten Modus befindet, und
• die elektronische Steuerschaltung eine Rücksetzschaltung besitzt, die einen Dateneingang und einen Rücksetzausgang aufweist, wobei der Rücksetzausgang an einen Eingang des Mikroprozessors angeschlossen ist, und die Schaltung, wenn sich der Mikroprozessor im zweiten Modus befindet, so betätigbar ist, daß sie ein Rücksetzsignal am Rücksetzausgang in Abhängigkeit vom Empfang eines Signals, das die Aktivierung des Zündsystems anzeigt, am Dateneingang erzeugt.
• Gemäß einem anderen Aspekt sieht die Erfindung eine elektronische Steuerschaltung zum Steuern einer elektronisch gesteuerten Kupplung in einem Verteilergetriebe eines Fahrzeuges vor,
• wobei die elektronische Steuerschaltung eine Rücksetzschaltung, einen Mikroprozessor und eine Ausgangsstufe aufweist und
• wobei die Rücksetzschaltung einen Zündeingang und einen an den Mikroprozessor angeschlossenen Rücksetzausgang besitzt und der Mikroprozessor mindestens einen Ausgang aufweist, der an die Ausgangsstufe angeschlossen ist, um dieser Befehlssignale zuzuführen, und die Ausgangsstufe einen Ausgang besitzt, um in Abhängigkeit von den Befehlssignalen der elektronisch gesteuerten Kupplung Steuersignale zuzuführen,
• dadurch gekennzeichnet, daß
• der Mikroprozessor wahlweise in einem ersten Modus und einem zweiten Modus und unter Programmsteuerung so betreibbar ist, daß er Befehle an die Ausgangsstufe abgibt, wenn er sich im ersten Modus befindet, und einen Datenausgang aufweist, der an die Rücksetzschaltung angeschlossen ist, wobei der Mikroprozessor in der Lage ist, ein Modussignal am Datenausgang zu erzeugen, wenn er sich im ersten oder zweiten Modus befindet, und
• die Rücksetzschaltung in Abhängigkeit vom Empfang eines Signals, das die Aktivierung des Zündsystems anzeigt, am Zündeingang betätigbar ist, um ein Rücksetzsignal (RESET) am Rücksetzausgang zu erzeugen, während sich der Mikroprozessor im zweiten Modus befindet.
• Bei einer bevorzugten elektronischen Steuerschaltung hat der Mikroprozessor einen ersten Eingang, der an den Rücksetzausgang angeschlossen ist, und einen zweiten Eingang zum Empfang eines Signals, das den Zustand des Zündsystems anzeigt, wobei der Mikroprozessor in der Lage ist, in Abhängigkeit vom Rücksetzsignal am ersten Eingang in den ersten Modus einzutreten und in Abhängigkeit vom Empfang eines Signals, das anzeigt, daß das Zündsystem von einem EIN- Zustand in einen AUS-Zustand umgeschaltet wird, am zweiten Eingang in den zweiten Modus einzutreten.
• Es wird nunmehr eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, beschrieben. Von den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine Draufsicht auf den Getriebezug eines Fahrzeuges, der ein elektrisch schaltbares Verteilergetriebesystem der vorliegende Erfindung aufweist, wobei die Zeichnung eine schematische Darstellung einer vom Verteilergetriebesystem verwendeten elektronischen Steuerschaltung enthält;
• Fig. 2 eine teilweise schematische und teilweise diagrammartige Darstellung des elektrisch schaltbaren Verteilergetriebesystems der Fig. 1 einschließlich eines Verteilergetriebes und der elektronischen Steuerschaltung; und
• Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Mikroprozessorrücksetzschaltung, die bei der elektronischen Steuerschaltung der Fig. 1 und 2 Verwendung findet.
• In Fig. 1 ist ein elektronisch steuerbares Verteilergetriebesystem der vorliegenden Erfindung gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet ist und als Teil einer Fahrzeugantriebseinheit 12 angeschlossen ist. Das Verteilergetriebesystem 10 besitzt ein Verteilergetriebe 14 und eine auf einem Mikroprozessor basierende elektronische Steuerschaltung 16, die an das Verteilergetriebe 14 angeschlossen ist, um den vom Verteilergetriebe 14 zur Verfügung gestellten Antriebsmodus zu steuern. Wie üblich besitzt die Antriebseinheit 12 einen Motor 18, der über ein Getriebe 20 das Verteilergetriebe 14 mit Antriebsenergie versorgt. Eine erste Ausgangswelle 22 des Verteilergetriebes 14 liefert Antriebsenergie an eine hintere Antriebswelle 24, die eine Hinterachse 26 über ein hinteres Differential 28 antreibt. Eine zweite Ausgangswelle 30 des Verteilergetriebe 14 liefert Antriebsenergie an eine vordere Antriebswelle 32, die eine Vorderachse 34 über ein vorderes Differential 36 antreibt. Wie nachfolgend erläutert, stellt das Verteilergetriebe 14 diverse Antriebsarten, wie Zweiradantrieb, Neutral, Vierradantrieb für niedrige und hohe Geschwindigkeiten, zur Verfügung, wobei das Schalten zwischen den einzelnen Antriebsarten unter der Steuerung der elektronischen Schaltung 16 durchgeführt wird.
• In Fig. 2 sind das Verteilergetriebe 14 und die Schaltung 16 in größeren Einzelheiten dargestellt. Eine beispielhafte Ausführungsform des Verteilergetriebes 14 ist schematisch gezeigt. Allgemein handelt es sich um ein elektrisch schaltbares Verteilergetriebe, das eine positionierbare Stirnradgetriebeeinheit 38 umfaßt, die die Wahl von verschiedenen Antriebsarten durch Steuern der Drehlage einer einzigen Welle ermöglicht. Insbesondere ist eine Eingangswelle 40 vom Getriebe 20 vorhanden, die ein Stirnradgetriebe 42 antreibt. Die hintere Ausgangswelle 22 und die vordere Ausgangswelle 30 werden über ein Paar von entsprechenden Zahnrädern 44 und 46 angetrieben, die über ein Paar von entsprechenden Betätigungsjochen 48 und 50 wahlweise mit verschiedenen Zahnrädern im Getriebe 42 in und außer Eingriff gebracht werden können. Die vom Verteilergetriebe 14 zur Verfügung gestellten unterschiedlichen Antriebsarten werden durch geeignete Positionierung der Zahnräder 44 und 46 relativ zum Getriebe 42 gewählt. Die Betätigungsjoche 48 und 50 sind unter Verwendung von Nocken 52 und 54, die an einer drehbaren Welle 56 befestigt sind, welche von einem Elektromotor 58 über eine Schnecke und ein Schneckenrad (nicht gezeigt) oder eine andere Drehzahlreduktionseinheit angetrieben wird, positionierbar. Die positionierbare Stirnradgetriebeeinheit 38 und der Motor 58 umfassen zusammen eine elektronisch gesteuerte Kupplung, die an die elektronische Steuerschaltung 16 angeschlossen ist und von dieser betätigt wird. Derartige Kupplungen sind dem Fachmann bekannt. Weitere Einzelheiten des Verteilergetriebes 14 einschließlich der positionierbaren Einheit 38 und des Motors 58 können in der vorstehend zitierten US-PS 4 664 217 gefunden werden. Bei dem Verteilergetriebe 14 kann es sich um die Borg-Warner Transfer Case Part Nr. 44-08-000-001, 44-08-000-002, 44-21-000-001 und 44-21-000-002 handeln. Der Motor 58 ist vorzugsweise ein bürstenfreier Gleichstrommotor, wie beispielsweise ein Borg-Warner Shift Motor Part Nr. 44-08-648-001.
• Der Betrieb des Motors 58 im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn wird von der Mikroprozessorschaltung 16 unter Verwendung von Informationen, die ihr von diversen Sensoren und Schaltern zugeführt werden, gesteuert. Eine Rückkopplungspositionsinformation für die Welle 56 wird von einer Positionskodiereinrichtung 60 geliefert, die am Motor 58 befestigt ist, um dessen Drehlage abzutasten. Die Schaltung 16 erhält 5 Eingangssignale: Ein Zündsignal IGN, ein Fahrzeugdrehzahlsignal, ein Neutralpositionssignal und ein Paar von wechselseitig ausschließlichen Antriebsmoduseingangssignalen, die dazu verwendet werden, die Wahl des Zweiradantriebes, Hoch-Vierradantriebes oder Niedrig-Vierradantriebes durch den Fahrzeuglenker anzuzeigen. Das Zündsignal wird vom Zündschalter 62 des Fahrzeuges abgeleitet und kann direkt von diesem stammen. Es dient dazu, den generellen Betriebszustand des Fahrzeuges (ob das Zündsystem ein- oder ausgeschaltet ist) anzuzeigen, so daß der Mikroprozessor weiß, wann er in einen Niedrigenergie-Standby-Modus schalten muß. Das Drehzahlsignal wird vom einen magnetischen Aufnehmer oder einem anderen herkömmlichen Drehzahlsensor 64 geliefert. Es dient dazu, die Schaltung 16 mit einer Anzeige über die Fahrzeuggeschwindigkeit zu versorgen, so daß die Betätigung des Motors 58 zum Schalten zwischen den Antriebsarten nur unter den Drehzahlbedingungen durchgeführt wird, die für die gewünschte Änderung der Antriebsart geeignet sind. Das Neutralpositionssignal wird von einem Neutralsicherheitsschalter 66 zur Verfügung gestellt, der anzeigt, ob sich das Getriebe 20 in der Neutralstellung befindet oder nicht. Die beiden Antriebsmodussignale werden von einem manuell betätigten Modusselektionsschalter 68 zur Verfügung gestellt, der eine erste wählbare Position zum Legen eines aktiven Niedrig- Zweiradantriebsmodussignals an einen Eingang der Schaltung 16, eine zweite wählbare, jedoch nicht angeschlossene Position zum Wählen eines Hoch-Vier-radantriebsmodus und eine dritte wählbare Position zum Anlegen eines aktiven Niedrig- Vierradantriebsmodussignals an einen zweiten Eingang der Schaltung 16 besitzt. Ein Anschluß an die Schaltung 16 der zweiten wählbaren Position des Schalters 68 ist nicht erforderlich, da die Schaltung 16 die Wahl des Hoch-Vier- radantriebsmodus durch Fehlen der beiden aktiven Niedrigsignale, die vom Schalter 68 geliefert werden, erkennt. Spezielle Realisationen der Schalter und Sensoren zur Erzeugung der von der Schaltung 16 verwendeten Eingangssignale und in bezug auf die spezielle Verwendung dieser Signale durch die Schaltung 16 sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in der vorstehend genannten US-PS 4 664 217 erläutert.
• Die elektronische Schaltung 16 kann auch dazu verwendet werden, um andere elektronisch gesteuerte Vorrichtungen (nicht gezeigt) zu betätigen, die im Verteilergetriebe 14 Verwendung finden. Beispielsweise kann sie dazu verwendet werden, ein Solenoid zu betätigen, das einen Unterdruck zum Einrücken der vorderen Naben steuert, wenn von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb übergegangen wird. Sie kann ferner dazu verwendet werden, eine magnetische Synchronisationskupplung in einem Verteilergetriebe 14 zu steuern, die dazu dient, die Drehung der nicht eingerückten Ausgangsantriebswelle mit der Eingangsantriebswelle zu synchronisieren, wenn von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb geschaltet wird.
• Die Verwendung der elektronischen Schaltung 16 zum Steuern von derartigen Vorrichtungen ist dem Fachmann bekannt.
• In Fig. 3 sind eine Rücksetzschaltung 70, ein Mikroprozessor 72 und eine Motorantriebsschaltung 74 gezeigt, die einen Teil der elektronischen Steuerschaltung 16 bilden. Die Rücksetzschaltung 70 und der Mikroprozessor 72 sind an eine Spannungsquelle VCC angeschlossen, die von der Batterie des Fahrzeuges abgeleitet wird und selbst dann zur Verfügung steht, wenn die Zündung des Fahrzeuges ausgeschaltet ist. Die Fahrzeugbatterie dient ferner dazu, die Energie zur Verfügung zustellen, die von der Motorantriebsschaltung 74 zum Erregen des Motors 58 benötigt wird. Generell arbeitet der Mikroprozessor 72 in einem von zwei Modi: einem aktiven Betriebsmodus und einem inaktiven Niedrigenergie-Standby- Modus. Wenn er sich im Betriebsmodus befindet, steuert der Mikroprozessor 72 die Motorantriebsschaltung 74, um den Motor 58 in der erforderlichen Weise zu erregen, damit ein Schalten zwischen den diversen Antriebsarten möglich wird. Zu diesem Zweck empfängt er das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das Neutralpositionssignal und die beiden Antriebsmodussignale sowie Rückkopplungssignale von der Positionskodiereinrichtung 60. Wenn er sich im Standby-Modus befindet, befindet sich der Mikroprozessor 72 in einem "Schlafmodus", in dem er einen sehr niedrigen Ruhestrom zieht und daher sehr wenig Energie verbraucht. Er bringt sich selbst in den Standby-Modus, wenn die Fahrzeugzündung ausgeschaltet wird. Die Rücksetzschaltung 70 bewirkt ein Rücksetzten (RESET)der Hardware des Mikroprozessors 72 beim Einschalten der Fahrzeugschaltung, um den Mikroprozessor aus seinem Standby-Modus und in seinen Betriebsmodus zu führen. Zu diesem Zweck empfängt die Rücksetzschaltung 70 das Zündsignal IGN und ein Rücksetzverhinderungssignal IGNRI, das der Mikroprozessor 72 als Anzeige darüber abgibt, in welchem Betriebszustand er sich befindet, und das von der Rücksetzschaltung 70 verwendet wird, um ein Rücksetzen des Mikroprozessors zu verhindern, wenn dieser sich bereits in seinem Betriebsmodus befindet. Wenn er einmal rückgesetzt ist, kann der Mikroprozessor 72 beginnen, Aufgaben gemäß seinem Betriebsprogramm durchzuführen. Beispielsweise nutzt er beim Aufwachen und Eintreten in den Betriebsmodus das Rücckopplungssignal von der Positionskodiereinrichtung 60, um zu bestimmen, in welchem Antriebsmodus sich das Verteilergetriebe befindet, und kann danach das Verteilergetriebe 14 in einen anderen Antriebsmodus schalten, wenn einer vom Moduswählschalter 68 spezifiziert wird.
• Durch Versorgung des Mikroprozessors 72 und der Motorantriebsschaltung 74 mit Betriebsstrom, selbst wenn die Fahrzeugzündung ausgeschaltet ist, und durch Versorgung der Rücksetzschaltung 70 mit einem Signal (IGNRI), das den Betriebsmodus des Mikroprozessors 72 anzeigt, werden diverse Vorteile realisiert. Da Änderungen im Zustand der Fahrzeugzündung die Zufuhr des Betriebsstromes zum Mikroprozessor nicht nachteilig beeinflussen, besteht als erstes kein Risiko, daß der Mikroprozessor in einem undefinierten Zustand oder irgendwo in der Mitte seines Steuerprogrammes aktiv wird. Somit wird der Mikroprozessor 72 nicht dadurch aktiv, daß er an seiner Versorgungsspannungklemme (VCC) mit Strom versorgt wird, sondern daß er aus einem Niedrigenergie- Standby-Modus erweckt wird. Als zweites tritt der Mikroprozessor 72 in seinen Betriebsmodus durch ein Hardware- Rücksetzsignal ein, das bewirkt, daß der Mikroprozessor die Durchführung seines Steuerprogrammes an einer bekannten und wünschenswerten Stelle beginnt. Da der Mikroprozessor 72 und die Motorantriebsschaltung 74 weiter arbeiten können, nachdem die Fahrzeugzündung ausgeschaltet worden ist, kann als drittes der Mikroprozessor seine Funktion beenden, welche Aufgabe er auch immer durchführt (beispielsweise ein Schalten zwischen den Antriebsarten), bevor er inaktiv wird, so daß das Verteilergetriebe immer in einem bekannten Zustand verbleibt (d. h. Vollständig in eine der zur Verfügung stehenden Antriebsarten geschaltet). Da die Rücksetzschaltung 70 das Verhinderungssignal IGNRI vom Mikroprozessor 72 empfängt, während sich dieser in seinem Betriebsmodus befindet, kann als viertes die Rücksetzschaltung 70 vermeiden, daß ein Hardware-Rücksetzsignal erzeugt wird, das sonst infolge eines Verrauschens oder einer momentanen Ein- und Ausschaltung der Zündung auftreten könnte.
• Die Konstruktion und Funktionsweise der Rücksetzschaltung 70 wird nunmehr weiterhin in Verbindung mit Fig. 3 in größeren Einzelheiten beschrieben. Die Rücksetzschaltung 70 besitzt eine Eingangsfilterstufe 76, eine Kombinationslogikschaltung 78 und eine RC-Schaltung 80. Die Filterstufe 76 dient dazu, Hochfrequenzrauschen zu entfernen, das sonst ein unbeabsichtigtes Erzeugen des Rücksetzsignals - RESET verursachen könnte. Die Kombinationslogikschaltung 78 spricht auf das geltend gemachte IGN-Signal an (d. h. Wechsel auf einen hohen Logikpegel), um das -RESET- Signal als aktiven Niedrigimpuls mit einer Pulsbreite, die durch die RC-Schaltung 80 festgelegt wird, zu erzeugen. Das IGNRI- Signal verhindert, daß das -RESET- Signal erzeugt wird, wann immer sich der Mikroprozessor 72 in seinem Betriebsmodus befindet.
• Die Filterstufe 76 umfaßt einen Tiefpaßfilter vom π-Typ, der einen Kondensator 82 aufweist, der zwischen den Zündeingang IGN und Erde geschaltet ist und dem ein Widerstand 84 und ein zweiter Kondensator 86, die in Reihe geschaltet sind, folgen, wobei der zweite Kondensator 86 am Ausgang der Filterstufe 76 geerdet ist. Der Kondensator 82 bewirkt eine EMI-Unterdrückung, und der Widerstand 84 und der Kondensator 86 sind vorzugsweise so ausgewählt, daß sie den Tiefpaßfilter mit einer Sperrfrequenz von etwa 210 Hz an seinem -3db- Punkt versorgen.
• Die Kombinationslogikschaltung 78 wird durch drei NOR- Gatter 88-90 mit drei Eingängen realisiert, von denen jedes ein Drittel eines 74HC27 darstellen kann. Sie umfaßt ferner einen invertierenden npn-Transistor 92, der das -RESET- Ausgangssignal erzeugt, das der aktiven Niedrig-Rücksetzklemme des Mikroprozessors 72 zugeführt wird. Das NOR- Gatter 88 ist als NOR-Gatter mit zwei Eingängen ausgebildet, wobei zwei seiner Eingänge zusammengeführt sind, um das gefilterte IGN-Signal von der Filterstufe 76 zu empfangen. Ein zwischen Erde und diese Eingänge geschalteter Pulldown-Widerstand 87 besitzt einen in Übereinstimmung mit dem Widerstandswert des Widerstandes 84 ausgewählten Widerstandswert, um einen Spannungteiler zu bilden, der dem NOR- Gatter 88 den richtigen Logikspannungspegel zuführt, wenn IGN geltend gemacht wird. Der andere Eingang des NOR- Gatters 88 empfängt ein Rückkopplungssignal, das positive Übergänge des IGN-Signals während der Geltendmachung von -RESET- verriegelt. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 88 ist mit -IGNON- bezeichnet und wird einem ersten Eingang der NOR- Gatter 89 und 90 sowie einem Dateneingang des Mikroprozessors 72 als Anzeige des Zustandes (ein oder aus)des Zündsystems des Fahrzeuges zugeführt. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um das inverse IGN-Signal, muß jedoch wegen der durch die Rückkopplung zum NOR-Gatter 88 vom NOR-Gatter 90 bewirkten Verriegelung nicht immer das spiegelbildliche IGN-Signal sein. Das NOR-Gatter 89 ist als Inverter ausgebildet, so daß dessen andere beiden Eingänge geerdet sind. Das Ausgangssignal des Inverters 89 wird der RC-Schaltung 80 zugeführt, die einen geerdeten Kondensator 94 und einen Widerstand 96 aufweist, der zwischen den Kondensator 84 und den Ausgang des Inverters 89 in Reihe geschaltet ist. Somit wird der Kondensator 94 durch den Inverter 89 über den Widerstand 96 aufgeladen und entladen. Die über dem Kondensator 94 anstehende Spannung wird einem zweiten Eingang des NOR-Gatters 90 zugeführt. Der dritte Eingang des NOR-Gatters 90 entspricht IGNRI vom Mikroprozessor 72. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 90 ist das Reset-Signal, das den Transistor 92 treibt und von diesem invertiert wird. Ein Pulldown-Widerstand 98 ist zwischen den INGRI-Ausgang und Erde geschaltet, während ein Pullup- Widerstand 100 an den -RESET- Ausgang der Schaltung 70 geschaltet ist, um diese Ausgänge auf ihren normalen Logikpegel zu bringen. Ein Kondensator 104, der an den VCC-Eingang des NOR-Gatter-Chips geschaltet ist, sorgt für sofortige Energie zum Schalten der NOR-Gatter 88-90.
• Die Funktionsweise der Rücksetzschaltung 70 ist wie folgt: Bei Fehlen von IGN stabilisiert sich die Kombinationslogikschaltung 78 so, daß sich der Reset-Ausgang des NOR-Gatters 90 auf einem niedrigen Logikpegel befindet. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß sowohl der Eingang als auch der Ausgang des Inverters 89 als Steady-state-Eingänge für das NOR-Gatter 90 verwendet werden, so daß beim Fehlen von Änderungen von IGN der Ausgang des NOR-Gatters 90 sich immer auf eine logische Null einstellt. Unter diesen Umständen steht am Ausgang des NOR-Gatters 88 eine logische Eins an, die dazu führt, daß der Ausgang des Inverters 89 einen Null-Pegel hat, der den Kondensator 94 vollständig entlädt. Die durch den Ausgang des NOR-Gatters 88 zur Verfügung gestellte logische Eins hält den Ausgang des NOR- Gatters 90 auf Nullpegel, und zwar unabhängig vom Zustand von IGNRI. Da RESET einer logischen Null entspricht, bleibt der Transistor 92 ausgeschaltet, und der aktive Niedrig- RESET wird vom Widerstand 100 auf eine logische Eins gebracht. Da ferner die Fahrzeugzündung ausgeschaltet ist (d. h. IGN einer logischen Null entspricht), tritt der Mikroprozessor 72 in Übereinstimmung mit seinem Steuerprogramm in den Standby-Modus ein, so daß daher IGNRI auf eine logische Null gebracht wird. Folglich wird der Mikroprozessor 72 in einen Schlafzustand gebracht, aus dem er nur über einen Hardware-Reset oder eine Unterbrechung aufgeweckt werden kann.
• Wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird, wird IGN geltend gemacht, wodurch der Ausgang des NOR-Gatters 88 auf eine logische Null und der Ausgang des Inverters 89 auf eine logische Eins gebracht werden, so daß mit Aufladung des Kondensators 84 über den Widerstand 96 begonnen wird. Da die über den Kondensator 94 anstehende Spannung nicht sofort auf eine logische Eins ansteigt, befinden sich alle drei Eingänge zum NOR-Gatter 90 auf einer logischen Null, wodurch bewirkt wird, daß dessen Ausgang auf eine logische Eins schaltet. Folglich beginnt der Transistor 92 zu leiten, wodurch der -RESET- Ausgang der Schaltung 70 auf einen niedrigen Pegel gesetzt wird, der den Mikroprozessor 72 zurücksetzt und aus seinem Standby-Modus erweckt. Der Ausgang des NOR-Gatters 90 verbleibt auf einer logischen Eins, bis sich der Kondensator 94 auf einen Spannungspegel aufgeladen hat, der vom NOR-Gatter 90 als logische Eins erkannt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt der Ausgang des NOR-Gatters 90 zu einer logischen Null zurückkehrt und das -RESET- Signal daher auf eine logische Eins zurückkehrt, womit das Rücksetzen des Mikroprozessors 72 beendet ist. Somit arbeitet die Rücksetzschaltung 70 ähnlich wie ein monostabiler Multivibrator, da sie einen aktiven Niedrig-Reset-Impuls erzeugt, der durch die Geltendmachung von IGN ausgelöst wird. Die Breite des -RESET- Impulses wird durch die Zeitkonstante festgelegt, die vom Kondensator 94 und Widerstand 96 zur Verfügung gestellt wird. Vorzugsweise beträgt diese Zeitkonstante etwa 5 msec., welcher Wert um etwa zwei Größenordnungen größer ist als die zum Rücksetzen des Microprozessors 72 erforderliche Impulsbreite.
• Um zu verhindern, daß der -RESET- Impuls während der Geltendmachung von -RESET- durch ein Rückschalten von IGN auf eine logische Null kurzgeschlossen wird, wird der RESET- Ausgang des NOR-Gatters 90 an einen Eingang des NOR-Gatters 88 rückgekoppelt, so daß der Ausgang des NOR-Gatters 88 während des Impulses unabhängig vom logischen Zustand von IGN auf einer logischen Null gehalten wird. Ferner überwacht der Mikroprozessor 72 vorzugsweise -IGNON. Wenn dieses Signal über eine vorgegebene Zeitdauer nach dem -RESET- Impuls (d. h. insgesamt 40 msec.) kontinuierlich geltend gemacht worden ist, setzt der Mikroprozessor 72 seinen IGNRI- Ausgang hoch und beginnt mit seinen diversen Programmen (d. h. Bestimmen des momentanen Zustandes des Verteilergetriebes 14). Die vom Mikroprozessor 72 ausgeführten Programme zum Steuern des Verteilergetriebes 14 sind dem Fachmann bekannt. Ferner ist dem Fachmann die Programmierung des Mikroprozessors 72 zur Erzeugung der Befehle, die der Motorantriebsschaltung 74 in Abhängigkeit von den vorstehend erwähnten diversen Eingangssignalen zugeführt werden, bekannt und wird daher hier nicht weiter erläutert.
• Solange wie die Fahrzeugzündung eingeschaltet bleibt, wird -IGNON geltend gemacht (d. h. auf einer logischen Null), und der Mikroprozessor 72 läuft weiterhin im Betriebsmodus mit IGNRI auf einer logischen Eins, wodurch weitere Rücksetzsignale von der Schaltung 70 verhindert werden. Wenn die Fahrzeugzündung ausgeschaltet wird und -IGNON auf eine logische Eins zurückkehrt, beendet der Mikroprozessor 72 sämtliche gegenwärtig durchgeführte Aufgaben und schaltet in den Standby-Modus zurück. Vor dem Schalten wartet er solange, bis das -IGNON-Signal kontinuierlich über etwa 200 msec. nicht geltend gemacht wurde. Danach bleibt der Mikroprozessor 72 im Schlafzustand und wartet wieder einen anderen -RESET-Impuls von der Rücksetzschaltung 70 ab.
• Auf der Ausgangsseite des Mikroprozessors 72 befindet sich eine Ausgangsstufe, die die elektronisch gesteuerte Kupplung des Verteilergetriebes 14 antreibt. In dem in den Zeichnungen dargestellten Verteilergetriebesystem 10 mit elektrischer Schaltung hat diese Ausgangsstufe die Form einer Motorantriebsschaltung 74, die den Motor 58 betätigt, der von der elektronisch gesteuerten Kupplung des Verteilergetriebes 14 verwendet wird. Die Schaltung 74 kann eine herkömmliche Motorantriebsschaltung sein, die den Motor 58 in einer von zwei Richtungen mit Betriebsstrom versorgt, um eine bidirektionale Steuerung der Drehung des Motors 58 zu erreichen. Geeignete Ausführungsformen der Motorantriebsschaltung 74 sind dem Fachmann bekannt. Eine derartige Schaltung ist in der vorstehend genannten US-PS 4 664 217 beschrieben. Vorzugsweise ist die Schaltung 74 unter Verwendung einer H-Brücke von Treibertransistoren oder anderen Halbleiterschaltern realisiert, um wahlweise jede der beiden Motorleitungen 58a und 58b an die Stromversorgung zu schalten oder zu erden oder hiervon zu trennen. Die Motorantriebsschaltung 74 kann auch eine Schnittstellenschaltung (nicht gezeigt) zwischen dem Mikroprozessor 72 und den Treibertransistoren aufweisen, die verhindert, daß der Mikroprozessor die Motorantriebsschaltung in einen Kurzschlußzustand oder irgendeinen anderen Betriebsmodus bringt, der eine unerwünschte Kombination von leitenden und nichtleitenden Zuständen der Treibertransistoren mit sich bringt. Vorzugsweise ist diese Schnittstellenschaltung durch Verwendung einer Kombinationslogikschaltung verwirklicht, die einen Uhrzeigersinn-Befehl, Gegenuhrzeigersinn- Befehl und ein Ermächtigungssignal vom Mikroprozessor 72 empfängt. Die Uhrzeigersinn- und Gegenuhrzeigersinn-Befehle dienen dazu, die Drehrichtung des Motors 58 zu spezifizie¬ ren, und das Ermächtigungssignal dient zur Spezifizierung, ob einer von diesen beiden Befehlen ausgeführt werden soll.
• Vorzugsweise wird sie nach der Erregung des Motors 58 vom Mikroprozessor 72 durch Offenschaltung der Leitung, der Strom zugeführt wurde, während die andere Leitung im geerdeten Zustand gehalten wird, in einen Demagnetisierungszustand gebracht. Nach der Demagnetisierung wird der Motor 58 vorzugsweise in einen Bremsmodus geführt, in dem beide Motorleitungen 58a und 58b über geeignete Treibertransistoren der Treibertransistoren geerdet werden. Die Motorantriebsschaltung 74 kann ferner den Mikroprozessor 72 mit einem Zustandsrückkopplungssignal versorgen, das anzeigt, ob die beiden Ausgänge der Motorantriebsschaltung 74 einen niedrigen oder hohen Impedanzzustand haben, so daß der Mikroprozessor 72 die Funktionsweise des Motors 58 überwachen und das Auftreten von irgendwelchen Fehlerzustände detektieren kann.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Mikroprozessor 73 einen MC68HC705C4, hergestellt von Motorola, der Transistor 92 einen MUN2214T1-Transistor, ebenfalls hergestellt von Motorola, haben die Widerstände 84,86 und 98 jeweils einen Widerstandswert von 47 KΩ, hat der Widerstand 87 einen Widerstandswert von 100 KΩ, besitzt der Widerstand 100 einen Widerstandswert von 3,3 KΩ, hat der Kondensator 82 eine Kapazität von 1000 pF und besitzen die Kondensatoren 86,94 und 104 jeweils eine Kapazität von 0,1 uF.
• Somit werden erfindungsgemäß ein Verteilergetriebesystem mit elektrischer Schaltung und eine elektronische Steuerschaltung hierfür zur Verfügung gestellt, mit denen die vorstehend aufgeführten Ziele und Vorteile verwirklicht werden. Natürlich versteht es sich, daß vorstehend nur eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde und daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt ist. Für den Fachmann sind diverse Änderungen und Modifikationen möglich. Beispielsweise kann anstelle der Verwendung der Rücksetzschaltung 70, um ein Hardware-Reset zu erhalten, mit dem der Mikroprozessor 72 aus einem Standby-Modus geführt wird, das Zündsignal IGN dazu eingesetzt werden, um eine Unterbrechung zu erzeugen, die den Mikroprozessor weckt und bewirkt, daß dieser in den Betriebsmodus eintritt. Ein geeignetes Unterbrechungsserviceprogramm kann dann verwendet werden, um beliebige Unterbrechungen zu handhaben, die durch Änderungen von IGN erzeugt werden, welche auftreten, wenn der Mikroprozessor bereits in den Betriebsmodus eingetreten ist. Diese und alle anderen derartigen Änderungen und Modifikationen sollen vom Umfang der nachfolgenden Patentansprüche abgedeckt werden.

Claims (10)

1. Elektronische Steuerschaltung (16) zum Steuern einer elektronisch gesteuerten Kupplung (38, 58) in einem Verteilergetriebe (14) eines Fahrzeuges, die eine Rücksetzschaltung (70), einen Mikroprozessor (72) und eine Ausgangsstufe (74) aufweist, wobei die Rücksetzschaltung (70) einen Zündeingang und einen an den Mikroprozessor (72) angeschlossenen Rücksetzausgang aufweist, der Mikroprozessor mindestens einen Ausgang besitzt, der an die Ausgangsstufe (74) angeschlossen ist, um dieser Befehlssignale zuzuführen, und die Ausgangsstufe einen Ausgang besitzt, um der elektronisch gesteuerten Kupplung (38, 58) in Abhängigkeit von den Befehlssignalen Steuersignale zuzuführen,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Mikroprozessor (72) wahlweise in einem ersten Modus und einem zweiten Modus und unter Programmsteuerung so betreibbar ist, dass er Befehle an die Ausgangsstufe (74) abgibt, wenn er sich im ersten Modus befindet, und einen an die Rücksetzschaltung (70) angeschlossenen Datenausgang aufweist, wobei der Mikroprozessor so betätigbar ist, dass er ein Modussignal (IGNRI) am Datenausgang erzeugt, wenn er sich im ersten oder zweiten Modus befindet, und

die Rücksetzschaltung (70) in Abhängigkeit vom Empfang eines Signales (IGN), das die Aktivierung des Zündsystems anzeigt, am Zündeingang betätigbar ist, um ein Rücksetzsignal (RESET) am Rücksetzausgang zu erzeugen, wenn sich der Mikroprozessor (72) im zweiten Modus befindet.

2. Elektronische Steuerschaltung (16) nach Anspruch 1, bei der der Mikroprozessor (72) einen ersten Eingang, der an den Rücksetzausgang angeschlossen ist, und einen zweiten Eingang zum Empfang eines Signals (IGNON), das den Zustand des Zündsystems anzeigt, aufweist und bei dem der Mikroprozessor so betätigbar ist, dass er in Abhängigkeit vom Rücksetzsignal (RESET) am ersten Eingang in den ersten Modus eintritt und in Abhängigkeit vom Empfang eines Signals (IGNON), das anzeigt, dass das Zündsystem von einem EIN-Zustand in einen AUS- Zustand geschaltet wird, am zweiten Eingang in den zweiten Modus eintritt.

3. Elektronische Steuerschaltung nach Anspruch 2, bei der der Mikroprozessor (72) betätigbar ist, wenn er sich im ersten Modus befindet, um ein Verhinderungssignal (IGNRI) am Datenausgang zu erzeugen, wobei dieses Verhinderungssignal (IGNRI) verhindert, dass die Rücksetzschaltung (70) das Rücksetzsignal (RESET) erzeugt.

4. Verteilergetriebesystem (10) für ein Kraftfahrzeug, das ein Zündsystem und einen ersten und zweiten elektronisch wählbaren Antriebsmodus aufweist, mit einem Verteilergetriebe (14) und einer elektronischen Steuerschaltung (16), wobei

das Verteilergetriebe (14) eine drehbare Eingangswelle (40), eine erste und zweite drehbare Ausgangswelle (22, 30) und eine elektronisch gesteuerte Kupplung (38, 58) zwischen der Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle aufweist, um die Übertragung von Antriebsdrehmoment von der Eingangswelle auf die zweite Ausgangswelle zu ermöglichen,

die elektronische Steuerschaltung (16) einen Mikroprozessor (72) und eine Ausgangsstufe (74) aufweist, wobei die Ausgangsstufe an die elektronisch gesteuerte Kupplung (38, 58) angeschlossen und der Mikroprozessor unter Programmsteuerung betätigbar ist, um Befehle an die Ausgangsstufe abzugeben, die bewirken, dass die Kupplung das Fahrzeug zwischen dem ersten und zweiten Antriebmodus schaltet,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Mikroprozessor (72) wahlweise in einem ersten Modus und einem zweiten Modus und unter Programmsteuerung so betreibbar ist, dass er Befehle an die Ausgangsstufe (74) abgibt, wenn er sich im ersten Modus befindet, und die elektronische Steuerschaltung (16) eine Rücksetzschaltung (70) besitzt, die einen Dateneingang und einen Rücksetzausgang aufweist, wobei der Rücksetzausgang an einen Eingang des Mikroprozessors (72) angeschlossen ist, so dass, wenn sich der Mikroprozessor im zweiten Modus befindet, die Rücksetzschaltung in der Lage ist, in Abhängigkeit vom Empfang eines Signals (IGN), das die Aktivierung des Zündsystems anzeigt, am Dateneingang ein Rücksetzsignal (RESET) am Rücksetzausgang zu erzeugen.

5. Verteilergetriebesystem nach Anspruch 4, bei dem der erste Modus ein Betriebsmodus und der zweite Modus ein Niedrigenergie- Standby-Modus sind und der Mikroprozessor (72) weniger Energie zieht, wenn er sich im Standby-Modus befindet, als wenn er sich im Betriebsmodus befindet.

6. Verteilergetriebesystem nach Anspruch 5, bei dem der Mikroprozessor (72) in Abhängigkeit vom Rücksetzsignal (RESET) in den ersten Modus eintreten kann.

7. Verteilergetriebesystem nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei dem der Mikroprozessor (72) einen Datenausgang aufweist, der an die Rücksetzschaltung (70) angeschlossen ist, und ein Signal (IGNRI) am Datenausgang erzeugen kann, wenn er sich im ersten oder zweiten Modus befindet.

8. Verteilergetriebesystem nach einem der Ansprüche 4-7, bei dem die Rücksetzschaltung (70) eine Kombinationslogikschaltung (78) und eine RC-Schaltung (80) aufweist.

9. Verteilergetriebesystem nach Anspruch 8, bei dem die Kombinationslogikschaltung (78) eine Vielzahl von digitalen Logikschaltelementen (88-90) aufweist, von denen jedes einen Ausgang besitzt, und die RC-Schaltung (80) ein kapazitives Element (94) und ein Widerstandselement (96) aufweist, wobei das Widerstandselement in Reihe zwischen dem kapazitiven Element und mindestens einem der Ausgänge der Logikschaltelemente geschaltet ist.

10. Verteilergetriebesystem nach einem der Ansprüche 4-9, bei dem der Mikroprozessor (72) und die Rücksetzschaltung (70) jeweils einen Spannungsversorgungseingang zum Empfangen von Versorgungsstrom, der unabhängig vom Zustand des Zündsystems zugeführt wird, besitzen.