DE2825382A1

DE2825382A1 - Steuerschaltung fuer ein automatisches schaltgetriebe

Info

Publication number: DE2825382A1
Application number: DE19782825382
Authority: DE
Inventors: John Saxon Ivey; Alan Leonard Miller
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1978-12-21
Also published as: IT1158749B; IT7824421A0; US4131036A; NL7806281A; DE2825382C2; SE438364B; JPS545168A; AU3685478A; CA1108726A; AU521770B2; GB1600475A; SE7806573L; JPS6160302B2

Description

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Zusammenfassung

Es wird eine Steuerschaltung für ein automatisches Schaltgetriebe angegeben. Das Schaltgetriebe hat durch hydraulisches Druckmittel betätigbare Reibkupplungen, die durch wahlweises Einrücken und Ausrücken die verschiedenen Gänge des Schaltgetriebes vorgeben. Die Steuerschaltung schließt eine Regelschleife zwischen einem Wandler, der ein dem Abtriebswellendrehmoment des Getriebes zugeordnetes elektrisches Signal erzeugt und zwei Steuerventilen, welche den Druck steuern, mit dem die Reibkupplungen beaufschlagt sind. Ein Reaktionsdrehmomentrechner ist zwischen den Wandler und einen logischen Steuerkreis geschaltet. Der letztere/erzeugt logische Befehlssignale, welche das Arbeiten der verschiedenen Komponenten der die Regelschleife schließenden Steuerschaltung vorgeben. Innerhalb der Steuerschaltung wird ein Referenzrampensignal für das Abtriebswellendrehmoment berechnet, wenn von einem Schaltpunktrechner ein Herabschalten des Getriebes befohlen wird. Es werden ferner Ansteuerkreise für die den Reibungskupplungen zugeordneten Steuerventile verwendet, die in entgegengesetzter Richtung arbeitend das Einrücken bzw. Ausrücken der beiden Reibungskupplungen in Abhängigkeit von einem Fehlersignal steuern, welches durch Vergleich des Ausgangssignales des das Abtriebswellendrehmoment messenden Wandlers und des Referenzrampensignales erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein sauberes Schalten des Getriebes erhalten.

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Es sind schon verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen und gebaut worden, welche dazu dienen, den Gangwechsel bei automatischen Schaltgetrieben zu steuern. Üblicherweise erfolgt dies unter Verwendung einer hydraulischen Anlage mit einer hydromechanischen Steuerventilanordnung, durch welche der Druck unterschiedlich eingestellt wird, mit welchem verschiedene Reibkupplungen des Getriebes beaufschlagt sind. Auf diese Weise werden jeweils gewünschte unterschiedliche Teile eines Planetengetriebes verblockt bzw. freigegeben.

Es sind schon viele Foiachungsarbeiten durchgeführt worden, um die Qualität des Schaltvorganges zu optimieren. In der Regel ist es nicht wünschenswert, wenn der Schaltvorgang sehr kurz dauert. Dies führt nämlich zu einem Ruck infolge der raschen Änderung in der Fahrzeugbeschleunigung. Dieser Ruck ist sehr gut wahrnehmbar und wird von den meisten Fahrern als unerwünscht empfunden. Wird die Schaltzeit über eine zu lange Zeitspanne ausgedehnt, so werden die Reibelemente der Reibkupplungen zu stark verschlissen. Dies gilt auch für andere Bestandteile des Schaltgetriebes. Die optimale Qualität des Schaltvorganges erhält man somit irgendwo zwischen der zu kurzen Dauer des Schaltvorganges, bei der man unerwünschte Rucke spürt, und bei einer zu großen Dauer des Schaltvorganges, welche zu unerwünschtem Verschleiß von Getriebeteilen führt.

Eine erhebliche Verbesserung bei der Steuerung des Gangwechsels von automatischen Getrieben wird mit einer Steuervorrichtung er-

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halten, bei der die Erregung des einrückenden Kupplungsteiles geregelt wird, während das ausrückende Reibkupplungsteil in einer Freilaufkupplung angeordnet ist, die automatisch ausrückt. Die Steuerung beschränkt sich somit auf die präzise Bewegungsregelung des einrückenden Kupplungselementes, wenn das Schaltgetriebe ein Planetengetriebe mit drei Hauptbaugruppen ist.

Bei bekannten Schaltgetrieben wird üblicherweise eine steuerbare Reibkupplung verwendet, die parallel zu der Freilaufkupplung geschaltet ist. Ein richtiges Synchronisieren des Schaltvorganges, bei dem die eine Reibkupplung ausgerückt wird und die andere Reibkupplung eingerückt wird, wird hierdurch jedoch erschwert. Dies gilt insbesondere beim Herabschalten des Getriebes. Hat dann die Drehzahl des Motors noch nicht auf den richtigen Wert zugenommen, so erhält man ein fehlerhaftes Schalten.

Durch die Erfindung soll daher eine elektronische Steuerschaltung für das Herabschalten eines automatischen Schaltgetriebes geschaffen werden, mit der eine einfache und trotzdem präzise Steuerung für die einrückende Reibkupplung und für die ausrückende Reibkupplung erhalten wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuerschaltung gemäß Anspruch 1 .

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung sorgt für einen ruckfreien Gangwechsel, insbesondere ein ruckfreies Herabschalten eines auto-

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matischen Schaltgetriebes. Hierzu ist ein Wandler vorgesehen, welcher das an der Abtriebswelle des Getriebes bereitgestellte Drehmoment mißt und ein sich entsprechend änderndes Ausgangssignal
bereitstellt. Durch ein erstes Steuerventil wird die Druckmittelbeaufschlagung der einrückenden Reibkupplung gesteuert, während
zur Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung der ausrückenden
Reibkupplung ein zweites Steuerventil vorgesehen ist. In der
Steuerschaltung wird ein Fehlersignal erzeugt, welches sowohl zur Ansteuerung des ersten Steuerventiles als auch zur Ansteuerung
des zweiten Steuerventiles verwendet wird. Ein eine Regelschleife bildender Reglerkreis ist zwischen den Wandler und die Steuerventile geschaltet. Er enthält das Ausgangssignal des das Abtriebswellendrehmoment messenden Fühlers und erzeugt seinerseits die
Signale, die zum Ansteuern der beiden Steuerventile benötigt werden, wobei sich diese beiden Signale in Abhängigkeit vom Abtriebswellendrehmoment ändern.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerschaltung ist ein logischer Steuerkreis zusätzlich vorgesehen, welcher die erforderlichen Befehlssignale erzeugt, mit denen der Reglerkreis beaufschlagt wird, um seinerseits die einrückende Reibkupplung und die ausrückende Reibkupplung betätigen zu können. Dies erfolgt dadurch, daß ein Referenzrampensignal für das Abtriebswellendrehmoment erzeugt wird, wenn ein
Herabschalten erfolgen soll. Ferner ist für eine jede der Reibkupplungen eine gesonderte Treiberschaltung vorgesehen, und die
Treiberschaltungen sprechen in entgegengesetzter Richtung auf das

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Fehlersignal an, das durch Vergleich des Ausgangssignales des das Abtriebswellendrehmoment messenden Fühlers und des Referenzrampens ignales erzeugt wird. Auf diese Weise wird die Bewegung der Reibkupplungen so gesteuert daß das Abtriebswellendrehmoment dem Referenzrampensignal folgt, bis die richtige Drehzahl des Motors erreicht wird und das niederere übersetzungsverhältnis voll eingestellt ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Steuerschal

tung für ein automatisches Schaltgetriebe;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Drehzahl

und des bereitgestellten Drehmomentes während&ines Schaltvorganges ;

Fig. 3 eine Tabelle, in welcher die Bewegungsrichtung

der Reibkupplungen zu verschiedenen Zeitpunkten während des in Fig. 2 gezeigten Schaltvorganges angegeben sind.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung für ein automatisches Schaltgetriebe 2o, das schematisch im unteren rechten Teil von Fig. 1 gezeigt ist.

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Das Schaltgetriebe 2o ist ein Planetengetriebe und hat ein mit dem Fahrzeugmotor verbundene Eingangswelle 41 und eine mit der Kardanwelle verbindbare Abtriebswelle 42. Mit der Eingangswelle 41 ist ein Sonnenrad 21 drehfest verbunden. Über die Eingangswelle 41 wird somit das Sonnenrad 21 vom Fahrzeugmotor angetrieben. Mit dem Sonnenrad 21 kämmt eine Mehrzahl von Planetenrädern 22, welche um das Sonnenrad 21 umlaufen und sich darüber hinaus um ihre eigenen Achsen drehen. Ein Planetenradtäger 23 ist mit der Abtriebswelle 42 verbunden. Auf ihm sind die Planetenräder 22 drehbar gelagert. Außerhalb der Planetenräder 22 ist ein Zahnkranz 24 angeordnet, der auf seiner inneren Oberfläche mit Zähnen versehen ist, welche mit den Zähnen der Planetenräder kämmen, wenn diese bezüglich des Zahnkranzes 24 umlaufen. Wird das Sonnenrad 21 angetrieben und der Zahnkranz 24 stationär gehalten, so erhält man das Abtriebsdrehmoment am Planetenradträger 23 und der Abtriebswelle 42.

Eine erste, als Bremse ausgebildete Reibkupplung 25 kann eine Verbindung zwischen einem gehäusefesten Getriebeteil und dem Zahnkranz 24 herstellen. Eine zweite Reibkupplung 26, die ebenfalls nur schematisch wiedergegeben ist, kann im eingerückten Zustand den Zahnkranz

24 und das Sonnenrad 21 drehfest miteinander verbinden.

Ist der Zahnkranz 24 mit dem Getriebegehäuse über die Reibkupplung

25 verblockt, so laufen die Planetenräder 22 um, wenn das Sonnenrad 21 angetrieben wird.Man erhält dann an der Abtriebswelle 42 ein entsprechend der Drehzahluntersetzung erhöhtes Abtriebsdrehmoment.

d.h. Soll das Übersetzungsverhältnis geändert werden, soll das Schalt-

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getriebe von einem Gang in einen anderen geschaltet werden, so erfolgt dies dadurch, daß man die Reibkupplung 25 ausrückt, wodurch der Zahnkranz 24 freigegeben wird, und daß man den Zahnkranz 24 mit dem Sonnenrad 21 verblockt, was über die Reibkupplung 26 erfolgt. Man erhält dann eine direkte Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle (zweites Übersetzungsverhältnis mit dem Wert 1:1). Natürlich kann man weitere Planetenradsätze und Zahnkränze vorsehen, um eine größere Anzahl unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse bei einem automatischen Schaltgetriebe zu erhalten.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Wandler 44 der Abtriebswelle 42 zugeordnet, welcher das übertragene Drehmoment an der abtriebsseitigen Verbindung des Schaltgetriebes mißt und ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das sich in Abhängigkeit vom Abtriebswellendrehmoment ändert. Dieses Ausgangssignal wird auf zwei Leitungen 45,46 abgegeben.

Ein zu einer geschlossenen Regelschleife gehörender Reglerkreis 47 enthält eine Mehrzahl verschiedener Bauteile, die später noch genauer beschrieben werden und auf einer Leitung 48 ein Fehlersignal bereitstellen. Letzteres ändert sich sowoh]/Ln Abhängigkeit des Ausgangssignales des Wandlers 44, das dem Abtriebswellendrehmoment zugeordnet ist und über die Leitung 46 erhalten wird, als auch in Abhängigkeit einer Mehrzahl logischer Befehlssignale, welche über eine Leitung 5o von einem logischen Steuerkreis 51 der Steuerschaltung erhalten werden. Das auf der Leitung 48 stehende Fehlersignal

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gelangt über einen Ansteuerkreis 49 und eine Leitung 148 auf einen Impulsbreitenmodulator 52, der ferner über eine Leitung 53 mit einer Mehrzahl logischer Befehlssignale beaufschlagt ist, die von dem logischen Steuerkreis 51 bereitgestellt werden. Das Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators 52 dient zum Erregen einer Wicklung 55 und wird dieser über eine Leitung 54 überstellt. Die Wicklung 55 stellt einen Teil eines elektrohydraulischen Steuerventils 56 dar, dessen Auslaß mit einer Leitung 124 verbunden ist, welche mit dem Betätigungszylinder der Reibkupplung 26 kommuniziert. Eine Leitung 57 ist mit einer nicht gezeigten Druckmittelpumpe verbunden.

Das auf der Leitung 48 stehende Fehlersignal wird ferner über einen Ansteuerkreis 149 und eine Leitung 248 auf einen zweiten Impulsbreitenmodulator 252 gegeben, der zudem über eine Leitung 249 mit einem logischen Befehlssignal LC6b beaufschlagt ist. Das Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators 252 dient zur Erregung einer Wicklung 255 und wird dieser über eine Leitung 254 überstellt. Die Wicklung 255 gehört zu einem elektrohydraulischen Steuerventil 256, dessen Auslaß mit einer Leitung 224 verbunden ist, die ihrerseits mit einem Betätigungszylinder 25A der Reibkupplung 25 kommuniziert.

Ein Reaktionsdrehmomentrechner 6o ist in erster Linie zum Steuern des Heraufschaltens des Schaltgetriebes vorgesehen. Er erhält über die Leitung 45 das dem Abtriebswellendrehmoment zugeordnete Ausgangssignal des Wandlers 44 und erzeugt auf einer Leitung 61 ein simuliertes Reaktionsdrehmomentsignal, mit dem der logische Steuerkreis 51 beaufschlagt ist. Dieses simulierte Reaktionsdrehmoment-

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signal wird beim Heraufschalten des Getriebes verwendet. Der logische Steuerkreis 51 erhält ferner über eine Leitung 62 ein Signal, das einem Schaltpunkt zugeordnet ist und das Abgeben eines Schaltbefehles herbeiführt. Über eine Leitung 63 ist der logische Steuerkreis 51 ferner mit einem Schaltmustersignal beaufschlagt. Diese Schaltmustersignal wird auf der Leitung 63 bereitgestellt, wenn der Fahrer den Wählhebel des automatischen Schaltgetriebes in eine bestimmte Stellung stellt, z.B. die Stellung "parken", "rückwärts", "neutral", "vorwärts" usw. Durch Betätigung dieses Wählhebels wird der Schaltzustand eines nicht gezeigten Steuerventiles g<äidert, und hierdurch erfährt die elektronische Steuerschaltung, welches der Steuerventile betätigt werden soll. Das auf der Leitung 62 stehende Schaltpunktsignal wird von einer nicht dargestellten Einheit erzeugt, die immer dann ein Signal bereitstellt, wenn ein Heraufschalten oder ein Herunterschalten des Getriebes eingeleitet werden soll. Zur Erzeugung dieses Signals sind elektronische Schaltungen bekannt. Zur Erläuterung genügt hier, daß man die Leitung 62 als eine Einrichtung zum Erzeugen eines Schaltpunktsignals betrachten kann und die Leitung 63 als eine Einrichtung zur Erzeugung eines Schaltmustersignals ansehen kann. Der logische Steuerkreis 51 erhält das Reaktionsdrehmomentsignal, das Schaltpunktsignal und das Schaltmuster signal (eine genauere Erläuterung des Schaltreiter signales ist zum Verständnis des Arbeitms der Steuerschaltung nicht erforderlich) und erzeugt seinerseits eine Mehrzahl logischer Befehlssignale, welche über die Leitungen 5o,53 abgegeben werden. Diese Leitungen sind in ■ Wirklichkeit ganze Kabelbäume. Durch diese Befehlssignale wird das Arbeiten der verschiedenen Bauelemente

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innerhalb des Reglerkreises 47 und das Arbeiten der Impulsbreitenmodulatoren 52,252 gesteuert.

Der Reaktionsdrehmomentrechner stellt auf einer Leitung 71 ferner ein dem gemittelten Abtriebsdrehmoment entsprechendes Signal bereit, das dadurch erhalten wird, daß das dem momentanen Abtriebswellendrehmoment&ntsprechende Ausgangssignal des Wandlers 44 über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg gemittelt wird. Dieses gemittelte Drehmomentsignal wird auf einen adaptiven Rechner 93 gegeben, der seinerseits Ausgangssignale erzeugt, die sich in Abhängigkeit vom mittleren Abtriebswellendrehmoment ändern. Das erste Ausgangssignal des adaptiven Rechners 93 gelangt über Leitungen 92,94 als erstes Befehlssignal auf den Reglerkreis 47. Dieses erste Ausgangssignal hat einen Einfluß auf die Arbeitsweise des Reglerkreises 47. Während eines HeraufSchaltens des automatischen Schaltgetriebes wird die Neigung des Rampensignales geändert, welches die Drehmomentkurve vorgibt, der das Abtriebswellendrehmoment folgen soll;zugleich wird die Verstärkung des Reglerkreises 47 geändert. Bei einem Heraufschalten des automatischen Schaltgetriebes kommt das zweite Ausgangssignal des adaptiven Rechners 93 über eine Leitung 95 auf einen Vorlaufkreis 96, der seinerseits über eine Leitung 1o1 ein Signal an den Impulsbreitenmodulator 52 abgibt. Der Vorlaufkreis 96 sorgt für eine Kompensation des Arbeitens des Steuerventils 56 bezüglich der Zeit, die benötigt wird, um den Kolben zu füllen und die verstreicht, bevor die statische Phase des Schaltens beginnt. Durch den adaptiven Rechner 93 und den Vorlaufkreis 96 wird somit die gesamte Bewegungsregelung

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während des HeraufSchaltens des Schaltgetriebes verbessert. Der Reaktionsdrehmomentrechner 60 hat verschiedene Schaltkreise. Die Leitung 45 ist sowohl mit dem Eingang eines Integrators 65 als auch über eine Leitung 66 mit einem Eingang eines Summierers 67 verbunden. Der Ausgang des Integrators 65 liefert über eine Leitung 68 das integrierte Drehmomentsignal an einen aus passiven Bauelementen bestehenden Multiplizierkreis 7o, durch welchen das auf der Leitung 68 stehende Signal mit dem Faktor 1/T multipliziert wird, wobei T die Zeitspanne darstellt, über welche hinweg die Mittelwertbildung erfolgen soll. Auf diese Weise erhält man auf der Leitung 71 ein Signal, das dem mittleren Abtriebswellendrehmoment zugeordnet ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Integrator 65 mit logischen Befehlssignalen LC2 beaufschlagt, während ein Speicher 72 logische Befehlssignale LC3 erhält. Diese logischen Befehlssignale werden beide von dem logischen Steuerkreis 51 erzeugt, wie später noch genauer beschrieben wird. Am Ausgang des Speichers 72 erhält man dann ein Signal, das dem über die Zeitspanne T gemittelten Abtriebswellendrehmoment entspricht. Dieses Signal wird über eine Leitung 73 auf einen aus passiven Bauelementen aufgebauten Multiplizierer 74 gegeben, indem dieses Signal mit dem Faktor 1/R multipliziert wird. Auf diese Weise erhält man auf der Leitung 75 ein Signal, das dem im Hinblick auf das eingestellte Übersetzungsverhältnis korrigierten mittleren Abtriebswellendrehmoment entspricht. Dieses auf der Leitung 75 stehende Signal gelangt als zweites Eingangssignal auf den Summierer 67. Dieser stellt dann auf der Leitung 61 das simulierte Reaktionsdrehmomentsignal bereit, mit dem der logische

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Steuerkreis 51 beaufschlagt ist.

Der Reaktionsdrehmomentrechner 6o ist als aus schematisch dargestellten analogen Bauelementen aufgebaut dargestellt, die so zusammengeschaltet sind, daß man auf der Leitung 61 ein Reaktionsdrehmoment signal erhält, das während eines Heraufschaltvorganges in Abhängigkeit von dem gemessenen momentanen Abtriebsdrehmoment, dem das Signal auf der Leitung 45 zugeordnet ist, geändert wird. Dies erfolgt mit dem gezeigten Integrator, dem Speicher und den eine Division bewerkstelligenden Multiplizierkreisen und dem Summierer. Es versteht sich, daß stattdessen ein Mikroprozessor oder andere digitale Schaltkreise verwendet werden können,um auf der Leitung 61 ein Reaktionsdrehmomentsignal zu erzeugen, das von dem gemessenen momentanen Drehmomentsignal auf der Leitung 45 abhängt. Die Bezeichnungen "Reaktionsdrehmomentrechner" und "Adaptiver Rechner", wie sie in der vorliegenden Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet werden, umfassen sowohl analoge als auch digitale Ausführungsformen derartiger Rechner.

Ein Schaltpunktrechner 77 überstellt über die Leitung 62 immer dann ein Signal an den logischen Steuerkreis 51, wenn ein Schaltbefehl abgegeben werden soll. Es ist ferner ein Schaltmusterwähler 78 mit einem vom Fahrer betätigbaren Wählhebel vorgesehen, welcher das auf der Leitung 63 stehende Schaltmustersignal für den logischen Steuerkreis 51 erzeugt.

Das auf der Leitung 46 stehende elektrische Signal, das ebenfalls

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dem momentanen Abtriebswellendrehmoment entspricht, wird in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise auf den Reglerkreis 47 gegeben. Dort gelangt es zunächst auf ein insgesamt mit 8o bezeichnetes Rückkoppelfilter. Dort durchläuft das Signal ein erstes passives Bauelement 81 und ein aktives Bauelement 82. Parallel zum aktiven Bauelement 82 ist ein passives Bauelement 83 geschaltet. Die passiven Bauelemente, die in der Zeichnung durchgehend durch kreisförmige Symbole wiedergegeben sind,. z.B. die Bauelemente 81,83, können z.B. einfach durch e±en Festwiderstand oder einen einstellbaren Widerstand gebildet sein. Das Rückkoppelfilter 8o stellt auf einer Leitung 84 ein gefiltertes Ausgangssignal bereit, das sowohl auf den Eingang eines Speichers 85 gegben wird als auch (über eine Leitung 86) auf einen der Eingänge eines Summierers 87 gegeben wird. Dieser ist zugleich mit einem zweiten und einem dritten Eingangssignal beaufschlagt. Das zweite Eingangssignal wird über eine Leitung 88 vomSpeicher 85 erhalten, der nicht nur mit dem auf der Leitung 84 stehenden gefilterten Ausgangssignal des Rückkoppelfilters , sondern auch mit einem logischen Befehlssignal LC5 beaufschlagt ist, wenn ein Heraufschalten von dem logischen Steuerkreis 51 befohlen wird. Die logischen Befehlssignale, die vom logischen Steuerkreis 51 abgegeben werden, sind in der Zeichnung LC1-LC5 bezeichnet. Es handelt sich dabei jeweils um die Arbeitsweise von Bauelementen steuernde Signale. Diese Befehlssignale werden in vorgegebener Aufeinanderfolge abgegeben und steuern die Arbeitsweise nicht im logischen Steuerkreis 51 angeordneter Bauelemente während des HeraufSchaltens, sie stellen also keins Informationen enthalten-

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den Signale oder Eingangssignale für diese Bauelemente dar. Der Summierer 87 erhält sein drittes Eingangssignal über eine Leitung 9o von einem ein aktives Bauelement aufweisenden Integrator 91· Dieser ist so beschaltet, daß er ein rampenförmig geneigtes Signal in Abhängigkeit vom Pegel desjenigen Signales erzeugt, das über eine Leitung 92 vom adaptiven Rechner 93 erhalten wird. Der das Rampensignal veränderlicher Neigung erzeugende Integrator 91 erhält zugleich entweder ein logisches Befehlssignal LC5 oder ein logisches Befehlssignal LC7. Der Summierer 87 erhält ferner über eine Leitung 432 ein "Stufen"-Eingangssignal, wie später bei der Beschreibung des Herabschaltens des Getriebes noch näher dargelegt werden wird. Der Integrator 87 erhält somit über die Leitung 86 das Rückkoppelsignal und über Leitungen 88,9o,432 Rampensignale, die alle zusammengenommen als "Eingangsbefehlsignale" bezeichnet werden.

Der adaptive Rechner 93 enthält seinerseits verschiedene Schaltkreise, von denen jeder über die Leitung 71 das vom Reaktionsdrehmomentrechner 6o abgegebene Signal erhält, das dem über die Zeitspanne T gemittelten Abtriebswellendrehmoment entspricht. Das momentane Abtriebswellendrehmoment ändert sich infolge von Drehzahländerungen des Motors, infolge von Torsionsschwingungen, infolge von Radschlupf und anderen Unregelmäßigkeiten des Fahrzeugbetriebs. Infolge dessen muß ein gemitteltes Signal erzeugt werden, um ein fehlerhaftes Arbeiten der Steuerschaltung zu verhindern. Dieses gemittelte Signal muß innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls während eines Schaltvorgangs bereitgestellt werden. Ausgehend von

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dem auf der Leitung 71 stehenden gemittelten Abtriebswellendrehmoment signal und der im Rechner gespeicherten Information wird ein Pegelsignal auf der Leitung 92 erzeugt, durch welches das Drehmoment innerhalb der Zeitspanne, in der geschaltet wird, geregelt wird. Dies erfolgt im wesentlichen dadurch,daß das auf der Leitung 92 stehende Signal die Steigung des Rampensignales vorgibt, das vom Integrator 91 erzeugt wird. Dieses Rampensignal dient als Referenzsignal für das gewünschte Abtriebswellendrehmoment. Der adaptive Rechner 93 erzeugt ferner auf einer Leitung 94 ein Signal, das zur Verstärkungsregelung verwendet wird. Ein drittes Ausgangssignal, das zum Heraufschalten des Getriebes verwendet wird, wird auf einer Leitung 95 bereitgestellt, die ihrerseits mit dem Vorlaufkreis 96 verbunden ist. Der zum Heraufschalten des Getriebes dienende Vorlaufkreis 96 enthält ein erstes passives Bauelement 97, ein aktives Bauelement 98 und ein ausgangsseitiges aktives Bauelement 1oo. Das aktive Bauelement 98 ist nicht nur mit dem vom passiven Bauelement 97 bereitgestellten Signal beaufschlagt, sondern erhält zugleich auch noch ein logisches Befehlssignal LC4. Das ausgangsseitige aktive Bauelement 1oo erzeugt auf einer Leitung 1o1 ein kombiniertes Vorlaufsignal. Über das aktive Bauelement 98 ist ein zur Rückkopplung dienendes passives Bauelement 1o2 geschaltet, und ferner ist eine direkte Signalverbindung von der Eingangsseite des passiven Bauelementes 97 zu einem der Eingänge des als Differenzverstärker gezeigten aktiven Bauelementes 1oo vorgesehen (Leitung 1o3). Der Vorlaufkreis dient also zur Erzeugung eines simulierten Vorlaufsignales auf der Leitung 1o1, das beim Heraufschalten verwendet wird und durch welches die zeitliche

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Verzögerung kompensiert wird, die zum Füllen des Kolbenvolumens der Reibkupplungen benötigt wird.

Das Ausgangssignal des Vorlaufkreises 96 gelangt über die Leitung 1o1 auf ein weiteres aktives Bauelement 1o4, das als Schalter arbeitet, der geschlossen wird, wenn eine Steuerklemme des aktiven Bauelementes 1o4 mit einem logischen Befehlssignal LC4 beauf-, schlagt wird. Auf diese Weise erhält man über eine Leitung 1o5 ein dem Impulsbreitenmodulator 52 während eines HeraufSchaltens übermitteltes Ausgangssignal. Der Impulsbreitenmodulator 52 erhält also vier Eingangssignale: über die Leitungen 48,148 das vom Reglerkreis abgegebene Fehlersignal in durch den Ansteuerkreis 49 modfizierter Form; das auf der Leitung 1o5 stehende vorlaufkompensierende Signal; und die logischen Befehlssignale LC1 und LC2, die von dem logischen Steuerkreis 51 bereitgestellt werden.

Die oben beschriebene Steuerschaltung ist eine Verkörperung einer besonders vorteilhaften Methode zum Steuern zweier Reibkupplungen beim Herabschalten eines automatischen Schaltgetriebes. Diese Methode eignet sich besonders gut zur Realisierung mittels elektronischer Steuerschaltungen des Typs, wie er obenstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Teile der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung, die in besonderer Weise zum Herabschalten des Getriebes beitragen, werden nun genauer beschrieben. Es versteht sich, daß einige der beschriebenen und in der Zeichnung gezeigten Baugruppen eine spezielle Ausführungsform der Erfindung darstellen und zusammen mit anderen elektronischen Bauteilen ver-

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wendet werden können oder aus anderen elektronischen Bauteilen aufgebaut werden können, um die gewünschte Arbeitsweise zu erhalten. Die zum Herabschalten eines automatischen Schaltgetriebes verwendete Steuerschaltung kann ihrem Konzept nach auch für andere Schaltvorgänge verwendet werden. Es versteht sich, daß die Darstellung in Fig. 1 der Zeichnung nur zu Erläuterungszwecken auf das Herabschalter eines Schaltgetriebes abhebt.

Auf der Leitung 48 steht ein Steuersignal, das von dem Impulsbreitenmodulator 52 und 252 zum Einrücken bzw. Ausrücken der Reibkupplungen 25,26 verwendet wird. Zwischen die Leitungen 48,148 ist der Ansteuerkreis 49 geschaltet, während zwischen den Impulsbreitenmodulator 252 und die Leitung 48 der Ansteuerkreis 149 geschaltet ist. Der Ansteuerkreis 49 enthälteinen Verstärker 4o2 mit steuerbarem Verstärkungsfaktor, der Ansteuerkreis 149 einen Verstärker 4o4 mit steuerbarem Verstärkungsfaktor. Im Ansteuerkreis 149 ist in Reihe zum Eingang des Verstärkers 4o4 ein Inverter 4o6 geschaltet, durch welchen das auf der Leitung 48 stehende Signal invertiert wird.

Die Steuerschaltung enthält ferner einen oben rechts in Fig. 1 gezeigten Herabschalt-Steuerkreis 41 ο, der über eine Leitung 412 mit dem logischen Steuerkreis 51 verbunden ist. Der Herabschaltsteuerkreis 41o weist einen Komparator 414 auf, dessen eine Eingangsklemme mit einer einstellbaren Spannungsquelle 416 verbunden ist. Der Herabschaltsteuerkreis 41o hat ferner ein logisches Bauelement 418, das über eine Leitung 42o mit dem Ausgang des Komparators 414 ver-

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bunden ist. Auf einer Leitung 422 wird das Ausgangssignal des !Comparators 414 als Befehlssignal LC7 für andere Schaltungsteile bereitgestellt. Ein Speicher 411 ist mit der Leitung 71 und der Leitung 412 verbunden. Der Ausgang des Speichers 411 ist über eine Leitung 413 mit der zweiten Eingangsklemme des !Comparators 414 verbunden. Das logische Bauelement 418 ist ein NAND-Glied, d.h. es erzeugt ein Ausgangssignal auf einer ihm zugeordneten Ausgangsleitung 249, wenn auf einer der beiden eingangsseitig mit ihm verbundenen Leitungen 412 oder 42o ein Signal steht. Liegt dagegen auf beiden mit seinen Eingängen verbundenen Leitungen 42o, 412 ein Signal, so ist das auf der Leitung 249 bereitgestellte Ausgangssignal, welches das Befehlssignal LC6b ist, Null.

Die Leitung 422 ist mit dem Integrator 91 des Rampengenerators, dem Speicher 85, dem Schalter 43o und dem adaptiven Rechner 93 verbunden. Auf der Leitung 412 steht ein logisches Befehlssignal LC6a, mit dem der Herabschalt-Steuerkreis 41 ο beaufschlagt ist. Über eine Leitung 429 ist der adaptive Rechner 93 mit dem Schalter 43o verbunden, der seinerseits über die Leitung 432 mit dem Summierer 87 verbunden ist. Auf der Leitung 249 wird das hierauf stehende logische Befehlssignal LC6b auch auf den Impulsbreitenmodulator 252 gegeben. Auf der Leitung 422 steht das von dem Herabschalt-Steuerkreis 41 ο erzeugte logische Befehlssignal LC7, mit dem der Integrator 91 und der adapti/e Rechner 92 beaufschlagt sind.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Motordrehzahl und des übertragenen Drehmomentes beim Herabschalten des automatischen

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Schaltgetriebes. Die mit R bezeichnete Gerade stellt das Rampensignal dar, welches teilweise unterhalb und teilweise oberhalb des vom Wandler 44 abgegebenen Drehmomentsxgnales liegt.

Fig. 3 zeigt eine Tabelle, in welcher die Ausgangssignale der Ansteuerkreise 49 bzw. 149 vorzeichenmäßig angegeben sind. Diese Ausgangssignale sind dort mit C bzw. B bezeichnet und geben zugleich die Bewegungsrichtung der zugeordneten Reibkupplung wieder.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, folgt,das Abtriebswellendrehmoment während des eigentlichen Schaltvorganges im wesentlichen dem Rampensignal R und wächst erst nach dem Zeitpunkt t, auf den dem größeren Übersetzungsverhältnis entsprechenden größeren Wert an.

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Claims

Patentansprüche

./ Das Schalten von einem Gang in einen anderen steuernde elektronische Steuerschaltung für ein automatisches Schaltgetriebe, welches^in Eingangsteil und ein Abtriebsteil sowie eine erste steuerbare Reibkupplung und eine zweite steuerbare Reibkupplung aufweist, die durch Änderung eines Strömungsmitteldruckes, mit dem sie beaufschlagt sind, betätigbar sind, gekennzeichnet durch einen Wandler (44), der ein elektrisches Ausgangssignal bereitstellt, welches dem Abtriebsdrehmoment des Schaltgetriebes zugeordnet ist; durch ein erstes Steuerventil (56), das in die Speiseleitung zur ersten Reibkupplung (25) geschaltet ist und die Druckmittelzufuhr zur letzteren steuert; durch ein zweites Steuerventil (256), das in die Speiseleitung zur zweiten Reibkupplung (26) geschaltet ist und die Druckmittelzufuhr zur letzteren steuert; durch einen ersten Impulsbreitenmodulator (52), der zur Ansteuerung mit dem ersten Steuerventil (25) verbunden ist, und einen zweiten Impulsbreitenmodulator (252), der zur An-

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steuerung mit dem zweiten Steuerventil (2 6) verbunden ist; durch einen eine geschlossene Schleife aufweisenden Regelkreis (47), der zwischen den Wandler (44) und die Impulsbreitenmodulatoren (52,252) geschaltet ist und einen Schaltkreis (91-93) aufweist, welcher eine Herabschalt-Rampenspannung für das Abtriebswellendrehmoment erzeugt, wenr>er mit einem Steuersignal für ein Herabschalten beaufschlagt wird, und der das elektrische Ausgangssignal des Wandlers (44) als Rückkoppelsignal erhält und die Abweichung von der Rampenspannung in Form eines Fehlersignales bereitstellt, mit dem die beiden Impulsbreitenmodulatoren (52, 2 52) angesteuert werden; und durch einen zwischen den Regelkreis (47) und den zweiten Impulsbreitenmodulator (252) geschalteten Inverter (4o6), welcher sicherstellt, daß die beiden Impulsbreitenmodulatoren (52,252) in entgegengesetzter Richtung gemäß dem Fehlersignal angesteuert werden, so daß dann die Reibkupplungen (25,26) derart betätigt werden, daß das Abtriebswellendrehmoment der Herabschalt-Rampenspannung folgt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Herabschalt-Steuerkreis vorgesehen ist (41o) , welcher auf ein von einem logischen Steuerkreis (51) bereitgestelltes Schaltsignal ansprechend ein Einrücksignal (LC6b) bereitstellt, durch welches der zweite Impulsbreitenmodulator (252) derart aktiviert wird, daß ein Einrücken der zweiten Reibkupplung (26) eingeleitet wird, wodurch dann das Herabschalten selbst eingeleitet wM.

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3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Herabschalt-Steuerkreis (41 ο) einen Komparator (414) aufweist, der zugleich ein Herabschaltsignal (71) erhält, das dem Abtriebswellendrehmoment zugeordnet ist, und welcher auf einen Abfall des Abtriebswellendrehmomentes vorgegebener Größe derart anspricht, daß er einen Signalkreis (LC7) öffnet, wodurch der als geschlossene Schleife ausgebildete Reglerkreis (47) in den Ausgangszustand für ein Herabschalten gebracht wird und wodurch das Einrücksignal unterbrochen wird, durch welches der zweite Impulsbreitenmodulator (252) aktiviert wird.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Reaktionsdr ehmomen tr echner (6o), der mit dem vom Wandler (44) bereitgestellten, dem Abtriebswellendrehmoment zugeordneten elektrischen Signal beaufschlagt ist und mit dem logischen Steuerkreis (51) verbunden ist, der seinerseits eingangsseitig mit dem Reaktxonsdrehmomentrechner (6o) verbunden ist und eine Mehrzahl logischer Befehlssignale bereitstellt, mit denen der als geschlossene Schleife ausgebildete Reglerkreis (47) beaufschlagt wird und der Herabschaltsteuerkreis (41o) beaufschlagt wird, wenn ein Reaktionsdrehmomentsignal erhalten wird.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine variable Verstärkungsregelung (4o2-4o4), die zwischen dem Reglerkreis (47) und sowohl dem ersten Impulsbreitenmodulator (52) als auch dem zweiten Impulsbreitenmodulator (252) vorgesehen ist, und durch einen adaptiven£echner (93) , der mit dem Herabschaltsignal

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beaufschlagt ist und mit den beiden Verstärkungsregelungen verbunden ist und dazu dient, die Verstärkung für das Herabschalten auf ein vorgegebenes Verhältnis einzustellen, wenn ein Herabschaltsignal erhalten wird.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als geschlossene Schleife ausgebildete Reglerkreis (47) einen Summierer (87) aufweist, daß ein Rampengenerator (91) mit dem Summierer (87) verbunden ist, der das Herabschalt-Rampensignal bereitstellt, und daß mit dem Summierer (87) ferner ein Schalter verbunden ist, durch welchen der Drehmomentpegel des Rampensignales einstellbar ist.

7. Steuerschaltung zum Steuern des Gangwechsels eines automatischen Schaltgetriebes, das eine erste steuerbare Reibkupplung und eine zweite steuerbare Reibkupplung aufweist, welche durch Änderung der Druckbeaufschlagung schaltbar sind, gekennzeichnet durch einen Wandler (44), der das Abtriebswellendrehmoment ermittelt und ein entsprechend veränderliches elektrisches Ausgangssignal bereitstellt; durch ein erstes Steuerventil (56), das in eine Speiseleitung zur ersten Reibkupplung (25) geschaltet ist und dazu dient, dessen Druckmittelbeaufschlagung zu steuern; durch ein zweites Steuerventil (256), das in die Speiseleitung zur zweiten Reibkupplung (26) geschaltet ist und dazu dient, deren Druckmittelbeaufschlagung zu steuern; duidi eine erste Betätigungseinrichtung (52) und eine zweite Betätigungseinrichtung (252)

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für das erste bzw. zweite Steuerventil (56 bzs. 256), welche Steuersignale zur Vorgabe des Arbeitens der Steuerventile bereitstellen; durch einen als geschlossene Schleife ausgebildeten Reglerkreis (47), der zwischen den Wandler (44) und die erste Betätigungseinrichtung geschaltet ist und einen Kreis zur Erzeugung eines Herabschaltrampensignales für das Abtriebswellendrehmoment aufweist, der durch ein Herabschaltsignal aktivierbar ist, wobei der Reglerkreis das elektrische Signal des Wandlers (44) als Rückkoppelsignal erhält und ein Fehlersignal bereitstellt, das die Abweichung vom Herabschaltrampensignal darstellt und zur Steuerung der Arbeitsweise der ersten und zweiten Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit vom Fehlersignal dient; und durch einen Inverter (4o6), der zwischen den Reglerkreis (47) und die erste oder zweite Betätigungseinrichtung geschaltet ist und das Fehlersignal invertiert, so daß die erste und die zweite Betätigungseinrichtung in entgegengesetztem Sinne auf das Fehlersignal ansprechen und die Reibkupplungen derart betätigt werden, daß das Abtriebswellendrehmoment dem Herabschalt-Rampensignal nachgeführt wird.

8. Steuerschaltung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Herabschaltsteuerkreis (41o), der durch ein von einem logischen Steuerkreis (51) bereitgestelltes Herabschaltsignal derart anspricht, daß er ein Einrücksignal zum Aktivieren der zweiten Betätigungseinrichtung (252) bereitstellt, durch welches ein Einrücken der zweiten Reibkupplung (26) herbeigeführt wird.

bewirkt wird, durch welches dann in der Folge ein Herabschalten des Getriebes/

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9. Steuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Herabschaltsteuerkreis (41o) einen Komparator (414) aufweist,der zugleich mit einem Herabschaltsignal beaufschlagt ist, welches dem Abtriebswellendrehmoment zugeordnet ist, und welcher bei Abfall des Abtriebswellendrehmomentes um einen vorgegebenen Betrag einen Signalkreis öffnet, wodurch der Reglerkreis (47) in den Ausgangszustand für ein Herabschalten gebracht wird und das Anlegsignal für die zweite Betätigungseinrichtung (252) unterbrochen wird.

1o. Steuerschaltung zum Steuern des Gangwechsels eines Getriebes, welches eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung aufweist, welche durch Änderung ihrer Druckmittelbeaufschlagung betätigbar sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44) zum Ermitteln des an der Abtriebswelle des Getriebes bereitgestellten Drehmomentes, welche ein elektrisches Signal bereitstellt, das sich in Abhängigkeit vom Abtriebswellendrehmoment ändert; durch ein erstes Steuerventil (56), das in die Speiseleitung für die erste Kupplung (25) geschaltet ist und die Druckmittelzufuhr zur letzteren steuert; durch ein zweites Steuerventil (256) , das in die Speiseleitung zur zweiten Kupplung (26) geschaltet ist und die Druckmittelzufuhr zur letzteren steuert; durch eine erste Betätigungseinrichtung (52), die die Aktivierung des ersten Steuerventiles (56) steuert, und eine zweite Betätigungseinrichtung (252), welche die Aktivierung des zweiten Steuerventiles (2 56) steuert; durch einen eine geschlossene Schleife bildenden Reglerkreis (47), welcher zwischen den Dreh-

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momentfühler (44) und die Betätigungseinrichtungen (52,252) geschaltet ist und ein Herabschalt-Rampensignal für das Abtriebswellendrehmoment bereitstellt, wenn er mit einem Herabschaltsignal beaufschlagt wird, und welcher das Ausgangssignal des Abtriebsdrehmomentfühlers als Rückkoppelsignal erhält und ein die Abweichung vom Rampensignal darstellendes Fehlersignal erzeugt, gemäß dem die erste Betätigungseinrichtung und die zweite Betätigungseinrichtung angesteuert werden, wobei die Betätigungseinrichtungen die Kupplungen in Abhängigkeit vom Fehlersignal so betätigen, daß die Kupplungen in entgegengesetztem Sinne gemäß dem Fehlersignal betätigt werden und auf diese Weise das Abtriebswellendrehmoment dem Herabschalt-Rampensignal nachgeführt wird.

11. Steuerschaltung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Herabschalt-Steuerkreis (41 ο) auf ein von einem logischen Steuerkreis (51) bereitgestelltes Herabschaltsignal ansprechend ein Einrücksignal zur Aktivierung der zweiten Betätigungseinrichtung (252) bereitstellt, wodurch das Einrücken der zweiten Kupplung in Gang gesetzt wird und demzufolge das Herabschalten eingeleitet wird.

12. Verfahren zum Wechseln der Gänge eines zwischen dem Motor eines Fahrzeuges und der Kraftübertragung angeordneten Schaltgetriebes, bei dem zwei im Getriebe angeordnete Kupplungen gesteuert werden, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:

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Messen des an der Abtriebswelle des Getriebes bereitgestellten Abtriebsdrehmomentes; Erzeugen eines Rückkoppelsignales, das sich in Abhängigkeit vom Abtriebsdrehmoment ändert; Herstellen eines Referenzrampensignales für das Drehmoment; ständiges Vergleichen des Rückkoppelsignales mit dem Referenzrampensignal und Bildung eines Fehlersignales gemäß diesem Vergleich während der gesamten Dauer des Wechselnides Ganges; Vorsehen einer Betätigungseinrichtung, welche dem Fehlersignal gemäß arbeitet und die Kupplungen ansteuert; und Anordnen der Betätigungseinrichtungen und der Kupplungen derart, daß eine der Kupplungen in Einrückrichtung bewegt wird und die andere der Kupplungen in Ausrückrichtung bewegt wird, jeweils in Abhängigkeit vom Fehlersignal, so daß das Abtriebswellendrehmoment dem Referenzrampensignal für das Drehmoment während des Schaltvorganges folgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die nachstehenden Verfahrensschritte: Erzeugen eines Fehlersignales, das positiv ist, wenn das Abtriebswellendrehmoment größer ist als das Referenzrampensignal, und negativ ist, wenn das Abtriebswellendrehmoment kleiner ist als das Referenzrampensignal; und Ansteuern der Kupplungen durch die Betätigungseinrichtungen derart, daß die eine in Einrückrihtung und die andere in Ausrückrichtung bewegt wird, wenn das Fehlersignal positiv ist, und die zweite Kupplung in Einrückrichtung und die erste Kupplung in Ausrückrichtung bewegt wird, wenn das Fehlersignal negativ ist.

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14. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die nachstehenden Verfahrensschritte: Erzeugen eines Fehlersignales, das einen ersten Wert annimmt, wenn das Abtriebswellendrehmoment größer ist als das Referenzrampensignal, und einen zweiten Wert annimmt, wenn das Abtriebswellendrehmoment kleiner ist als das Referenzrampensignal; und Aktivieren der Kupplungen durch die zugeordneten Betätigungseinrichtungen derart, daß die erste Kupplung in Einrückrichtung und die zweite Kupplung in Ausrückrichtung bewegtywird, wenn das Fehlersignal den ersten Wert hat, und die zweite Kupplung in Einrückrichtung und die erste Kupplung in Ausrückrichtung bewegt wird, wenn das Fehlersignal seinen zweiten Wert hat.

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