DE2249107B2

DE2249107B2 - Schalteinrichtung für ein Stufenwechselgetriebe

Info

Publication number: DE2249107B2
Application number: DE2249107A
Authority: DE
Inventors: Gary Lee Royal Oak Casey; James Adrin Sterling Heights Cogswell Ii
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1974-02-14
Also published as: CA972850A; DE2249107A1; US3752011A; FR2169775A1; FR2169775B1; AU4685672A; JPS4848859A; JPS533033B2; DE2249107C3; IT966267B; GB1344971A; AU456354B2

Description

3 Υ 4

messenen Momentan-Übersetzungsver'nältnisses des vorgesehen, Das Schaltbcfehlsignol wird von einer von

Stufengetriebes, Hand betätigbaren Schalteranordnung geliefert, ob-

Die erfimlungsgemäße Schalteinrichtung ist beson- wohl es gegebenenfalls ein automatisch erzeugtes

ders geeignet für Mehrganggetriebe in Kraftfahrzeugen, Signal sein kann, wie beispielsweise in der USA.-Patent-

Voneilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den 5 schrift 3 448 640 beschrieban.

Unteransprüchen beschrieben. Die Steuerschaltung 36 liefert ein moduliertes Aus-

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung wird nach- gangssignal an einen Stromtreiberverstärker 40, der

stehend an Hand von Zeichnungen erläutert. Darin mit einem Magnetventil 42 verbunden ist, welches den

^ζε'8^ι, . Druck aus einer Druckfhiidquelle 34 moduliert und

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines K;aftfahrzeugge- io den modulierten Druck auf die erste Kupplung 44 im

triebes und einer dazugehörigen Schalteinrichtung für Getriebesatz 18 überträgt. In ähnlicher V/eise wird ein

den Gangwechsel, zweiter Ausgang der Steuerschaltung durch einen

F i g. 2 ein schematisches Modell des Getriebes, Stromtreiberverstärker 46 verstärkt, der mit einem

F i g. 3, 4 und 5 graphische Darstellungen wün- Magnetventil 48 verbunden ist, um einen modulierten

sehenswerter Verläufe des Abtriebsdrehmoments zum !5 Druck an die zweite Kupplung 50 im Getriebesatz 18

Aufwärtsschalten, zum Abwärtsschalten unter Last zu liefern. Die Magnetventile sind von der Bauart, die

und zum Abwärtsschalten bei getriebenem Fahrzeug, einen Ausgangsdruck ergibt, welcher zum Eingangs-

F i g. 6 ein Funktionsblockdiagramm eine er- strom, mit Ausnahme eines kleinen Reststromes, der

fmdungsgemäßen Analog-Steuerschaltung, zum anfänglichen öffnen des Ventils erforderlich ist,

F i g. 7 ein Schema einer logischen Schaltung zum ao im wesentlichen proportional ist. Solche Magnet-

Kondilior.ieren der in F i g. 6 gezeigten Analog-Steuer- ventile sind an sich bekannt und beispielsweise in der

schaltung und USA.-Patentschrift 3 225 619 beschrieben. Die erste

F i g. S, 9 und 10 graphische Darstellungen, weiche Kupplung 44 ist diejenige Kupplung im Getriebe,

den Integratorausgang, dieTurbinenradbesckleunigung, die für den ersten Gang eingerückt wird und beim

das Momentan-Übersetzungsverhältnis und den Kupp- 35 Schalten auf den zweiten Gang ausgerückt wird. Die

lur.gsdruck zeigen, der beim Aufwärtsschalten, beim zweite Kupplung 50 ist im ersten Gang ausgerückt

Abwärtsschalten unter Last bzw. beim Abwärtsschal- und wird während eines Schaltvorgangs zum zweiten

ten bei treibendem Fahrzeug auftritt. Gang eingerückt.

Zur Vereinfachung der Erläuterung wird die Erfin- Die Basis für den Schaltvorgang wird am besten an dung nachfolgend für ein System beschrieben, mit dem 30 Hand des in F i g. 2 gezeigten Modells unter Bezugein Aufwärtsschalten vom 1. zum 2. Gang und ein ent- nähme auf das gewünschte Abtriebsdrehmoment für sprechendes Abwärtsschalten durchgeführt werden einen Aufwärtsschaltvorgang, wie in F i g. 3 graphisch kann, indem der Druck auf nur zwei Kupplungen oder dargestellt, beschrieben. Das in F i g. 2 gezeigte GeBremsen gesteuert wird, von denen die eine während triebemodell besitzt einen Drehmomentwandler 14 mit eines Schaltvorgangs eingerückt und die andere aus- 35 einem Pumpenrad 51 und einem Turbinenrad 52, wogerückt, wird Die Erweiterung der vorangehend be- bei die Massenträgheit des Turbinenrades durch/, darschriebenen Grundsätze auf Getriebe mit mehr als zwei gestellt ist und das Turbinenraddrehmoment auf der Getriebegängen kann vom Fachmann vorgenommen Turbinenradancriebsseite mit T, bezeichnet ist. Das werden und wird hier deshalb nicht beschrieben. Kupplungsdrehmoment T_n ist dasjenige Drehmoment,

In F i g. 1 ist ein Blockschaltbild für eine Kraftüber- 40 das durch das Turbinenrad 52 auf die Kupplungen im tragung eines Fahrzeugs und eine Getriebeschaltung Getriebesatz 18 übertragen wird, und das Drehmoment dargestellt. Ein Motor 10 ist durch eine Eingangs- des Abtriebsgliedes 20 ist T₀. Um das weichestmögliche welle 12 mit einem Drehmomentwandler 14 verbunden, normale Aufwärtsschalten zu erzielen, wie in F i g. 3 der seinerseits durch eine getriebene Welle 16 mit einem dargestellt, soll das Abtriebsdrehmoment zu Beginn Mehrganggetriebe 18 verbunden ist. Das Abtriebs- 45 der Drehzahlphase (Punkt a) gleich dem Drehmoment glied 20 treibt das Fahrzeug 22 an. Die verwendete be- unmittelbar vor dem Schaltvorgang (Punkt b) sein, sondere Form des Getriebes ist in der USA.-Patent- und das Drehmoment am Ende der Drehzahlphase schrift 3 321 056 dargestellt, soweit es die mcchani- (Punkt c) soll gleich dem Drehmoment nach Beendischen Bauelemente betrifft, mit der Ausnahme jedoch, gung des Schaltvorgangs (Punkt d) sein. Das Drehmodaß keine Freilaufvorrichtungen im Getriebesatz er- 50 ment an der Kupplung T_CI ist immer gleich Tt — ItAt, forderlich sind. Drehzahlgeber 24, 26 und 28, welche wobei A₁ die Turbinenradbeschleunigung ist. Wenn die bei dieser Ausführungsform elektromagnetische Wand- Turbinenradbeschleunigung klein angenommen wird, ler mit einem Zahnrad von veränderlichem magneti- T₀ = R₁T_n = R₁Tt unmittelbar vor dem Schaltschem Widerstand sind, ermitteln die Antriebsdrehzahl Vorgang, wobei R₁ das erste Übersetzungsverhältnis Na der Antriebswelle 12, die Turbinenraddrehzahl N_t, 55 bzw. der erste Gang ist. Am Ende des Schaltvorgangs wie sie sich aus der Drehzahl der getriebenen Welle 16 T₀ — R₂T^₁ = R₂Tt, wobei R₂ das zweite Übersetziingsergibt, und die Abtriebsdrehzahl N₀ des Abtriebs- verhältnis bzw. der zweite Gang ist. Um die Punkte a güedes 20. Die Impulse von den Drehzahlgebern wer- und el mit einer weichen Linie zu verbinden, wird das den durch Frequenzspannungswandler 30, 32 und 34 Abtriebsdrehmoment so gesteuert, da.3 T₀ = RtT₁, woverarbeitet, wodurch Gleichspannungen erhalten wer- 60 bei Rt das Momentan-Getriebeübersetzungsverhältnis den, die zur Antriebsdrehzahl, zur Turbinenraddrehzahl ist. Da T₀ = R₂(Tt — ItA₁), ergibt ein Vergleich des ge- bzw. zur Abtriebsdrehzahl proportional sind. Diese wünschten Abtriebsdrehmoments mit dem tatsächlichen Drehzahlsignale werden einer Steuerschaltung 36 zu- Abtriebsdrehmoment eine Steuergleichunp R(T₁ = R₂ geführt. Ferner wird das Turbinenrad-Drehzahl- und (T₁ — I₁A₁), was wie folgt angeschrieben werden das Abtriebsdrehzahlsignal einer Steuerungslogik 38 65 kann:
zugeführt, deren Ausgang einen zusätzlichen Eingang

für die Steuerschaltung 36 liefert. Ein Schaltbefehls- .LLiJlL _ 1) +At - 0.

signal ist als zusätzlicher Eingang der Steuerungslogik /< \ R_n

/Γ \

Diese Gleichung trifft nur zu, wenn der Kupplungs- wobei K eine Konstante ist. Die Wirkung des Gliedes einrückdruck gerade ausreicht, die gewünschte Turbi- A^-A₀ beim Abwärtsschalten unter Last ist, daß ein nenradbeschleunigung A, herbeizuführen. Wenn je- etwas höherer Beschleunigungsbezugswert erhalten doch der Kupplungsdruck nicht gerade richtig ist. dann wird, um einen rascheren Schaltvorgang zu bewirken, ist 5 In F i g. 4 stellt die gestrichelte Linie die Drehmoment

charakteristik dar. die beim Fehlen des Gliedes A.\'_c

-■- Ai — Ar erhalten werden würde, während die voll aufgezogene

Linie die Charakteristik beim Vorhandensein des oder Gliedes A^-ZV₀ angibt.

TtRi _ Ά _Λ ^ _ ^ so Die Gleichungen (1) und (4) werden dann die Steuer·

I₁ R ι, " gleichungen zum Aufwärtsschalten bzw. zum Abwärts

schalten. Zur Implementierung einer Steuerung muß

wobei Ae den Beschleunigungsfehler darstellt. Der Be- eine Schaltung vorgesehen werden, welche die zugeschleunigiingsfehler kann daher als Funktion des ordnete dieser Gleichungen entsprechend dem ge Turbinenraddrehmoments und der Turbinenradbe- 15 wünschten Schaltvorgang löst, um ein Beschleuniguncsschleunigung und als einem Vergleich des Momentan- fehlersignal A_e zu erhalten und dann A_r nach der Zeit Übersetzungsverhältnisses und des gewünschten Über- zu integrieren, um ein zunehmendes oder abnehmendes Setzungsverhältnisses errechnet werden. Drucksteuersignal zu erzielen, um die notwendige

Die Gleichung (1) kann in anderen Formen ange- Druckänderung an den Drehmomentübertragungsschrieben werden, z. B. 20 vorrichtungen zu bewirken.

Die in F i g. 6 gezeigte Funktionsschaltung erreicht

T'__ (R₁ _ R ) ι- A₁-Ae. dieses Ziel mit Hilfe einer logischen Schaltung, wie sie

I₁R₂ ² in F i g. 7 gezeigt ist. Die Eingangsparameter sind die

Mot .rdrehzahl N_e. die Turbinenraddrehzahl N₁ und

In diesem Falle wird der Beschleunigungsfehler durch 25 die Abtriebsdrehzahl Λ'_ο. Es wurde festgestellt, daß das die gleichen Parameter bestimmt mit der Ausnahme, Turbinenraddrehmoment T_t durch den Ausdruck daß der Quotientenvergleich als Differenz von Quo- K_r (N_e + N₁) (N_e f N_f) sehr eng angenähert wird, tienten statt als Proportion von Quotienten ausge- wobei K_e eine Drehmomentwandlerkonstante ist. drückt ist. Wie in F i g. 6 gezeigt, wird die Summe von N_c und /V,

Eine wünschenswerte Drehmomentcharakteristik 30 durch eine Summierschaltung 60 gebildet, und die beim Abwärtsschalten unter Last ist durch die Kurve 4 Differenz von /V_f und N_t wird durch eine differenzicgezeigt. Eine Ableitung ähnlich der der Gleichung (1) rende Summierschaltung 62 abgeleitet. Die Summierergibt die folgende Steuergleichung: schaltiingsausgänge werden durch eine Multiplizierschaltung 64 multipliziert, und das erhaltene Produki

\\ L· Ai — A (2) ^{35 w}'^rci durch ^e'ⁿ Potentiometer entsprechend dem

J ' ^f' ' Bruch

In ähnlicher Weise ist die wünschenswerte Dreh- ■_-'

momentcharakteristik beim Abwärtsschalten beim '

treibenden Fahrzeug in F i g. 5 gezeigt, und eine 40

ähnliche Ableitung ergibt die folgende Gleichung: geteilt. Der Ausgung des Potentiometers 66 auf der

Leitung 68 ist dann gleich

- A₁ = Ar. (3) τ,

45 h '

Die Gleichung (3) gleicht der Gleichung (2) mit
Ausnahme des Vorzeichens des ersten Gliedes. Beim Nt wird durch ein Potentiometer 70 geteilt, das den Abwärtsschalten bei treibendem Fahrzeug ist jedoch _c 1. .. ¹ u~~:~u~~^ , ~j j γ» * *.-

j _ .. „.. „. „,, ■ . ^&.. ·" , Faktor -=- hereinbringt, und der Potentiometerausgang

das Turbinenraddrehmoment immer negativ. Durch &> ^{ö &}

die Ausbildung der Implementierungsschaltung derart, 50 wird durch N₀ durch den Teiler 72 dividiert, um auf der daß negative Turbinenraddrehmomente als Null an- Leitung 74 ein Signal zu erhalten, das
gezeigt werden, ist das erste Glied der Gleichung (3)

Null und dessen Vorzeichen irrelevant. Unter solchen R₁

Umständen kann die Gleichung (2) für beide Abwärts- ~

schalt-Bedingungen verwendet werden. Da ein nega- 55 ²

tives Turbinenraddrehmoment als Null betrachtet wer- äquivalent ist, da
den kann, ist es wünschenswert, ein zusätzliches Glied, jV"_t

das zur Abtriebsdrehzahl proportional ist, hinzuzu- -^* = ~rr-·

fügen, um einen Bezugswert für das Turbinenradbe- °

schleunigungsglied zu erhalten. Die Abwärtsschalt- 60 Eine Multiplizierschaltung 76, die als Eingänge die gleichung wird daher Leitungen 68 und 74 hat, erzeugt einen Ausgang auf

der Leitung 78, welcher

Ti Rj i± _ J^y₁₁ + A_t~ At, (4) entspricht. Die Leitung 78 erstreckt sich zu dem einen

]_t R₁ I_t Kontakt eines Schauers 80, dessen Anker mit einer

(ο

Summierschaltung 82 verbunden ist. Die Leitung 78 ist ferner mit einem Potentiometer 84 verbunden, welches den Bruch

«2

hereinbringt, um einen Ausgang zu erhalten, der gleich

RtJj R₁ It

äquivalent ist, welcher Ausgang sich zu einer differenzierenden Summierschaltung 86 erstreckt. Ein Potentiometer 88 liefert auf Grund des Eingangs N₀ einen Ausgang KN₀, der vom Ausgang des Potentiometers 84 durch die differenzierende Summierschaltung substrahiert wird, wodurch auf der Leitung 90 ein Signal nach der Funktion

erhalten wird. Die Leitung 90 ist mit einem weiteren stationären Kontakt des Relais 80 verbunden. Eine Differenzierschaltung 92 differenziert das Eingangssignal Nt, um einen Ausgang At zu erhalten, welcher der Summierschaltung 82 zugeführt wird. Ein subtrahierender Eingang der Summierschaltung 82 ist mit der Leitung 68 verbunden. Der Anker des Schalterrelais 80 wird durch die Steuerungslogik 38 gesteuert, so daß er in seine Stellung C in Kontakt mit der Leitung 78 bewegt wird, wenn eine Aufwärtsschaltung gefordert wird und in seine Stellung D zum Kontakt mit der Leitung 90 bewegt wird, wenn eine Abwärtsschaltung gefordert wird. Daher ist der Ausgang der Summierschaltung 82 auf der Leitung 94 während einer AufwärtsEchaltung proportional der Steuergleichung (1) und während einer Abwärtsschaltung proportional der Steuergleichung (4).

Die Leitung 94 ist über eine Summierschaltung 96 mit einem Integrator 98 verbunden, der mit einer Begrenzungsanschlag-Gegenkopplungsschaltung (bei dieser Ausführungsform mit einer Zenerdiode) versehen ist, wenn der Schalter 1.00 zur C-Stellung geschlossen wird, und mit einem Gegenkopplungswiderstand, wenn der Schalter 102 zu einer M-Stellung geschlossen wird, was unter der Steuerung durch die Steuerungslogik geschieht. Die Summierschaltung 96 hat einen zweiten Eingang über einen Schalter 103, der, wenn dieser in einer Stellung K geschlossen ist, einen Leitungsdruckbefehl an den Integratoreingang gibt.
Der Integratorausgang wird durch einen Verstärker 104 verstärkt, der so vorgespannt ist, daß ein Ausgangssignal erhalten wird, welches dem Inlegratorausgang proportional ist und sich von Null zu einem positiven Höchstwert erstreckt. Das verstärkte Signal wird einer Summierschaltung 106 zugeführt, der als

ίο weiterer Eingang ein fester Spannungsschwellwert (voltage offset) zum Ausgleich für den Magnetventilschwellwert zugeführt wird. Der Summierschaltungsausgang ist mit einem Schalter 108 verbunden, der, wenn er in seine L-Stellung geschlossen wird, den Summierschaltungsausgang m^;t dem Stromtreiber 46 zur Steuerung der zweiten Kupplung verbindet. Der Integratcrausgang ist ferner mit einem Inverter 110 verbunden, der seinerseits mit einem Verstärker 112 verbunden ist, welcher so vorgespannt ist, daß ein

ao positives Ausgangssignal erhalten wird, welches bei Null beginnt, wenn der Inverterausgang geringfügig negativ ist, und zunimmt, wenn der Inverterausgang in einer positiven Richtung zunimmt. Dies ergibt eine Überschneidung der Kupplungssteuerung, da beide Verstärker 104 und 112 einen Ausgang erzeugen, wenn der Integratorausgang einen niedrigen positiven Wert hat. Ein Triggerverstärker 114, der auf den Inverterausgang anspricht, erzeugt ein Sprungausgangssignal von dem gleichen Wert, bei welchem der Verstärker 112 einen Ausgang zu erzeugen beginnt. Dieser Ausgangssignalsprung wird udrch den Verstärkungsfaktor abge immt, um den erforderlichen Spannungsschwellwert zum Ausgleich für den Magnetventilschwellwert zu erzeugen. Die Ausgänge der Verstärker 112 und 114 werden durch die Summierschaltung 116 addiert, welche mit dem Schalter 118 verbunden ist, der in der D-Stellung unter der Steuerung durch die Steuerungslogik geschlossen ist, um das Signal an eine Summierschaltung 120 zu geben, die als zweiten Eingang einen Leitungsdruckbefehl hat, welcher die Summierschaltung über einen Schalter 122 erreicht, der in der G-Stellung geschlossen ist und durch die Steuerungslogik gesteuert wird. Der Ausgang der Summierschaltung 12C wird dem Stromtreiber 40 zugeführt, um den Druck auf die erste Kupplung zu steuern.

Die Steuerungslogik 38, wie sie in F i g. 7 dargestellt ist, hat die Aufgabe, die verschiedenen Schalter in dei Analogschaltung der F i g. 6 entsprechend der folgenden Wertetabelle zu betätigen:

Zustand

	D	Signal	G	K	^L I
C	1	1	0	0
0	0	1	0	1
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	1	0	0	1
0	1	1	0	1
0	1	1	0	ö
0	1	1	0	0
0

Betrieb im 1. Gang

Aufwärtsschalten:

Umschaltpunkt

Turbinenradverzögerung

Abwärtsschalten:

Umschaltpunkt O 1 O O 1 O

= /?!- O 1 1 O 1 O

Turbinenradverzögerung O 1 1 O ö 1

0,5 Sekunden nach J?< = R₁ — 0 1 j 1 0 0 j I

R₁ ⁺ ist ein Wert, der etwas höher als R_t ist, was anzeigt, daß das zweite Übersetzungsverhältnis nahezu erreicht ist, und A₁- ist ein Wert, der etwas niedriger als R₁ ist, was anzeigt, daß das erste Übersetzungsverhältnis nahezu erreicht ist.

9 10

Eine Schaltbefehlsteuerung, die durch einen Schalter Eingang für einen Komparator 190. dessen zweiter 130 dargestellt ist, ergibt einen Logikeingang Null, Eingang N₀ ist. Der umgekehrte Ausgang auf der Leiwenn der erste Gang gefordert wird, und einen Logik- tung 192 des Komparator ist dann Null, wenn eingang »eins«, wenn der zweite Gang gefordert wird.

Dieser Eingang auf der Leitung 132 ergibt unmittelbar 5 .^NL·_<^ oder Λ -R

den Logikausgang C. Das Signal auf der Leitung 132 R₂+ ° ²

bildet ferner einen Eingang für eine negative ODER-

schaltimg 134, um den Logikausgang D zu erhalten, Das Signal auf der Leitung 192 ist ein Eingang für die der immer entgegengesetzt in der logischen Stufe zum negative ODER-Schaltung 194, deren Ausgang den C-Ausgang ist. Das Signal auf der Leitung 132 bildet io zweiten Eingang der negativen ODER-Schaltung 188 ferner Eingänge für negative ODER-Schaltungen 136 bildet. Das Ausgang von 188 bildet eine Gegenkopp- und 138. Der Ausgang der Schaltung 136 auf der lung zu einem Eingang einer negativen ODER-Schal-Leitung 140 ergibt den Logikausgang M und ferner tung 194. Der Ausgang der Schaltung 188 bildet einen zweiten Eingang für die Schaltung 138. Der Aus- ferner den Logikausgang K.

gang der Schaltung 138 erstreckt sich über eine 0,5- 15 Bei der gemeinsamen Betrachtung der F 1 g. 6 und 7 Sekunden-Verzögerungsschaltung 142 zum Eingang ergibt sich, daß, wenn das Fahrzeug im ersten Gang einer negativen ODER-Schaltung 144, die einen betrieben wird, die Schalter 100, 103 und 108 offen zweiten Eingang von der Leitung 140 erhält. Der Aus- sind, die Schalter 102, 118 und 122 geschlossen sind gang der negativen ODER-Schaltung 144 auf der Lei- und der Schalter 80 sich in der Stellung D befindet, wie tung 146 ergibt den Logikausgang L und bildet ferner ao in der Wertetabelle angegeben. Die Wirkung dieses einen zweiten Eingang für die negative ODER-Schal- Schaltungszustandes besteht darin, daß der volle Leitung 136, Der Turbinenraddrehzahleingang Nt wird tungsdruck auf die erste Kupplung ausgeübt wird, die über eine Differenzierschaltung 148 einem Eingang zweite Kupplung vollständig ausgerückt ist und die eines Komparators 150 zugeführt, der einen zweiten Integrator-Ausgangsspannung Null ist. Diese Bedin-Eingang Null hat. Ein Umkehrausgang des Kompara- 25 gungen sind in F i g. 8 gezeigt, in welcher der Integrators 150 auf der Leitung 152 hat eine logische Stufe torausgang, die Turbinenradbeschleunigung Ri und von »eins«, wenn das Turbinenrad verzögert wird. Die die Drücke an den Drehmomentübertragungsvorrich-Leitung 152 bildet einen Eingang für eine UND-Schal- tungen gegenüber der Zeit für einen Aufwärtsvorgang tung 154, welche die Leitung 132 als zweiten Eingang darstellt. Wenn ein Schalten zum zweiten Gang zu hat. Der Ausgang der UND-Schaltung auf der Lei- 30 einem Zeitpunkt A durch die Betätigung des Schalters tung 156 bildet einen Eingang für eine ODER-Schal- 130 gefordert wird, schließt der Schalter 100. schließt tung 158. Die Leitung 152 bildet ferner einen Ein- der Schalter 108. öffnet der Schalter 118, und der gang für eine UND-Schaltung 160, deren Ausgang Schalter 80 wird in seine Stellung C bewegt, so daß die auf der Leitung 162 einen dritten Eingang der negati- Steuerung für die zweite Kupplung wirksam wird und ven ODER-Schaltung 144 bildet. Ein Potentiometer 35 das Signal A_f nach der Gleichung (1) errechnet wird. «,..,*.,. 1 , r-· »r Ferner öffnet sich der Schalter 102. Die Gegenkopp-

164 mit der Funktion ^- - speist den Eingang N₁ zur _{]ungsschaltung mit dem} Schalter 102 hat zur Wirkung.

Bildung eines Eingangssignals für einen Komparator daß die Integratorschaltung >8 modifiziert wird,

166. Der zweite Komparatoreingang ist N₀. Das um sie zu einem Filter erster Ordnung von niedriger

Komparatorausgangssignal hat die logische Stufe 40 Verstärkung umzuwandeln, wenn der Schalter ge-

«eins«, wenn schlossen wird.

M₁ Daher wirkt, wenn der Schalter 102 öffnet, der Inte- - — > N₀ oder R₍ > R₁ — . grator 98 streng als Integrator mit der Ausnahme der ^i Begrenzung in der Schaltung durch das Schließen des Das Signal auf der Leitung 168 bildet einen Ein- 45 Schalters 100, was zur Folge hat, daß negative Integang für eine negative ODER-Schaltung 170. gratorausgangsspannungen verhindert werden und Ein Komparator 172 hat als Eingänge N₀ und Null eine integratorsättigung verhindert wird. Die Begren- und liefert einen Logikausgang Null auf der Leitung zung ist bei dieser Ausführungsform eine Zenerdiode, 174, wenn N₀ > 0. Die Leitung 174 bildet einen zwei- welche an den integrierenden Kondensator angeschalten Eingang für die negative ODER-Schaltung 170. 50 tet ist. Das öffnen des Schalters 118 zeigt an, daß beim Der Ausgang der Schaltung 170 bildet einen Eingang Aufwärtsschalten die erste Kupplung nicht unmittelbai für eine ODER-Schaltung 176, die einen Ausgang auf dem Integratorausgang unterworfen ist.
der Leitung 178 liefert, welche Leitung Eingänge für die Da zum Zeitpunkt der Einleitung des Aufwärtsnegativen ODER-Schaltungen 138 und 180 bildet, ' schaltvorgangs Ri gleich R₁ ist und von R_t in dei welch letztere einen zweiten Eingang Null hat. Der 55 Gleichung (1) verschieden ist, wird ein wesentliche! Ausgang 182 der Schaltung 180 ist der Logikaus- Beschleunigungsfehler A_e angezeigt, was zur Folge hat gang G, der ferner ein Eingang für die UND-Schal- daß die Integratorausgangsspannung zunimmt, so da£ tung 160 und ein Eingang für die negative ODER- der Druck auf die zweite Kupplung zunimmt. Wem Schaltung 184 ist. Der Ausgang 185 der Schaltung 184 der Druck auf die zweite Kupplung ausreichend hocl bildet einen Eingang für die ODER-Schaltung 158, 60 wird, so daß eine beträchtliche Drehmomentübertra deren Ausgang einen Eingang für die ODER-Schal- gung über die zweite Kupplung erhalten wird, win tung 176 bildet. Das Ausgangs-Logiksignal D auf der das Turbinenrad zum Zeitpunkt b verzögert, um di Leitung 135 bildet einen zweiten Eingang für die nega- Leitung 152 in der Logiksteuerschaltung zu erregen tive ODER-Schaltung 184 sowie einen Einga ig für die wodurch der Schalter 122 geöffnet wird, so daß de negative ODER-Schaltung 188. 6s Leitungsdruckbefehl von der ersten Kupplung weggc

_ , _±. l nommen wird und der P-uck auf die erste Kupplun

Ein Potentiometer mit einer Funktion -^₊- „ . _ιΜ,_{1Ιμι νβη}_

^ _abfa„_en
arbeitet auf das Eingangssignal N_t und bildet einen Die Integratorspannung und der Druck auf di

zweite Kupplung nehmen weiterhin zu, bis die Turbinenradverzögerung die Gleichung (1) befriedigt. Diese Turbinenradverzögerung und die resultierende Verringerung in der Turbinenraddrehzahl setzen das Momentan-Übersetzungsverhältnis Ri herab, welches dadurch die Verzögerungswerterfordernisse bei seiner Annäherung an das gewünschte Übersetzungsverhältnis R₂ modifiziert und gleich R₂ zum Zeitpunkt c wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter 103 geschlossen, so daß ein Leitungsdruckbefehl auf den Integratoreingang ausgeübt wird, was zur Folge hat, daß der Integratorausgang rasch seinen Höchstwert erreicht, um den vollen Leitungsdruck auf die zweite Kupplung zur Vervollständigung des Schaltvorgangs wirksam zu machen. Sodann ist, solange das Getriebeim zweiten Gang bleibt, die erste Kupplung ausgerückt, die zweite Kupplung eingerückt und hat die Integratorspannung ihren Höchstwert.

Wefu-l ein Abwärtsschaltsignal e^;:nen Schaltvorgang vorn zweiten Gang zum ersten Gang erfordert, erfordert die Arbeitsweise der logischen Schaltung, daß der Schalter 80 in seine D-Stellung bewegt wird, daß die Schalter 100 und 103 öffnen und daß der Schalter 118 schließt. Durch das Öffnen des Schalters 103 wird der Leitungsdruckbefehl von der Steuerung der zweiten Kupplung weggenommen, so daß sich diese Kupplung unter der Steuerung des analogen Steuerkreises befindet; durch das öffnen des Schalters 100 wird die Begrenzung von dem Integrator 98 weggenommen, so daß negaive Integratorausgangsspannungen auftreten können, und durch das Schließen des Schalters 118 wird die erste Kupplung unter die Steuerung durch den Integrator gebracht, so daß während eines Abwärtsschaltvorgangs jede Kupplung gesteuert werden kann.

Das Bewegen des Schalters 80 in die D-Stellung bewirkt die Errechnung von A_e nach der Gleichung (4). Das Beschleunigungsfchlersigna! während des Abwärtsschaltvorgangs ist anfänglich wegen des negativen Vorzeichens des Ausdrucks KN₀ und wegen der relativen Werte von Rt und /?, negativ. Der Integratorausgang nimmt daher allmählich von seinem Höchstwert ab, wie in F i g. 9 und 10 gezeigt, die der F i g. 8 ähnlich sind, jedoch einem Abwärtsschalten unter Last bzw. einem Abwärtsschalten bei treibendem Fahrzeug entsprechen.

Beim Abwärtsschalten unter Last, beginnend am Einleitungspunkt α des Schaltvorgangs, fällt eier Druck auf die zweite Kupplung auf einen Wert ab, der einen geregelten Kupplungsschlupf ermöglicht, und die zweite Kupplung wird durch den Integratorausgang gesteuert, bis sich das Turbinenrad zum Zeitpunkt c verzögert. Ferner schließt der Schalter 102 zum Zeitpunkt c, um den Integratorausgang auf Null zurückzuführen. In der Zwischenzeit erreicht zum Zeitpunkt b der Wert von Ri den Wert .R₁ —, worauf der Schalter 122 schließt, so daß ein Leitungsdrucksignal der Steuerung der ersten Kupplung zugeführt wird, um den Schalt-Vorgang abzuschließen. Wenn aus irgendeinem Grund die Verzögerung des Turbinenrades ausbleibt, wird die Steuerung der zweiten Kupplung 0,5 Sekunden nach dem Zeitpunkt b deaktiviert, um den Abschluß des Schaltvorgangs herbeizuführen.

Beim Abwärtsschalten bei treibendem Fahrzeug fallen der Integratorausgang und der Druck auf die zweite Kupplung, beginnend zum Zeitpunkt α, rasch ab, und die erste Kupplung wird erstmalig zum Zeitpunkt b eingerückt, wenn die Integratorspannung einen kleinen positiven Wert erreicht, und wird dann für einen Schlupfmodus gesteuert, bis R₁ = R₁ — zum Zeitpunkt c. Die zweite Kupplung wird weiterhin durch den Integrator gesteuert, bis sein Ausgang negativ wird. Wenn sich das Turbinenrad zum Zeitpunkt d verzögert, wird der Integratorausgang auf Null zurückgeführt. Die Arbeitsweise der logischen Schaltung ist daher bei jedem Abwärtsschaltmodus im we· sent'khen die gleiche.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

(96 bis 120) auf das Integral des Fehlersignals (Ae) Patentansprüche: anspricht, 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhcr-

1. Schalteinrichtung für ein Stufenwechselge- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, triebe, welches vom Turbinenrad eines mit Strö- 5 daß die vorgegebene Funktion für die optimale mungsmittel arbeitenden Drehmomentwandler 7'urDtnenradbesehleunigimg

angetrieben ist und einen Getriebesatz mit mehreren Gängen aufweist, die über Kupplungen ver- ₊ Jj >'Rt_ __ Λ
änderbarer Drehmomentkapazität schaltbar sind, ~ h \ R_x I
ferner mit Drehzahlgebern zur Lieferungelektrischer io

Signale, die der Wandlereingangsdrehzahl und der ist, wobei T₁ das Amriebsdrehxnoment des Turbi-

Getriebeausgangsdrehzahl proportional sind, sowie nenrades (52), I₁ das Masseträgheitsmoment des

mit einer elektronischen Einrichtung, welche ab· Turbinenrades, Rt das Momentan-Übersetzungs-

hängig von diesen Drehzahlsignalen und von einem verhältnis und R_x das jeweils gewünschte Über-

am Wandler auftretenden Drehmoment die Dreh- j 5 Setzungsverhältnis (R₁; R_s) ist.
momentkapazität der Kupplungen steuert, gekennzeichnet durch einen weiteren
Drehzahlgeber (26) zur Lieferung eines der Turbimenraddreruahl proportionalen Signals (N_t); eine

vom Turbinenrad-Drehzahlgeber (26) beaufschlag- 20 Bei einer aus der deutschen Offenlegungsschrift bare Schaltung (92) zur Lieferung eines die Turbi- 1 954 770 bekannten Schalteinrichtung soll die Dreh- »enrad-Beschleunigung anzeigenden Signals (A_t); momentkapazität der Kupplungen möglichst proportioeine vom Turbinenrad-Drehzahlgeber (26) und nal zum Turbinendrehmoment verlaufen. Das Turbivom Getriebeausgangs-Drehzahlgeber (28) beauf- nendrehmoment wird dabei bestimmt aus dem jeweiliichlagbare Schaltungsanordnung (72) zur Lieferung 25 gen Motordrehmoment und einer die Drehmomenteines dem Momentan-Übersetzungsverhältnis (/?<) Wandlungskennlinie des Wandlers angenähert wiederim Getriebesatz (18) proportionalen Signals; eine gebende Funktion, wobei das Motordrehmoment aus vom Wandlereingangs-Drehzahlgeber (24) und dem Ansaugdruck des Motors gewonnen wird,
vom Turbi: enrad-Drehzahlgeber (26) beaufschlag- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

fcare Schaltungsanordnung (60, 62, 64, 66) zur 30 Drehmomentkapazitäten der Kupplungen derart in Lieferung eines dem Antrieusdrehmoment (Ti) des Abhängigkeit von grundsätzlichen Betriebsparametern Turbinenrades (52) p^oporf^nalen Signals; eine des Getriebes zu steuern, daß unabhängig vom Beauf einen Gangwechselbefehl ansprechende Rechen- triebszustand — selbst bei Änderung des Drehmomentichaltung (60 bis 92), welche aus dem Antriebsdreh- bedarfs während des Schaltvorgangs — weichere moment (T_t) des Turbinenrads, dem Momentan- 35 Schaltvorgänge erzielt werden. Hierbei soll auch auf die Übersetzungsverhältnis (Rt) im Getriebesatz und Verwendung von Freiläufen im Stufengetriebesatz dem einzulegenden Übersetzungsverhältnis (R₂oder verzichtet werden können.

R₁) nach einer vorgegebenen Funktion ein der opti- E>iese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeich-

malen Turbinenradbeschleunigung für den befohle- nenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmale, nen Gangwechsel entsprechendes Signal bereitstellt 40 Die Erfindung hat gegenüber der bekannten Schalt-Und unter Vergleich mit dem der tatsächlichen einrichtung neben der Lösung der gestellten Aufgabe Turbinenradbeschleunigung (At) entsprechenden noch den zusätzlichen Vorteil, daß die ständig zu mes-Signal ein FehJersignal (A_e) erzeugt; und eine senden Betriebsparameter ausschließlich Drehzahlen auf dieses Fehlersignal (A_e) ansprechende Regel- von Getriebewellen sind, die durch wenig aufwendige »chaining (96 bis 120), welche die Drehmomentka- 45 Meßgeräte bestimmt werden können. Eine Messung pazitäten der Kupplungen während des Schaltvor- des Motordrehmoments mit Hilfe des Ansaugdrucks am gangs im Sinne einer Beseitigung des Fehlersignals Motor, wie sie bei der bekannten Schalteinrichtung ge- {Ae) beeinflußt. schieht, ist demgegenüber weit komplizierter und er-

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, bei der fordert für verschiedene Motoren unterschiedlich geder Gangwechsel durch Ausrücken einer ersten 50 eichte Meßapparaturen.

druckmittelbetätigten Kupplung und Einrücken Aus der deutschen Auslegeschrift 1 087 912 ist an

tiner zweiten druckmittelbetätigten Kupplung er- sich bekannt, Eingangs- und Ausgangsdrehzahl eines lolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschal- Stufenwechselgetriebes zu messen und abhängig von tung (96 bis 120) beim Empfang des Gangwechsel- den Verzögerungs- bzw. Beschleunigungsänderungen befehls den Betätigungsdruck der zweiten Kupp- 55 des rotierenden Antriebsteils die Einrückgeschwindiglung (z. B. 50) und somit deren Drehmomentkapa- keit von Reibungskupplungen derart zu steuern, daß zität allmählich erhöht und daß als Folge der die Verzögerung bzw. Beschleunigung des Antriebsdaraufhin stattfindenden Turbinenradverzögerung teils einem gewünschten Sollwertverlauf entspricht. Die ein Schalter (122) zur raschen Verminderung des Messung der Ausgangsdrehzahl des Getriebes dient Betätigungsdrucks der ersten Kupplung (z. B. 44) 60 mir zur Bestimmung des Zeitpunkts, wann ein Gangwirksam wird und daß beim Erreichen eines dem wechsel stattfinden soll. Antriebsteil ist hierbei die gewünschten Übersetzungsverhältnis (z. B. R₂) Motorwelle und nicht, wie bei der Erfindung, das naheliegenden Momentan-Übersetzungsverhältnis- Turbinenrad eines mit Strömungsmittel arbeitenden nes (Ri = A₂ ⁺) ein Schalter (103) zur Herbeiführung Drehmomentwandlers. Bei dieser bekannten Einrichdes vollen Einrückdrucks der zweiten Kupplung 65 tung wird also weder das Antriebsdrehmoment des (z. B. 50) wirksam wird. Stufenwechselgetriebes auf eine mit der Erfindung ver-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gleichbare Weise bestimmt, noch erfolgt das Steuern dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung des Einrückens der Kupplungen auf Grund eines ge-