DE2708621A1

DE2708621A1 - Steuerung fuer die gangschaltung eines getriebes

Info

Publication number: DE2708621A1
Application number: DE19772708621
Authority: DE
Inventors: John Saxon Ivey; Alan Leonard Miller
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-28
Publication date: 1977-09-08
Also published as: JPS6335445B2; FR2342436B1; CA1127270A; AU2189277A; GB1541194A; DE2708621C2; AU509529B2; FR2342436A1; US4031782A; JPS52106064A

Description

Steuerung für die Gangschaltung eines Getriebes

Die Erfindung betzlfft eine Steuerung für die Gangschaltung eines von einer Maschine oder einem Triebwerk angetriebenen Getriebes mit einem Abtriebsanschluß zur übertragung eines Antriebsmomentes an eine Last.

Für die Steuerung der Gangschaltung bzw. der Änderung von Übersetzungsverhältnissen von automatischen Getrieben wurden verschiedene Einrichtungen entwickelt und gebaut. Gewöhnlich erfolgt dies mit einer Hydraulikanlage einschließlich eines hydromechanischen Steuerventils zur Änderung des an verschiedenen Reibungsteilen des Getriebes anliegenden Druckes sowie zur wahlweisen Synchronisierung und Trennung verschiedener Bauteile eines Planetengetriebes. Beispielsweise kann die Abtriebswelle des Motors zum Antrieb des Sonnenrades eines solchen Getriebes dienen, welches auch eine Anzahl von auf einem Träger drehbar angeordneten Planetenrädern umfaßt, die zwischen dem Sonnenrad und dem Außenhohlrad angeordnet sind. Wenn sich das Hohlrad nicht drehen kann, steht am Planetenrad träger ein Abtriebsmoraent im ersten Gang oder einem ersten Übersetzungsverhältnis zur Verfügung. Um diesen zu ändern, wird das Sonnenrad am Außenhohlrad verriegelt, das sich jetzt drehen kann und eine Direktantriebsverbindung bietet. Dieser Vorgang tritt normalerweise beim Hochschalten auf.

Ein großer Teil der Untersuchungen wurde auf die Optimierung der

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"Schaltqualität" gerichtet. Im allgemeinen soll ein Schaltvorgang nicht von zu kurzer Dauer sein, da er durch die schnelle Änderung der Fahrzeugbeschleunigung eten sehr merklichen Druck erzeugt, der von den meisten Fahrern beanstandet wird. Wenn andererseits die Schaltzeit über eine zu lange Periode ausgedehnt wird, werden die Reibelemente und andere Bausteine des Schaltgetriebes einem unnötig hohen Verschleiß unterworfen. Daher tritt die optimale Schaltqualität an einem Punkt zwischen der zu kurzen Periode auf, bei welcher das beanstandenswerte Ruckgefühl erzeugt

wird, und der zu langen Zeitdauer, bei welcher der nachteilige Bauteilverschleiß entsteht. Dieses Thema wurde umfassend von F.J.Winchell und W.D. Route in "Ratio Changing the Passenger Car Automatic Transmission" (Gangschaltung des PKW-Automatikgetriebes) Kapitel Io in SAE-Druckschrift:"Design-Practices—Passenger Car Automatic Transmission" (Konstruktionspraxis-Automatikgetriebe für PKW), Copyright durch S.A.E.,Inc., 1973, behandelt. Insbesondere zeigt Fig. 21 dieses Kapitels die Drehzahl-, Drehmoment- und Druckänderungen während einer Hochschaltung unter Last.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Steuerung zur Optimierung der Schaltqualität eines Automatikgetriebes zu schaffen. Insbesondere soll erfindungsgemäß der Parameter eingesetzt werden, der am erfolgreichsten zur Optimierung der Schaltqualität verwendet werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerung zur direkten oder indirekten Messung dieses Parameters vorgesehen sowie eine optimale Schaltsteuerung in Ab-

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hängigkeit von diesem Parameter.

Allgemein gesagt umfaB^flie Erfindung eine Steuerung zur Regelung , der Gangschaltung eines Getriebes einschließlich der Möglichkeiten) der Abtastung, bzw. Strömungsmittelbetätigung mit mechanischen oder elektrischen Bauteilen. Ein Steuergerät dient zur Getriebe-

ί schaltung, wenn an ihm ein Getriebeschaltsignal anliegt. Ein wich-f ( tiges Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines Meß- ,

; zur Abgabe

I wertwandlers eines Signals für ein Abtriebsdrehmoment, das zur Durchführung des Getriebeschaltvorganges dient.

i Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dient eine elektronische Steuerung zur Regelung der Getriebeschaltung oder des Übersetzungsverhältnisses eines Automatikgetriebes. Ein Wandler dient zur Abtastung des Abtriebsdrehmomentes des Getriebes sowie zur Erzeugung eines elektrischen Signales, das sich in Abhängigkeit von diesem Drehmoment ändert. Ein Steuerventil ändert den am Betätigungsteil des Reibelementes anliegenden Strömungsmitteldruck zur Durchführung des Schaltvorganges, wobei zur Steuerung und überwachung der Ventilarbeit ein Fehlersignal erzeugt wird.

Nach diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Regler zwischen den Wandler und das Steuerventil geschaltet, um das Drehmomentsignal aufzunehmen und das Fehlersignal zur Änderung des Steuerventilbetriebes in Abhängigkeit vom Signal für das Abtriebs drehmoment abzugeben. Außerdem dient eine logische Steuer-

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Schaltung der Erzeugung einer Anzahl logischer Befehle, die am Regler in Abhängigkeit eines Drehmomentwandlersignals anliegen. Ein DrehmomentwandeIrechenkreis erhält das Signal für das Abtriebsdrehmoment vom Wandler und erzeugt ein Ausgangssignal für den Drehmomentwandel, der an der logischen Steuerschaltung anliegt'. I i

'Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Be-¹ Schreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfin-Idungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen, in welchen igleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile kennzeichnen, zeigen:

Fig. 1 und 2 vereinfachte Schemazeichnungen mit den Grundbau

teilen eines Automatikgetriebes;

Fig. 3 ein bereinigtes Kurvenbild zur Erläuterung der

Schaltcharakteristik eines Automatikgetriebes;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer vereinfachten er

findungsgemäßen Steuerungsanlage;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen

elektronischen Reglers;

Fig. 6 ein teilweise schematisiertes Blockschaltbild

wie Fig. 5, jedoch mit zusätzlichen Einzelheiten der Erfindung;

Fig. 7 eine Außenansicht;

Fig. 3 einen Schnitt durch Einzelheiten eines erfin-

dungsgemäß eingesetzten Steuerventils;

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines adaptiven Rechen-

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Figur 10
Figur 11

Figur 12

Figuren 13
und 14

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es
kreis in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel

der Erfindung;

eine perspektivische Sprengzeichnung und ein vereinfachter Stromlaufplan eines erfindungsgemäßen Meßwertwandlers;

ein Blockschaltbild mit Einzelheiten der erfindungsgemäßen logischen Steuerschaltung; Kurvenbilder zur Darstellung und Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung während einer Hoch- und Zurückschaltung des Getriebes.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine allgemeine Anordnung eines Planetengetriebes 20 zur Verwendung bei Automatikgetrieben. Das Planetengetriebe 20 stellte eine Antriebsverbindung zwischen einer Antriebswelle 41 und einer Abtriebswelle 42 her. Ein Sonnenrad 21 ist mit der Welle 41 verbunden, welche die zum Automatikgetriebe führende mechanische Antriebsverbindung darstellt. D.h._f die Antriebswelle 41 und das Sonnenrad 21 werden vom Motor oder einem anderen Triebwerk angetrieben. Mit dem Sonnenrad 21 steht eine Anzahl von Ritzeln 22 in Eingriff, die allgemein "Planetenräder" genannt werden, weil sie sich um das Sonnenrad 21 zusätzlich zu ihrer Bewegung um ihre eigenen Achsen drehen können. Ein Träger 23 ist mit der Abtriebswelle 42 verbunden, wobei die Planetenräder 22 drehbar auf ihm gelagert sind. Außerhalb der Planetenräder befindet sich ein Hohlrad 24, dessen Zähne an der Innenfläche mit den Zähnen der Planetenräder in Eingriff stehen, wenn sie sich gegenüber dem Hohlrad drehen. Wenn im allgemeinen das Sonnenrad 21 bei stationärem Hohlrad

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angetrieben wird, läßt sich ein Abtriebsmoment vom Planetenradträger 23 und der Abtriebswelle 42 abgreifen.

Figur 2 zeigt die schematische Darstellung einer Reibkupplung 25, die zwischen einem stationären Teil und dem Hohlrad 24 angeordnet ist. Man erkennt, daß ein Band oder ein anderes Gegenglied anstelle einer Freilaufkupplung verwendet werden kann. Die schematische Darstellung einer Reibkupplung 26 zeigt,daß sie zur Verbindung des Hohlrades 24 mit dem Sonnenrad 21 für die gemeinsame Drehung beider Räder dient.

Wenn das Hohlrad 24 gegen Drehung verriegelt ist, werden die Planetenräder 22 bei angetriebenem Sonnenrad gedreht, wobei ein Abtriebsmoment im ersten Gang oder bei einem ersten herabgesetzten Drehzahlverhältnis von der Abtriebswelle 42 abgegriffen werden kann. Wenn die Gänge geschaltet oder die Drehzahlverhältnisse gewandelt werden soll, erfolgt dies durch Freigabe des Außenhohlrades 24 sowie durch Verbindung dieses Hohlrades mit dem Sonnenrad 21. Dies ergibt einen Direktantrieb zwischen Antriebs- und Abtriebswelle im zweiten Gang bzw. bei einem zweiten Drehzahlverhältnis von 1:1. Natürlich lassen sich weitere Kombinationen von Planeten- und Hohlrädern vorsehen, um eine Anzahl von Drehzahlverhältnissen bei einem Automatikgetriebe zu erzeugen, doch genügt die Darstellung der Figuren 1 und 2 für eine grundllegende Erörterung der Erfindung. Die Freilaufkupplung 25 sperrt das Hohlrad 24 gegen Drehung in einer Richtung, um ein vermindertes Antriebsverhältnis aufzubauen und gestattet die freie Drehung des Hohlrades 24 in der anderen ^

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Richtung. Die Kupplung 26 steht im Eingriff, um das Sonnenrad
direkt mit dem Hohlrad zu verbinden und damit das zweite Drehzahlverhältnis zu erzeugen.

Figur 3 zeigt die beiden Kurven 30 und 31 zur Erläuterung einer

Hochschaltung. Kurve 30 zeigt das Drehmoment am Abtriebsanschluß

I des Getriebes, das im allgemeinen Kraftübertragungsmoment heißt, ι Kurve 31 stellt den auf dem Kolben des Gegenbremselementes wir- j kenden Druck dar. Am Anfang ist das Kraftübertragungsmoment ι gleich dem mit dem Untersetzungsverhältnis multiplizierten Ab- ■

triebsmoment des Motors (unter Vernachlässigung des Wirkungs- ί grades), und der Druck des Bremselementes bleibt Null. Zum Zeit- j

ι punkt pO wird ein Schaltbefehl ausgelöst. Dieser Befehl kann vom ,

Fahrer gegeben werden oder in bekannter Weise von einem Schalt-

punktrechner her anliegen. Zwischen den Zeitpunkten tO und ti ^! bleibt das Getriebe in der "Auffüllphase" der Schaltbetätigungs-

' folge, wenn der Kolben des Stellgliedes praktisch ohne Änderung
des Steuerdruckes und des Drehmomentes aufgefüllt wird. Dies
tritt ein, weil im Kolben ein bestimmter toter Gang oder Luft
vorhanden ist, selbst wenn Strömungsmittel unter Druck eingelas-

j sen wird, um das Bremselement in Eingriff zu bringen. Dieses . Kolbenvolumen muß zuerst aufgefüllt sein, bevor es eine körperliche Berührung oder einen Eingriff zwischen Bremselement und
dem Gegensattel des Bremssattels gibt. Zum Zeitpunkt ti beginnt

; die "statische" Phase der Schaltfolge, wenn das Gegenbremselement

· I

; ein Drehmoment zu seinem zugeordneten Zahnrad oder einem anderen
Bauteil aufzubringen beginnt. In der statischen Phase von ti
bis t3 ändern sich Steuerdruck und Drehmoment, jedoch nicht die

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Motorendrehzahl. Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung ist die j Einschaltung eines Regelkreises, der nachstehend näher erläutert ₍

wird, um die Betriebsverzögerung der Anlage auszugleichen, die
sich sonst aus der zur Auffüllung des Kolbenvolumens erforderlichen Zeit ergeben würde, sowie auch, um die statische Phase
des Schaltvorgangs zum Zeitpunkt ti einzuleiten.

Zum Zeitpunkt t2 hat die Anlage die statische Phase des Schaltvorganges halbwegs durchlaufen. Im weiteren Verlauf der Erläute-

I rung wird es offensichtlich, daß die Anlage einen bestimmten lo- j

ι gischen Befehl zur Verwendung zu diesem Zeitpunkt erzeugt, doch ,

' für den gegenwärtigen Stand der Erklärung ist es hinreichend,

': anzumerken, daß der Steuerdruck zum Zeitpunkt p2 noch ansteigt,
! !

f und das Kraftübertragungsmoment noch abfällt, wenn das Gegen- i

! ι

j bremselement Kraft an seinem zugeordneten Zahnrad aufzubringen |

! I

j beginnt. Zum Zeitpunkt t3 ist die statische Phase des Schalt- : Vorgangs beendet, und die Freilaufkupplung 25 wird gelöst. Am

Punkt 32 der Drehmomentenkurve 30 beginnt das Kraftübertragungs- ι

moment zum Zeitpunkt t3 anzusteigen, wobei dieser Zeitpunkt ι

! ί

gleichzeitig auch das Ende der statischen Phase und den Beginn ₍ der "dynamischen" Phase des Schaltvorgangs darstellt. Jetzt,

zum Beginn der dynamischen Phase des Schaltvorgangs ist der

Regelkreis der erfindungsgemäßen Anlage geschlossen wie nach-

stehend näher erläutert wird.

j Die Änderung des Kraftübertragungsmomentes kann in einer kurzen,

^: mittleren oder langen Zeitspanne erfolgen. Wenn der Schaltvor-

gang in einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne durchgeführt wird,

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ergibt dies ein schlechtes "Schalt- und Kupplungsgefühl" bzw. der Fahrer spürt einen unangenehmen Ruck. Wenn sich die dynamische Phase des Schaltvorgangs über einen sehr langen Zeitraum erstreckt, werden die Triebe und zugeordnete Bauteile einem übermäßigen Verschleiß unterworfen. Kurve 35 stellt einen einwandfreien Kompromiß dar. Sie zeigt, daß der Schaltvorgang in einer genügend kurzen Zeit verläuft, so daß kein übermäßiger Bauteilverschleiß entsteht und ebenso, daß der Fahrer keinen Ruck oder schnellen Obergang bei der Schaltung spürt. Eine Erörterung der Schaltqualität wird im Abschnitt über "Hochschalten unter Last" der vorerwähnten SAE-Schrift geboten. Die Erfindung ist auf einen Schaltvorgang hoher Qualität gerichtet, wie er durch die Kurve 35 dargestellt ist. Die vereinfachte Zeichnung der Figur 4 zeigt eine Regelvorrichtung für die Gangschaltung eines Getriebes 20. Das Getriebe besitzt eine Antriebsverbindung für den Antrieb von einem Motor oder einem Triebwerk 33 sowie eine Abtriebsverbindungj zur übertragung eines Abtriebsmomentes an eine Last. Die Anlage ! umfaßt einen Regler 34, der ein Servomotor sein kann, dessen Ausgang mit dem Getriebe 20 gekuppelt ist, um die Gangschaltung durchzuführen, wenn der Regler ein Schaltsignal abgibt. In der mechanischen Abtriebsverbindung des Getriebes 20 ist ein Wandler 44 angeordnet. Der Wandler 44 erzeugt ein Signal für das Ausgangsdrehmoment, das sich Abhängigkeit für das vom Getriebe 20 abgegebene Abtriebsmoment ändert. Ein hier als elektrische Leitung 46 gezeigte Vorrichtung ist zwischen den Wandler und den Regler gelegt, um das Ausgangsdrehmomentensignal dem Regler 34 zuzuleiten, so daß er zur richtig abgestimmten Zeit das Schaltsignal an das Getriebe 20 weiterleiten kann. Der Regler 34 und

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die Vorrichtung 46 können nach Bedarf gegen hydraulische oder mechanische Bauteile ausgewechselt werden.

Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen elektronischen Regler zur Schaltung eines Automatikgetriebes 40 als Blockschaltbild. Eine Antriebswelle 41 stellt die mechanische Antriebsverbindung zum Getriebe her, das normalerweise mit dem Abtrieb des Motors oder einen anderen Triebwerks gekuppelt ist. Die Abtriebsverbindung der automatischen Gangschaltung, die normalerweise über den vorstehend beschriebenen Träger erfolgt, wird durch eine Helle 42 dargestellt. Diese Helle ist normalerweise mit einer Antriebswelle für die Fahrzeugräder gekuppelt. Außerdem umfaßt die Gangschaltung mindestens einen Strömungsmitteleinlaß 43 zur Aufnahme eines Druckströmungsmittels, um das Bremselement und damit die Gangschaltung zu steuern.

Ein Handler 44 dient zur Abtastung des Drehmoments von der Abtriebsverbindung der Gangschaltung sowie dazu, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit des Abtriebsmomentes über die Leitungen 45 und 46 abzugeben. Ein Regler 47 umfaßt eine Anzahl von Bauteilen, die nachstehend näher erläutert werden, um ein ehlersignal über die Leitung 48 in Abhängigkeit von einerseits dem als Rückführungssignal auf der Leitung 46 anliegenden Ausgang sdrehmoment en signal und andererseits von einer Anzahl von logischen Befehlen abzugeben, welche über eine Leitung 50 von einer logischen Steuerschaltung 51 her anliegen. Das Fehlersignal auf der Leitung 48 gelangt an einen Impulsbreitenmodulator 52, an welchem auch eine Anzahl von logischen Signalen oder Be-

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fehlen über eine Leitung 43 von der logischen Steuerschaltung her ! anliegt. Das Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators 52 ist ; ein Steuersignal, das über eireLeitung 54 von einer Wicklung 55 anliegt, welche Teil eines elektrohydraulischen Steuerventils 56 ^! ist, dessen Ausgangsseite mit dem Einlaß 43 des Automatikgetriebes verbunden ist. Ein Durchlaß 57 erhält in bekannter Weise ein

Druckströmungsmittel von einer nicht gezeigten Pumpe. '

ι ! Ein Rechner 60 für den Drehmomentwandler erhält das Ausgangs-

ί I

j drehmomentensignal über die Leitung 45 und erzeugt auf der Leitung 61 ein simuliertes Drehmomentwandelsignal, welches an der

logischen Steuerschaltung 51 anliegt. Diese erhält auch ein ^! Signal über eine Leitung 62 für einen Schaltpunkt, um die Abgabe eines Schaltbefehls anzuzeigen. Ein Schaltfolgesignal kann erzeugt und über eine Leitung 63 der logischen Steuerschaltung 51 eingespeist werden. Das Schaltfolgesignal auf der Leitung 63 wird dann erzeugt, wenn der Fahrer den Schalthebel in eine Stel- ! lung bewegt (d.h. eine Stellung wie "Parken", "Rückwärtsgang", , "Neutral", "Fahren" usw.), welche die Arbeitsweise eines nicht gezeigten Steuerventils ändert und der elektrischen Anlage meldet, welches Steuerventil beaufschlagt werden soll. Das Schaltpunktsignal auf der Leitung 63 wird von einer nicht gezeigten Einheit abgegriffen, welche ein Signal abgibt, wenn eine Hochoder Zurückschaltung eingeleitet werden soll. Elektronische Einrichtungen zur Abgabe dieses Signals sind ebenfalls auf dem Markt ! erhältlich. Für die Zwecke der Erläuterung zeigt die Leitung 62 ! als Einrichtung zur Erzeugung eines Schaltpunktsignals betrachtet, und die Leitung 63 als Einrichtung zur Abgabe eines Schalt-

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folgesignals. An der logischen Steuerschaltung 51 liegt das Drehmomentwandelsignal, das Schaltpunktsignal sowie das Schaltfolgesignal an (eine Erklärung des Schaltfolgesignals ist für die Erläuterung der Grundfunktion der Einrichtung nicht erforderlich) . Die logische Steuerschaltung 51 gibt eine Anzahl von logischen Befehlen über die Ausgangskabel 50, 53 ab, um die Bauteile im Regler 47 sowie den Impulsbreitenmodulator 52 zu beaufschlagen. Aus weiteren Erklärungen erhellt , daß der Rechner für den Drehmomentenwandler 60 ein wichtiger Baustein der Erfindung ist.

I
Der Rechner 60 für den Drehmomentwandel gibt auch ein Signal für

j den durchschnittlichen Drehmomentenpegel an eine Leitung 71 ab,

■ indem er das vom Wandler über eine gegebene Zeitspanne der an-

ι

liegende augenblickliche Drehmomentsignal ausmittelt. Das mitt- | lere Drehmomentsignal gelangt an einen Adaptivrechner 93, der j

■ Ausgangssignale in Abhängigkeit vom durchschnittlichen Drehmomentpegel erzeugt. Das erste Ausgangssignal des Adaptivrechners 93 gelangt über Leitungen 92, 94 als Eingangsbefehl an den Regler 47. Dieses erste Ausgangssignal beeinflußt den Betrieb des Reglers und verändert einerseits (1) die Steilheit des Sägezahnteils der Drehmomentenkurve 35 und andererseits (2) den Verstärkungsgrad des Reglers. Das zweite Ausgangssignal des Adaptiv-

j rechners 93 gelangt über eine Leitung 95 an eine Mitkopplungs-

■ schaltung 96, die ihrerseits ein Signal über eine Leitung 101 an den Impulsbreitenmodulator 52 abgibt. Die Mitkopplungsschaltung kompensiert praktisch die Funktion des Steuerventils 56 während der erforderlichen Zeitspanne (p0-p1, Figur 3), um den

• Kolben vor dem Beginn der statischen Phase des Schaltvorgangs

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aufzufüllen. Daher verbessern der Adaptivrechner 93 und die Mitkopplungsschaltung 96 den Gesamtregelwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Reglers.

Figur 6 zeigt weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen elektronischen Hauptreglers. Der Rechner für den Drehmomentwandel umfaßt mehrere Stufen, wobei die Leitung 45 sowohl an die Eingangsseite der Integrierstufe 65 als auch, über eine Leitung 66 an einen Eingang eines Summiergliedes 67 geführt ist. Die Ausgangsseite der Integrierstufe 65 gibt das integrierte Drehmoment signal über eine Leitung 68 an einen Passivkreis 70 ab, welcher das Signal auf der Leitung 68 um das Verhältnis 1/T für eine Zeitteilung multipliziert, um auf einer Leitung 71 ein Signal für das durchschnittliche Kraftübertragungsmoment zu erzeugen, das an der Welle 42 während der Zeitdauer T wirkt. Logische Befehlssignale LC2 liegen an der Integrierstufe 65 und LC3 am Speicher 72 an, wobei jedes logische Befehlssignal durch die logische Steuerschaltung 51 erzeugt wird, wie nachstehend näher erläutert wird. Das Ausgangssignal des Speichers 72 speist dann das Signal für das durchschnittliche Kraftübertragungsmoment (für den Zeitraum T) über eine Leitung 73 in eine Passivstufe 74, welche dieses Signal mit 1/R multipliziert oder an eine Leitung 75 ein Signal für das auf das Obersetzungsverhältnis R abgestimmte durchschnittliche Kraftübertragungsmoment abgibt. Dieses auf der Leitung 75 anliegende Signal stellt das andere Eingangssignal für die Summierstufe 67 dar, welche anschließend ein Drehmomentwandelsignal auf der Leitung 61 an die logische Steuerschaltung 51 abgibt.

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Man erkennt, daß der Rechner für den Drehmomentwandel 60 mit vereinfachten Analogbausteinen dargestellt ist, um ein Drehmomentwandelsignal auf der Leitung 61 in Abhängigkeit von einem ankommer den augenblicklichen Drehmomentsignal auf der Leitung 45 abzugeben. Dies erfolgt mit den dargestellten Integrier-, Speicher-, Teiler- und Summierstufen. Es ist offensichtlich, daß eine MikroZentraleinheit oder andere Digitalschaltungen in bekannter Weise zugeschaltet werden können, um in Abhängigkeit vom anliegenden augenblicklichen Drehmomentsignal auf der Leitung 45 ein Drehmomentwandelsignal auf der Leitung 61 zu erzeugen. Daher umfassen die in dieser Anmeldung und den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücke "Rechner für Drehmomentwandel" und "adaptiver Rechei kreis" sowohl die analogen als auch die digitalen Ausführungsformen dieser an sich bekannten Schaltungen.

Ein Schaltpunktrechner 77 gibt ein Signal über die Leitung 62 an die logische Steuerschaltung 51 ab, wenn ein Schaltbefehl ausgelöst wird. Ebenso dient ein Schaltfolgehebel 78 in herkömmlicher Weise zur Erzeugung eines Schaltfolgesignals auf der Leitung 63 für die logische Steuerschaltung.

Ein Augenblicksignal für das Abtriebsmoment auf der Leitung 46 gelangt an den Regler 47 und liegt zunächst an einem Rückführungs filterkreis 80 an. Das Signal läuft über einen ersten passiven Baustein 81 sowie an eine Aktivstufe 82. Zu dieser ist ein Passivkreis 83 parallel gekoppelt. Die durch Kreise dargestellten Passivbausteine (wie 81,83) können als feste oder regelbare Widerstände ausgeführt sein. Das Filter 80 gibt ein gefiltertes

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Ausgangssignal an eine Leitung 84 ab, welches sowohl an der Ein gangsseite eines Speichers 85 und, über eine Leitung 86 an einem Eingang einer Summierstufe 87 anliegt, die auch ein zweites und drittes Eingangssignal erhält. Das zweite Eingangssignal liegt über eine Leitung 88 vom Speicher 85 her an, welcher nicht nur das gefilterte Eingangssignal über die Leitung 84, sondern auch i einen logischen Befehl LC5 von der logischen Steuerstufe 51 er- . hält. Alle logischen Befehle (LC1-LC5) sind Rechensignale. Wie nachstehend näher erläutert wird, werden sie in einer Zeit- ! folge (tO-t3, Figur 3) zur Regelung des Betriebszustandes anderer¹

Bausteine abgegeben und nicht als Informations- oder Befehlsein- i

. ι

gangssignale für diese Bausteine. Das dritte am Summierglied 87 , anliegende Eingangssignal gelangt an diese Stufe über eine Lei- J ! tung 90 von einer weiteren Aktivstufe 91, die eine Integrationsstufe zur Erzeugung eines Sägezahnsignals in Abhängigkeit von ^; einem Pegel- oder Amplitudensignal ist, das auf einer Leitung • 92 von einem Adaptivrechner 93 her anliegt. Die Sägezahnstufe

j 91 erhält auch einen logischen Befehl LC5. Somit erhält die Stufe 87 ein Rückführungssignal auf der Leitung 86 und Sägezahngebersignale, die kollektiv "Eingangsbefehlsignal" genannt werden, ^! auf den Leitungen 88,90.

ι Der Adaptivrechner 93 der Figur 6 umfaßt drei Kreise, die nach-

j stehend näher erläutert werden, an denen jeweils über die Lei-

tung 71 das Signal des Drehmomentwandelrechners anliegt, welches das durchschnittliche Kraftübertragungsmoment während eines Zeitraumes T angibt. Das augenblickliche Kraftübertragungsmoment ändert sich infolge von Triebwerksschwankungen, Drehschwingungen

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Radschlupf und anderen Unregelmäßigkeiten. Um einen fehlerhaften Betrieb der Anlage zu vermeiden, muß somit ein ausgemitteltes Signal erzeugt werden, wobei dieses Mittelsignal während der Schaltfolge in einem vorgegebenen Zeitraum abgegeben werden muß. Um einen Begriff der Betriebszeiten zu vermitteln, sei bemerkt, daß die Zeit vom Punkt ti bis zum Punkt t2 (Figur 3) im Millisekundenbereich liegt. Aus dem mittleren Drehmomentensignal auf der Leitung 71 sowie aus den im Rechner gespeicherten Daten wird ein Pegelsignal auf einer Leitung 92 erzeugt, um das Drehmoment während der Schaltperiode dadurch zu regeln, daß es im allgemeinen die Steilheit des Sägezahns des durch die Kurve 3 5 !

in Figur 3 dargestellten Drehmomentverlaufs steuert. Auch ein I

I Adaptivrechner 93 gibt ein verstärkungsregelndes Signal an eine I

i Leitung 94 sowie ein drittes Ausgangssignal an eine Leitung 95 ι

ab, das einer Mitkopplungsschaltung 96 eingespeist wird. Diese

■ Mitkopplungsschaltung umfaßt ein erstes Passivelement 97, einen

ι Aktivbaustein 98, an welchem nicht nur das Ausgangssignal des

\ Bausteins 97, sondern auch ein logischer Befehl LC4 anliegt; ferner umfaßt der Mitkopplungskreis einen Aktivbaustein 100 zur Abgabe eines Ausgangssignals von der Mitkopplungsschaltung an

die Leitung 101. Parallel zur Aktivstufe 98 ist ein passiver ι

j Rückführungsbaustein 102 geschaltet, und eine direkte Signali
ι verbindung ist von der Eingangsseite des Bausteins 97 über eine j Leitung 103 an eine Eingangsklemme der Stufe 100 gelegt. Dieser J Mitkopplungskreis ist eine Vorumschaltung zur Erzeugung eines j Signals auf einer Leitung 101, um die Zeitverzögerung auszuglei- ! chen, die zur Auffüllung des Kolbeninhalts zwischen den Zeitpunkten tO und ti vor den Beginn der statischen Phase der Schaltfolge

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- 23 -erforderlich ist.

Das Ausgangssignal der Mitkopplungsstufe 100 gelangt über eine Leitung 101 an ein weiteres Aktivelement 104, das als ein Schalter arbeitet, der bei Anliegen eines logischen Befehls LC4 geschlossen ist, um ein Ausgangssignal über eine Leitung 105 an den Impulsbreitenmodulator 52 abzugeben. Dieser erhält somit vier Eingangssignale: Das Fehlersignal auf der Leitung 48 vom Regler 47; das Mitkopplungskompensationssignal auf der Leitung 105 sowie die logischen Befehle LC1 und LC2 vom logischen Steuerkreis 51. Da LC1 nur dann erzeugt und über das Kabel 53 geleitet wird, wenn durch die Bewegung des Schaltfolgehebels ein Signal entsteht, braucht dieses Signal nicht näher beschrieben zu werden.

An einem Verstärkungsregelkreis des Reglers 47 liegt sowohl auf einer Leitung 94 das verstärkungsregelnde Signal des Adaptivrechners 93 als auch auf einer Leitung 107 ein Ausgangssignal der Summierstufe 87 an. Das Ausgangssignal des Verstärkungsregelkreises 106 gelangt über ein anderes passives Bauteil 108 an einen Kompensationsregelkreis 110, der eine Aktivstufe mit dem Integrationsglied 111, einen parallel geschalteten Passivbaustein 112, ein weiteres zwischen die Ausgangsseite der Stufe 111 und einer Eingangsklemme der Aktivstufe 114 sowie eine Leitung 115 umfaßt, welche ein Signal direkt vom Passivbaustein 108 an eine Eingangsklemme der Stufe 114 leitet. Der Ausgang der Stufe 114 stellt dann das Reglerausgangssignal oder Fehlersignal dar, das dem Impulsbreitenmodulator 52 eingespeist wird.

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Das Steuerventil 56 umfaßt eine Spule 120. Dieses Ventil ist als zweistufiges Steuerventil ausgelegt. Legt man jedoch ein Impulsbreitenmodulationssignal zur Erregung der Wicklung 55 im Ventil an, läßt sich die Ventilstellung wirksam regeln, so daß eine Arbeitsweise wie bei einem stufenlos veränderlichen Ventil erreicht wird. So umfaßt der Ausdruck "Steuerventil" in den Patentansprüchen ein herkömmliches (und zwar viel kostspieligeres) Servoventil sowie auch das erfindungsgemäße wirtschaftliche zweistufige Ventil. Der Förderdruck wird über eine Rohrleitung 57 eingespeist, und nachdem er eine unveränderliche öffnung 21 der ersten Stufe passiert hat, erreicht das Strömungsmittel in dner Leitung 122 den Steuerdruck der ersten Stufe. Eine regelbare öffnung 123 der ersten Stufe wird durch das an der Wicklung 55 anliegende Impulsbreitenmodulationssignal geregelt. Daher ist der Steuerdruck eine Funktion sowohl der unveränderlichen öffnung 121 als auch der regelbaren öffnung 123. Die andere Seite der veränderlichen öffnung 123 ist über eine Rohrleitung 135 an die Druckrücklaufleitung 58 angeschlossen. Der Steuerdruck herrscht in einer Leitung 124 und wirkt, wie vorstehend beschrieben, am Getriebe zur Regelung der Gangschaltung.

Auch die Getriebeteile sind allgemein in Figur 6 dargestellt und in Übereinstimmung mit der allgemeinen Ansicht des Planetengetriebes der Figuren 1 und 2 gekennzeichnet. Das spezielle, durch die erfindungsgemäße Einrichtung geregelte Getriebe ist von geringerer Bedeutung. Es kann ein beliebiges Getriebe mit Antriebs- und Abtriebsanschlüssen sowie eine durch den Druck des

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Strömungsmittels in der Leitung 124 gesteuerte Gangschaltung verwendet werden.

Die Figuren 7 und 8 zeigen weitere Einzelheiten des bei dem bevorjzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Zweistufen- j

ventils 56. Die Außenansicht der Figur 7 zeigt ein Ventilgehäuse ι

126, das mit vier Schrauben 127 an einem Ventilgehäusedeckel j

128 (Figur 8) befestigt ist. Figur 8 zeigt auch einen am rechten j Ende der Spule 120 angeordneten Anschlag 130 sowie ein hängend ^: angeordnetes Steckverbindergehäuse 131 mit zwei elektrischen '

j Kontakten 132 (Figur 7) zur Aufnahme der Leiter für das Ausgangs-; signal des Impulsbreitenmodulators 52, das an der Magnetspulen- . wicklung 55 im Ventilgehäuse anliegt. !

\ ι I

Figur 8 zeigt ein Magnetspulengehäuse 133, in welchem die Wicklung 55 angeordnet ist. Das an der Magnetspule anliegende Im-

, pulsbreitenmodulationssignal bestimmt die Arbeitsstellung eines Tauchkolbens 134 und regelt damit den Wirkquerschnitt der veränderlichen Öffnung 123. Das Druckströmungsmittel wird über die

^: Rohrleitung 57 zugeführt, fließt nach rechts und dann abwärts am rechten Ende der Spule 120 vorbei, sodann nach links und _: abwärts zur unveränderlichen öffnung 121 der ersten Stufe. Anschließend läuft der Hauptteil des Strömungsmittels abwärts und nach rechts durch die Einlaßleitung 122 sowie die Innenlei-

!

tung der Magnetspule. Das die Innenleitung durchlaufende Strö- ; mungsmittel wird über eine Auslaßöffnung 135 zurückgeführt, die an die gleiche Druckrücklaufleitung wie das Rohr 58 angeschlossen ist.

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Ein Teil des die unveränderliche öffnung 121 der ersten Stufe durchlaufenden Strömungsmittels gelangt auch aufwärts durch eine Leitung 136 zu einem Ventilanschlag 137, wodurch Druck an der linken Seite der Spule aufgebracht wird. Da dieses Ventil im Maßstab 1 : 1 dargestellt ist, läßt sich leicht ein geeignetes zweistufiges Ventil fertigen oder ein den in den Zeichnungen der Figuren 7 und 8 dargestelltes gleichwertiges Ventil verwenden. Wieder sei bemerkt, daß sich ein stufenlos verstellbares Servoventil anstelle der dargestellten Ventilanordnung verwenden läßt. Jedoch Wirtschaftlichkeitserwägungen zur Einführung der Einrichtung in den Kraftfahrzeugmarkt sprechen gegen die Verwendung des teureren Servoventils.

j Figur 9 zeigt in vereinfachter Form die Schaltungsanordnung des j Adaptivrechners 93, an welchem zwei Eingangssignale anliegen. Das;

^; erste auf der Leitung 71 ist eine Funktion des mittleren Kraft-

i ^:

ί übertragungsmomentes, und das zweite ein logischer Befehl LC3, ^;

der zu Beginn der statischen Phase des Schaltvorgangs erzeugt , wird. Beispielsweise gelangt das Drehmomentsignal auf der Leitung*

_i 71 über eine gemeinsame Leitung 140 an einen ersten passiven Bau-j ! stein 141,um zunächst den Verstärkungsgrad des anliegenden Signals einzustellen, welches dann über einen Pufferverstärker 142 an die|

j Eingangsseite eines Verstärkers 143 mit regelbarem Verstärkungs-

! i

, grad gelangt. Die in diesem Verstärker gezeigte ansteigende j ' Verstärkungskurve 144 zeigt, daß durch Wahl des geeigneten

: Bausteins ein vorgegebener Verstärkungsgrad erreicht werden ^:

ι kann, um die erforderliche Steilheit und damit den gewünschten i

! I

j Verstärkungsgrad zu erreichen. Das Ausgangssignal der Stufe mit !

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regelbarem Verstärkungsgrad 143 liegt am Eingang einer Speicherstufe 145 an. Dieser Speicher empfängt laufend das Eingangssignal der Stufe 143, und bei Anliegen des logischen Befehls LC3 wird der dann vorhandene Signalpegel gespeichert und laufend an die Ausgangsleitung 92 zur Regelung des Sägezahnteils der Drehmomente t kurve (Figur 3) abgegeben. Ähnliche, durch die Buchstaben "a" und "b" gekennzeichnete Bausteine sind zur Speicherung und zum Halten von Signalen vorgesehen, die an die Leitungen 94 und 95 gelangen, um an einen Verstärkungsregler 106 und den Mitkoppel kreis 96 angelegt zu werden, wenn der logische Befehl LC3 erzeugt wird. Zur Durchführung des Adaptivrechenvorgangs können auch andere geeignete Schaltungen verwendet werden, wobei die einzige Forderung darin besteht, daß das Antriebsmomentsignal auf der Leitung 71 in den verschiedenen Kanälen einzeln abgeändert werden kann sowie darin, daß die resultierenden abgeänderten Signale bei Anliegen von LC3 zum Zeitpunkt ti gespeichert werden können.

Figur 10 zeigt eine vereinfachte Sprengzeichnung der Hauptbauteile des Wandlers 44. In diesem Zweig der Technik ist es allgemein bekannt, daß ein Magnetfeld an einer durchlässigen Welle aufgebaut werden kann (beispielsweise, indem ein Wechselstrom durch eine Spule geschickt wird), und daß eine Einrichtung zur Anzeige des Feldes oder Magnetflusses nahe der zum Aufbau des anfänglichen Magnetfeldes benutzten Erregereinrichtung angeordnet wird. Wenn ein Drehmoment auf ein magnetisch durchlässiges Teil wie die Abtriebswelle 42 einwirkt, wird dieses Teil Bruch- und

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Zugkräften unterworfen, welche seine Permeabilität und damit auch das Flußbild verändern. Somit kann ein Zentralgebilde 150 mit einem äußeren ringförmigen Magnetkreis 151 einfach durch eine Anzahl von magnetisch leitenden Ringen oder Lamellen versehen werden. Eine Anzahl von Polstücken 152 werden durch Verlängerungen der Außenringlamellen gebildet, die mit einzelnen Wicklungen 153 (nur zwei Wicklungen sind gezeigt) versehen sind. Die Wicklungen 153 sind in Reihe geschaltet (Figur 11) und werden von einem Wechselrichter 154 beaufschlagt, der seinerseits von der elektrischen Kraftfahrzeuganlage betrieben wird. Das so aufgebaute Magnetfeld durchdringt den Teil der Welle 42 (Figur 5) der zwischen den Polstücken 152 zentriert ist. Ebenso ist eine zweite Magnetfeldeinrichtung 155 vorgesehen, deren Lamellen einen Magnetkreis bilden, und die eine weitere Anzahl von Polstücken 157 besitzt, aus welcher eine gleiche Anzahl von Wicklungen 158 angeordnet ist. Auch die Wicklungen 158 sind in Reihe geschaltet und geben über Ausgangsleitungen 46a, 46b eine Anzeige | der mechanischen Spannungen 42, die zur Erzeugung des Signals für das Kraftübertragungsmoment verwendet werden kann. Zur Durchführung der Erfindung war es zweckmäßig, eine weitere Magnetanordnung 160 auf der anderen Seite der Erregeranordnung 150 mit einem Magnetkreis 161, einer Anzahl von Polstücken 162 und einer Anzahl von auf diesen Polen in Reihe geschalteten Wicklungen in gleicher Weise wie die anderen Anordnungen anzubringen. Es ergab sich, daß bei nur einem magnetischen Abgriff (wie 155) ein Teil des in die Wicklungen 158,163 induzierten Signals sich in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl ändert und damit eine nachteilige Fehlerkomponente in das Abtriebsmomentensignal auf

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den Leitungen 46a,46b einführt. Jedoch die drehzahlabhängigen Signalkomponenten in den Wicklungen 158,163 sind praktisch gegen-!

einander um 180° phasenversetzt. Somit wird die drehzahlbewirkte

j Fehlerkomponente durch Parallelschaltung bei den Serien geschal- j teten Wicklungen 158,163 praktisch vernichtet, und das sich ergebende Drehmoment anzeigende Signal liefert eine sehr gute Dar- j stellung des Istzustandes des Kraftübertragungsmomentes. Außer j

i dem dargestellten Wandler 44 können Abgriffe solange verwendet I werden, wie ein geeignetes Signal für das Abtriebsmoment in | Abhängigkeit vom Antriebsmoment erzeugt wird.

Figur 12 ist ein vereinfachter Stromlaufplan mit den Bauteilen

der logischen Steuerschaltung 51. Das auf der Leitung 63 anliegende Schaltfolgesignal dient nach Durchlauf durch den Puffer-

verstärker 170 zur Erzeugung eines Signals LC1, wenn die Betriebsbedingungen eine Zurückschaltung verlangen. Das Schaltpunktsignal auf der Leitung 62 durchläuft einen anderen Pufferverstärker 171, um das Signal LC2 zum Zeitpunkt tO zu erzeugen, wie es in der Idealkurve der Figur 3 und der Istkurve der Figur 13 dargestellt ist. Das Ausgangssignal eines Verstärkers 171 (Figur 12) wird über eine Festzextverzögerungsstufe 172 geleitet, j um zu einem vorgegebenen Zeitpunkt p1 das Signal LC3 zu erzeugen, welches auf die Kolbenfüllung bezogen ist.

Das simulierte Drehmomentwandelsignal, d.h., das durch Verarbeitung des Istdrehmomentsignals berechnete Signal, auf der Leitung 61 liegt an einem Eingang einer ersten Vergleichsschaltung

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173 sowie an einem Eingang einer zweiten Vergleichsschaltung 174 an. Ein Potentiometer 175 erzeugt ein Bezugssignal, das an einer anderen Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 173 anliegt. Diese Vergleichsstufe 173 schaltet oder erzeugt den logischen Ausgangsbefehl LC4 auf einem Prozentsatz des Drehmomentwandelwerts, der durch die Einstellung des Potentiometers 175 bestimmt wird. Die Vergleichsschaltung 174 erzeugt ein Signal LC5 zum Zeitpunkt, an dem das Drehmomentwandelsignal auf der Leitung 61 auf Null abgefallen ist.

Eine allgemeine Obersicht über die Betriebsweise der Anlage wird anhand der Figur 13 gegeben, welche die Istwerte der verschiedenen Parameter zeigt, die in einer arbeitenden Ausführung der Erfindung j gemessen wurden. Die Kurve 180 zeigt den Steuerdruck des Ventils ! 56, der an das gesteuerte Bremselement im Automatikgetriebe über-' tragen wird; die Kurve 181 zeigt das vom Wandler 44 Ist-Kraft- ;

ι i

ι Übertragungsmoment und die Kurve 182 schließlich zeigt die Änderung der Motorendrehzahl während einer Schaltfolge.

Am Anfang liegt der Schaltbefehl vom Schaltpunktrechner 77 über eine Leitung 62 an der logischen Steuerschaltung an. Wie aus

ι der Beschreibung der Figur 12 hervorgeht, erzeugt dies den logi- :

ι sehen Befehl LC2 zum Zeitpunkt tO, der am Impulsbreitenmodulator 52 anliegt und somit unmittelbar beginnt, die Stellung der Spule 20 im Ventil 56 zu verändern, um die Füllung des Kolbenvolumens einzuleiten. Gleichzeitig liegt das Signal LC2 an der Summier- !

ι stufe 65 im Rechner 60 für den Drehmomentwandel an, so daß die

ι i

709836/0819 " ³¹ "

Stufe 65 angesteuert wird und den Signalpegel des Kraftübertragung smoment es zu integrieren beginnt. Nach Figur 13 schwankt das Istdrehmomentsignal 181 zu diesem Zeitpunkt über- und unterhalb eines mittleren Pegels 184. Daher entsteht ein mittleres Signal auf der Leitung 71, das auch am Eingangskreis des Adaptivrechners 93 anliegt. Nach einer durch die Zeitverzögerungsschaltung 172 bestimmten Zeitdauer wird der logische Befehl LC3 zum Zeitpunkt ti (Figur 13) abgegeben und liegt an der Speicherstufe 72 im Rechner 60 für den Drehmomentwandel an. Damit wird der am Eingang des Speichers 72 anstehende Wert, der das Signals für das mittlere Kraftübertragungsmoment bildet, gespeichert und, nach Teilung durch das OberSetzungsverhältnis R, laufend einer Eingangsklemme 75 der Summierstufe 67 eingespeist. Gleichzeitig wird der Wert für das augenblickliche Kraftübertragungsmoment laufend über die Leitung 66 der anderen Eingangsklemme der Summierstufe 67 eingespeist. Das Ausgangssignal der Stufe 67 stellt die Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen dar, und dieses auf der Leitung 61 anliegende Signal simuliert das Drehmomentwandelsignal.

Wenn der Wert des Wandeldrehmomentes auf der Leitung 61 um einen bestimmten Prozentsatz gegenüber einem vorgegebenen Drehmomentwert differiert, der durch Einstellung des Potentiometers 175 festgestellt wird, gibt die Vergleichsstufe 173 den logischen Befehl LC4 ab. Wenn keine Einwegkupplung benutzt wird, dient das Signal LC4 zur Freigabe des Bandes oder der Scheibe, auf welcher das Hohlrad 24 gelagert ist, und bei der erfindungsge-

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mäßen Anlage dient der Befehl LC4 zur Versorgung des Bandbreiten-' ! modulators 52 mit dem Mitkopplungssignal aus der Schaltung 96, | ' um das Steuerventil 56 zu kompensieren. Das Signal LC4 liegt an der Integrierstufe 98 im Mitkoppelkreis an, so daß sie beaufschlagt wird und ein Auslösesignal an einen Eingang der Vergleichsschaltung 100 abgibt.Das andere Eingangssignal der Vergleichsschaltung 100 ist das über die Leitung 103 laufende augenblickliche Signal des Adaptivrechners 93. Zum Zeitpunkt t2 £chließtder Befehl LC4 auch den Schalter 104, wodurch das Ausgangs-! [ signal des Mitkoppelkreises an den Impulsbreitenmodulator übertragen wird. Dies erfolgt etwa an der Hälfte der statischen Phase der Hochschaltfolge.

Wenn der Augenblickswert des Drehmomentwandelsignals an der Ausgangsleitung 61 auf Null abfällt, wird die Vergleichsschaltung 174 umgeschaltet und erzeugt LC5 als ihr Ausgangssignal. Dieses Signal "schließt praktisch die Schleife" der gesamten Regelanlage. D.h., ein Befehl LC5 liegt an der Speicherstufe 85 an, welche den Wert des zu diesem Zeitpunkt an der Leitung 84 an- ; liegenden Drehmomentsignals speichert. Anschließend erscheint dieses Drehmomentsignal als Ausgangssignal auf der Leitung 88 und liegt an der Summierstufe 87 an, wodurch praktisch der Pegel des Punktes 185 auf der Kurve des Kraftübertragungsmoments bestimmt wird. Gleichzeitig bewirkt das Signal LC5 eine Ansteuerung der Summierstufe 91, wodurch an die Leitung 90 ein laufendes Sägezahnsignal abgegeben wird, welches die Steilheit de^r

gestricheitel Linie 186 für den mittleren Drehmomentwandel bestimmt, der während der dynamischen Phase der Hoch-

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schaltung erforderlich ist. Alle Ausgangssignale des Adaptiv- rechners wurden zum Zeitpunkt ti erzeugt, als die statische Phase des Schaltvorgangs ausgelöst wurde, wobei die Bezugspegel für die nachfolgende Beaufschlagung der Stufen 85,91 zum Zeitpunkt t3 festgelegt wurden.Zu diesem Zeitpunkt wurde auch das Kraftübertragungsmoment über die Leitung 86 der Summierstufe als elektrischer Eingabebefehl in den Regelkreis eingespeist. Nach Figur 13 ändert sich dann das Drehmoment über den Verlauf der mittleren Sägezahnkurve 186, die durch die von der Stufe bis zur Vollendung des Hochschaltvorgangs abgegebene Sägezahn spannung bestimmt wird. Die Stabilität des Regelkreises wird durch die verstärkungsregelnde Stufe 106 bestimmt, die auf einem durch den Adaptivrechner festgelegten Verstärkungswert arbeitet.

Figur 14 zeigt die Änderungen der Motorendrehzahl, des Kraft übertragungsmoments sowie des Steuerdrucks, wenn die Anlage einen Zurückschaltvorgang vollzieht. Diese Betriebsweise wird durch ein Signal von der logischen Steuerschaltung 51 eingelei tet, um zu diesem Zeitpunkt den Befehl LC1 auszulösen. Der Steuerdruck beginnt sofort nach einer Kurve 190 abzufallen, und auch das Kraftübertragungsmoment fällt schnell ab, wie durch die Kurve 191 gezeigt, während die Motorendrehzahl langsam nach einer Kurve 192 ansteigt. Das Antriebsmoment verläuft gegen Null, und zum Zeitpunkt ti kommt die Einwegkupplung 25 in Eingriff. Das Drehmoment beginnt dann sehr schnell,auf seinen früheren Wert anzusteigen. Nach einer überschwingung stabilisieren

ist sich Abtriebsmoment und Motorendrehzahl wieder. Somit/der Zurück-

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schaltvorgang mit einer Einwegkupplung einfach und direkt.

Die erfindungsgemäße Regelung bietet eine erhebliche Verbesserung ! in der Steuerung der Schaltqualität; sie wird mit den vorstehend , beschriebenen praktischen Bausteinen durchgeführt. Ein hervorragender Teil der erfindungsgemäßen Anlage ist der Rechner für den Drehmoraentwandel, der ein Signal für einen simulierten Drehmomentwandel abgibt, das sich dem augenblicklichen Wandeldrehmoment stark annähert. Ein Adaptivrechner bestimmt Werte des _; Drehmomentsägezahns, Verstärkungsgrades der Anlage und des Pegels des Mitkopplungssignals, die sich in Abhängigkeit von den äugen- *

blicklichen Betriebsparametern der Anlage ändern und damit die Regelung der Anlage sowie die Qualität der Einzelschaltvorgänge verbessern. Die Verwendung eines zweistufigen Steuerventils zusammen mit einem Impulsbreitenmodulator gewährt erhebliche wirtschaftliche Vorteile gegenüber Anlagen, welche ein teureres Servoventil verwenden.

Der Ausdruck "verbunden" bedeutet in den Patentansprüchen eine Gleichspannungsverbindung zwischen zwei Bauteilen mit praktisch Null Gleichspannungswiderstand zwischen diesen Bauteilen. Der Ausdruck "gekoppelt" bedeutet eine funktionelle Verbindung zwischen zwei Bauteilen, wobei möglicherweise andere Bausteine zwischen die beiden als "gekoppelt" oder "zusammengeschaltet" beschriebenen zwei Bauteile geschaltet sein können.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

11,) Steuerung für die Gangschaltung eines Getriebes, das von einem Triebwerk angetrieben wird und einen Abtriebsanschluß zur Abgabe eines Abtriebmomentes an eine Last besitzt, gekennzeichnet durch eine Steueranlage (34) für das Getriebe zur Steuerung der Gangschaltung, durch einen mit dem Antriebsanschluß in Wirkverbindung stehenden Wandler (44) zur Abgabe eines Signals für das Abtriebsmomentf das sich in Abhängigkeit vom Antriebsmoment ändert, wobei der Wandler (44) und die Steuerung (34) so miteinander verbunden sind, daß die Steuerung (46) den Schaltvorgang in Abhängigkeit vom Antriebsmoment (Fig. 4) durchführt.
2. Steuerung nach Anspruch 1, wobei das Getriebe einen Antriebsanschluß für den Antrieb vom Motor und einen mechanischen Abtrieb besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (34) einen an das Getriebe gekuppelten Ausgangsanschluß besitzt, um einen Schaltvorgang durchzuführen, wenn die Steuerung ein Schaltsignal

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abgibt, ferner dadurch, daß der Wandler (44) am mechanischen

Abtrieb des Getriebes angeordnet ist, um ein Signal für das ' Abtriebsmoment in Abhängigkeit von dem durch das Getriebe ab- : gegebenen Abtriebsmoment zu erzeugen und schließlich dadurch,
daß der Wandler (44) und die Steuerung (34) miteinander verbun-f den sind, um das Signal für das Abtriebsmoment an die Steuerung

: ■ 1

zu leiten, damit diese den Schaltvorgang in Abhängigkeit vom J

ι

ι Signal für das Abtriebsmoment steuern kann (Fig. 4) . j

! i

ι

!
3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ] Strömungsmittelleitung (124) an einen Antriebsanschluß (4 3)

! ι

des Getriebes gekuppelt ist sowie dadurch, daß ein Steuerven- ' til (56) in die Strömungsmittelleitung geschaltet ist, um
bei beaufschlagtem Ventil den Strömungsmitteldruck zur Durch- j führung eines Schaltvorganges zu regeln und schließlich da- ■ durch, daß eine Einrichtung das Schaltsignal von der Steuerung

zum Steuerventil leitet, um die Arbeitsweise des Ventils zu

i regdn.
4. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein '

Rechner für den Drehmomentwandel (6o) an den Wandler (44) gekoppelt ist, um ein Signal für den Drehmomentwandel zu erzeugen sowie dadurch, daß eine logische Steuerung (51) zwischen den
Rechner für den Drehmomentwandel (6o) und die Steuerung (34)
geschaltet ist, um deren Arbeitsweise in Abhängigkeit vom Signal für den Drehmomentwandel zu ändern.

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270862Ί
5. Elektronische Steuerung nach Anspruch 1 zur Regelung des ;

Schaltvorgangs in einem Automatikgetriebe mit mechanischen ^:

Antriebs- und Abtriebsanschlüssen sowie mindestens einem Strömungsmitteleinlaß zur Aufnahme eines unter veränderlichem Druck stehenden Strömungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß ein ι

Wandler (44) das Drehmoment am Abtrieb des Automatikgetriebes !

(4o) abgreift und ein elektrisches Signal in Abhängigkeit vom . Abtriebsmoment erzeugt, ferner dadurch, daß ein Steuerventil

(56) zwischen eine Strömungsmittelleitung (57) und den Strömungsmitteleinlaß des Getriebes (4 3) geschaltet ist, um den ' Strömungsmitteldruck zur Durchführung eines Schaltvorgangs ι zu regeln, daß eine Regeleinrichtung (47) zwischen den Wand-

j ler (44) und das Steuerventil (56) geschaltet ist, an welcher

das Signal für das Abtriebsmoment als Rückführungssignal (über : 46) anliegt und die ein Fehlersignal (über 48) zur Regelung ! der Arbeitsweise des Steuerventils in Abhängigkeit vom Fehler-

signal abgibt, weiter dadurch, daß ein Rechner (6o) für den

j Drehmomentwandel vom Wandler (44) das Signal für das Abtriebs- : moment erhält und (auf 61) ein Ausgangssignal für den Drehmomentwandel erzeugt und schließlich dadurch, daß eine logische Steuerung (51) mit dem Rechner (6o) für den Drehmomentwandel zusam- : mengeschaltet ist und eine Anzahl von logischen Befehlen (LCl-LC5) abgibt, die bei Anliegen des Drehmomentwandelsignals der Regeleinrichtung (47) eingespeist werden, um den Getriebeschalt<vorgang zu regeln.

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6. Elektronische Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Steuerventil (56) als Zweistufenventil ausgelegt ist, dessen Magnetspule (55) den Strömungsmitteldruck in Abhängigkei von einem anliegenden elektrischen Steuersignal regelt und ferner dadurch, daß ein Impulsbreitenmodulator (52) das elektrische Steuersignal (Ober 54) ausgangsseitig abgibt, um den Betrieb des Steuerventils (56) zu regeln sowie dadurch, daß an seiner Eingangsklemme das Fehlersignal (über 48) von der Regeleinrichtung (47) her anliegt.
7. Elektronische Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Rechner für den Drehmomentwandel (6o) Einrichtungen (65,7o) zur Erzeugung eines Signals für das mittlere Drehmoment an einem Anschlußpunkt (71) umfaßt sowie dadurch, daß ein Adaptivrechner (93) vorgesehen ist, dessen Eingangskreis mit dem Anschlußpunkt (71) des Rechners (6o) für den Drehmomentwandel verbunden ist, und der eine Anzahl von Ausgangssignalen (über 92,94,95) zur Änderung der Arbeitsweise der Regeleinrichtung (47) in Abhängigkeit des Signals für das mittlere Drehmoment abgibt, das vom Rechner für den Drehmomentwandel her anliegt.
8. Elektronische Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Regeleinrichtung (47) eine Summierstufe (87) umfaßt, an welcher (über 84,86) das Rückführungssignal anliegt sowie eine Sägezahnspannungssteuerstufe (91), an welcher (über 92) eines der Ausgangssignale des Adaptivrechners (93) anliegt und

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welche ein Ausgangssignal für die Sägezahnspannungssteuerung

(über 9o) bildet, das an der Eingangsklemme des Summiergliedes)

(87) anliegt, so daß das sägezahnbildende Signal eine Funktion!

I des dem Adaptivrechner (93) eingespeisten Signals für das j

mittlere Drehmoment ist.
9. Elektronische Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (47) einen Verstärkungsregler (Io6) j

i umfaßt, an dessen Eingangsklemme eines der Ausgangssignale j

(über 94) des Adaptivrechners (93) anliegt, wodurch der Verstärkungsgrad der Regeleinrichtung (47) in Abhängigkeit von '

dem am Adaptivrechner (93) anliegenden Signal für das mittlere Drehmoment verändert wird.
10. Elektronische Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich-

j net, daß ein Mitkoppelkreis (96) ein Signal zur Kompensation

j und

ι der Arbeitsweise des Steuerventils (56) abgibt, daß eines der

. Ausgangssignale (über 95) des Adaptivrechners (93) an einer

{ Eingangsklemme des Mitkoppelkreises (96) anliegt, um dessen

I Arbeitsweise in Abhängigkeit von dem am Adaptivrechner (93)

I anliegenden Signal für das mittlere Drehmoment zu verändern.
11. Verfahren zur Steuerung des Schaltvorganges in einem Getriebe,

I das zwischen einem Automotor und einem mechanischen Abtriebs-

j anschluß gekuppelt ist, gekennzeichnet durch: Abgreifen des

Abtriebsmomentes (bei 44) des Getriebes, Erzeugen eines Rück-

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führungssignals (über 45,46), das sich in Abhängigkeit vom Abtriebsmoment ändert, Erzeugen eines Bezugssignals (z.B. durch 175), laufender Vergleich des Rückführungssignals mit dem Bezugssignal zur Bestimmung des richtigen Zeitpunktes für die Durchführung des Schaltvorganges und Änderung der Steuerung des Schaltvorganges in Abhängigkeit von Änderungen des das Abtriebsmoment anzeigenden Rückführungssignals.
12. Verfahren zur Steuerung des Schaltvorganges nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch: Verarbeitung (in 6o) des Rückführungssignals für das Abtriebsmoment zur Erzeugung eines Drehmomentwandelsignals und Abänderung der Steuerung des SchaItvorganges in Abhängigkeit von dem Drehmomentwandelsignal.

j I

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