DE3504459A1

DE3504459A1 - Device for the electronic control of the transmission of a vehicle

Info

Publication number: DE3504459A1
Application number: DE19853504459
Authority: DE
Inventors: Mutaz Billah Damaskus Massalkhi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-09
Filing date: 1985-02-09
Publication date: 1986-08-14

Abstract

The invention is a device for the electronic control of the transmission of a vehicle with the aid of an electric motor. The electric motor is coupled to a computer. The computer feeds (electric) pulses to the electric motor which have been computed by the computer from various signals. The signals originate from devices for measuring various parameters, in particular an unladen-weight and load-weight meter, a speed of revolution meter, a pedal meter, a corresponding angle meter, an air-resistance meter and a friction-resistance meter. Preferably a pulse amplifier is arranged between the computer and the electric motor. The transmission is controlled directly and not, as customary in the past, indirectly via the (drive) engine of the vehicle.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur elektronischenThe invention relates to a device for electronic

Steuerung eines Fahrzeug-Getriebes mit Hilfe eines Elektromotors.Control of a vehicle transmission with the help of an electric motor.

Die neueren bekannten Fahrzeug-Getriebe werden indirekt,und zwar über den (Antriebs-)Motor des Fahrzeuges elektronisch gesteuert, indem dieser mit einem Computer gekoppelt ist,der dem (Antriebs-) Motor Impulse zuführt,die der Computer aus mehreren verschiedenen Signalen errechnet hat.The newer known vehicle transmissions are indirect, namely via the (drive) engine of the vehicle is electronically controlled by using a Computer is coupled, which supplies the (drive) motor with impulses, which the computer calculated from several different signals.

Diese indirekte elektronische Getriebesteuerung über den (Antriebs-)Motor hat gewisse Nachteile.This indirect electronic transmission control via the (drive) engine has certain disadvantages.

Der Hauptnachteil besteht darin,daß ein solches Getriebe nicht stufenlos arbeitet.Das hat unter anderem zur Folge,daß das Fahrzeug verhältnismäRig lange Zeit braucht,um aus dem Stand,d. h.The main disadvantage is that such a transmission is not continuously variable One of the consequences of this is that the vehicle lasts for a relatively long time Takes time to start from scratch, i.e. H.

von der Geschwindigkeit ilull,die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen.Darüberhinaus läßt aber auch der Grad der Ausnutzung der Motorleistung noch zu wünschen übrig.Die IIerstellungskosten für eine derartige Getriebesteuerung sind außerdem ziemlich hoch.from the speed ilull to reach the maximum speed. Furthermore but also the degree of utilization of the engine power leaves something to be desired The manufacturing costs for such a transmission control are also quite high high.

Es besteht daher ein großes Bedürfnis an einer elektronischen Getriebesteuerung,die die oben geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist.There is therefore a great need for an electronic transmission control that no longer has the disadvantages outlined above.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines Fahrzeug-Getriebes mit Hilfe eines Elektromotors.The invention is therefore a device for electronic Control of a vehicle transmission with the help of an electric motor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,daß der Elektromotor lo mit einem Computer 7 gekoppelt ist,der dem Elektromotor Impulse zuführt,wobei der Computer diese Impulse aus mehreren verschiedenen Signalen errechnet,die von mehreren Vorrichtungen zur messung verschiedener Parameter (1,a2,3,4,5,6) ausgehen.The device according to the invention is characterized in that the Electric motor lo is coupled to a computer 7, which impulses the electric motor supplies, whereby the computer calculates these impulses from several different signals that start from several devices for measuring different parameters (1, a2,3,4,5,6).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Computer 7 und dem Elektromotor lo ein Impulsverstärker 8 anordnet.According to a preferred embodiment of the invention is between the computer 7 and the electric motor lo a pulse amplifier 8 is arranged.

Bei den Vorrichtungen zur Messung der verschiedenen Parameter handelt es sich vorzugsweise um einen Eigengewichtsmesser und Ladegewichtsmesser leinen Motordrehzahlmesser 2,einen Pedalmesser 3,,einen Steigungswinkelmesser 4,einen Luftwiderstandsmesser 5 und einen Reibunaswiderstandsmesser 6.The devices for measuring the various parameters are it is preferably a dead weight meter and load weight meter Engine tachometer 2, a pedal meter 3, a pitch angle meter 4, an air resistance meter 5 and a friction resistance meter 6.

Die Meßvorrichtungen sind im Prinzip bekannt bzw. lassen sich bei dem heutigen Stand der elektronischen Technik ohne besondere Schwierigkeiten herstellen.Diese Vorrichtungen sind daher nicht ceaenstand der Erfindung.The measuring devices are known in principle or can be found in the current state of electronic technology without any particular difficulties Devices are therefore not part of the invention.

überraschenderweise wurde gefunden,daP. die erfindungsgemäPe Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines Fahrzeug-Getreibe gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen deutliche Vorteile aufweist.Surprisingly, it was found thatP. the device according to the invention for the electronic control of a vehicle drive compared to the previously known Devices has clear advantages.

Aufgrund der neuen elektronischen Getriebesteuerung arbeitet das Fahrzeug-Getriebe automatisch.Die Beschleunigung des Fahrzeuges erfolgt stufenlos, d.h. kontinuierlich.Das Getriebe benötigt lp,raktisch) kein Ol,weil der Reibungswiderstand der Kupplung wegfällt.The vehicle's transmission works thanks to the new electronic transmission control automatically. The vehicle accelerates steplessly, i.e. continuously Gearbox requires lp, practically) no oil, because of the frictional resistance of the clutch ceases to exist.

Es wird die jeweils passende Geschwindigkeit einaestellt.liierdurch wird eine optimale Ausnutzung der Leistung erreicht,wocurch eine Energieersparnis um 25 bis 60% eintritt.Bei den hohen und noch steigenden Kraftstoffpreisen gewinnt dieser Aspekt immer mehr an Bedeutung.The appropriate speed is set in each case an optimal utilization of the power is achieved, which saves energy by 25 to 60%. With high and still rising fuel prices, wins this aspect is becoming more and more important.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,daR die Herstellungskosten für eine derartige Getriebesteueruna vergleichsweise niedrig sind.Another advantage of the invention can be seen in the fact that the manufacturing costs are comparatively low for such a transmission tax.

Die erfindungsgemäße Getriebe steueruna ist vielfältig anwendbar, und zwar bei Fahrzeugen aller Art,beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bau-und Industriefahrzeugen.The transmission according to the invention can be used in many ways, in vehicles of all types, for example passenger cars, trucks or construction and industrial vehicles.

Die verschiedenen Fahrzeuge arbeiten unter verschiedenen Bedingungen,die von den Belastungen'denen die Fahrzeuge ausgesetzt sind,abhängen.Belastungsparameter sind das Eigengewicht- und das Ladegewicht des Fahrzeuges der Luftwiderstand des Fahrzeuges, die Steigung des Geländes usw.Die Summe dieser Faktoren ergibt den Gesamtwiderstand gegen die Fahrzeugbewegung.Der (Antriebs-) Motor,dessen Leistung durch die Vergaserdüse gesteuert alird,also von der Kraftstoffzufuhr abhängig ist,!uR alle diese Widerstände überwinden wenn sich das Fahrzeug bewegen soll.The different vehicles operate under different conditions on the loads to which the vehicles are exposed, depend. Load parameters the dead weight and the load weight of the vehicle are the aerodynamic drag of the Vehicle, the slope of the terrain, etc. The sum of these factors results in the total resistance against the vehicle movement. The (drive) engine, its power through the carburetor nozzle controlled alird, i.e. dependent on the fuel supply,! uR all these resistances overcome when the vehicle is supposed to move.

Die herkömmlichen Getriebe,auch die automatischen'arbeiten in mehreren Stufen,ur die Beschleunigung des Fahrzeuges den jeweiligen Anforderungen anzupassen.Wirtschaftlich gesehen ist ein derartimes Getriebe von Machteil,weil die effektive Kraftausnutzung im allgemeinen bei Personenkraftwagen nicht mehr als 70 bis 75% und bei schweren Fahrzeugen,insbesondere Bau- und Industriefahrzeugen,nicht mehr als 40 bis 60% beträgt.The conventional transmissions, including the automatic ones, work in several ways Levels to adapt the acceleration of the vehicle to the respective requirements. Economical seen, such a transmission is a disadvantage because the effective use of power in the generally not more than 70 to 75% in the case of passenger cars and in particular in the case of heavy vehicles Construction and industrial vehicles, does not exceed 40 to 60%.

Welche Anforderungen werden an ein ideales Getriebe gestellt? Zur Beantwortung dieser Frage ist in Betracht zu ziehen bzw. muß davon ausgeganden werden'daß ursprünglich die Antriebskraft vom Motor auf die Räder ohne jede Steuerung,d.h. ohne Anpassung der Antriebskraft an die jeweiligen Anforderungen ,übertragen wurde.What are the requirements for an ideal transmission? To the The answer to this question must be considered or must be assumed that originally the driving force from the engine to the wheels without any control, i.e. was transmitted without adapting the drive force to the respective requirements.

Um den praktischen Bedürfnissen Rechnung zu tragen,wurde dann die Drehzahl des Motors herabgesetzt,um das Drehmoment zu erhöhen, oder umgekehrt.Später wurde dann das Stufengetriebe entwickelt.In order to meet practical needs, the Reduced engine speed to increase torque, or vice versa. Later the multi-step transmission was then developed.

Die einzelnen Stufen,zunächst drei oder vier,galten für bestimmte ,noch ziemlich große Drehzahlbereiche.Schließlich ging man dazu über,die Anzahl der Stufen (das entspricht den Gängen des Getriebes) zu vermehren,um die Drehzahlbereiche zu verkleinern und den Leistungsanforderungen besser gerecht werden zu kennen.The individual stages, initially three or four, applied to certain , still quite large speed ranges. Finally, one went over to the number the steps (this corresponds to the gears of the gearbox) to increase the speed ranges to downsize and to better meet the performance requirements.

Es versteht sich,daß mit steigender Anzahl von Gängen natürlich auch der technische Aufwand bei der Konstruktion des Getriebes zunimmt.Die herstellung derartiger Getriebe ist entsprechend teuer.It goes without saying that with an increasing number of gears, too, of course the technical effort involved in the design of the transmission increases such a transmission is correspondingly expensive.

Der Vermehruna der Gangzahl sind somit aus technischen Gründen und aus Gründen des Raumbedarfes sowie aus Kostengründen Grenzen gesetzt.The increase in the number of threads is therefore due to technical reasons and limits are set for reasons of space requirements and for cost reasons.

Aber selbst wenn man von dem technischen Aufwand usw.,der mit der Vermehrung der Gangzahl verbunden ist,einmal absieht,bleiben die verschiedenen Drehzahlbereiche bestehen.Dieser Mangel kann nur durch eine vollautomatische stufenlose Kraftübertragung beseitigt werden.But even if you think of the technical effort, etc., that goes with the Increasing the number of gears is connected, once ignored, the different speed ranges remain This deficiency can only exist through a fully automatic, stepless power transmission be eliminated.

Die vorliegende Erfindung arbeitet auf der Basis von elektrischen Impulsen,die vom Computer dem Elektromotor zugeführt werden.Dieses Prinzip bat den Vorteil,daß keine Reibungsverluste auftreten und somit kein Kraftverlust entsteht.The present invention operates on an electrical basis Pulses that are fed from the computer to the electric motor. This principle applies to the The advantage is that there are no friction losses and therefore no loss of power.

Auf Impulsbasis wurde zwar schon verschiedentlich bei der Getriebesteuerung gearbeitet,jcdoch auf andere tr?eise,sodaß der gewünschte Erfolg nicht eintrat.Es kommt dabei nämlich nicht so sehr auf die Auswahl des Getriebes an,als vielmehr darauf,die Bewequna mit dem zweiten Newtonschen Axiom in übereinstimmung zu bringen.On a pulse basis, it has already been used on various occasions for the transmission control worked, but in other ways, so that the desired success did not occur It doesn't depend so much on the selection of the gearbox as it is on bringing the motion into agreement with Newton's second axiom.

Das zweite itewtonsche Axior,dem die Bewegung des Fahrzeuges folgt, Lautet: Kraft = Masse x Beschleunigung Die Aufgabe des Getriebes sollte nun nicht darin bestehentuie passende Geschwindigkeit zu wahlen(wie es bei den bisherigen Getrinken der Fall ist),sondern die passende Beschleunigung.The second Itewtonian Axior, which the movement of the vehicle follows, Reads: Force = mass x acceleration The task of the gearbox should not now you have to choose the right speed (as with the previous Drinking is the case), but the appropriate acceleration.

Um die benötigte Kraft des Motors zu kennen,ist die Kenntnis der gesamten Parameter vonnöten, die sich als Widerstände dieser Motorkraft ent«egenstellen.Dann läßt sich die tatsächliche Kraft, die das Fahrzeug beweqt,und somit die tatsëchlich benötigte Beschleunigung nach folgender Formel angeben: Beschleunigung = Kraft Masse Die Kraft wird durch den Fahrer,der das Pedal betätigt,und die Widerstände werden durch die jeweiligen Verhältnisse, wie Gelände,Luftwiderstand usw.,bestimmt.In order to know the required power of the motor, it is necessary to know the total Parameters are required which are opposed to this motor force as resistances. Then the actual force that moves the vehicle, and thus the actual Specify the required acceleration using the following formula: Acceleration = force mass The force is provided by the driver who presses the pedal, and the resistances are made determined by the respective conditions, such as terrain, air resistance, etc.

Zur Steuerung des Getriebes werden infolgedessen folgenae Vorrichtungen benötigt: 1. eine Vorrichtung zur Messunq des Fahrzeuggewichtes (Nettogewichts- und Zuladegewichtsmesser), 2. einen Drehzahlmesser, 3. einen Steigungswinkelmesser, 4, einen Luftwiderstandmesser, 5. einen Pedalmesser, 6. einen Elektromotor (im Getriebe) für zwei Bewegungsrichtung und mit verschiedenen Geschwindigkeiten, 7. einen elektronischen Rechner und 8. einen Impulsverstärker.As a result, the following devices are used to control the transmission required: 1. a device for measuring the vehicle weight (net weight and payload weight meter), 2. a tachometer, 3. an incline meter, 4, an air resistance meter, 5. a pedal meter, 6. an electric motor (in the gearbox) for two directions of movement and at different speeds, 7. an electronic one Computer and 8. a pulse amplifier.

Aufgrund des Standes der Technik von elektronischen Systemen begegnet die lierstellung der erfindungsgemäßen Getriebesteuerung bzw. die Ausrüstung des Getriebes mit den erwähnten elektronisch arbeitenden Vorrichtungen keinen prinzipiellen Schwierigkeiten.Encountered due to the state of the art of electronic systems the lierstellung of the transmission control according to the invention or the equipment of the Transmission with the mentioned electronically operating devices no principle Trouble.

Die vorliegende Frfindung stellt eine neuartige Getritjesteuerung dar.Ein derartig gesteuertes Getriebe arbeitet automatisch,indem es den Bewegungsgesetzen folgt.The present invention represents a new type of trickle control Such a controlled transmission works automatically by following the laws of motion follows.

Der Computer erhält von den verschiedenen Vorrichtungen seine Informationen. Er berechnet aufgrund dieser Informationen in jedem Augenblick die benötigte Beschleunigung, die sich aufgrund von Veränderungen der Kräfte und Widerstände erqiEt.Das Getriebe arbeitet stufenlos,d.h. mit stufenloser Kraftübertragung.Es hat die Funktion i = o bis i = m ( m = Maximun).The computer gets its information from the various devices. He calculates based on this information in each Moment the Required acceleration due to changes in forces and resistances erqiEt. The transmission works continuously, i.e. with stepless power transmission.Es has the function i = o to i = m (m = Maximun).

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines Fahrzeug-Getriebes (mit zugehörigem Getriebe und (Antriebs-) Motor) in schematischer Darstelluna.Fig. 1 shows the device according to the invention for electronic control of a vehicle gearbox (with associated gearbox and (drive) motor) in a schematic Darstelluna.

In der Figur bedeuten: 1 Gewinchtsmesser (zur Messung des Eigengewichtes und Zuladegr-Wichtes des Fahrzeuges 2 Drehzahlmesser (zur Messung der UpM des Motors) 3 Pedalmesser (zur Messung der Stellung des Gaspedals) 4 Steigungsmesser (zur tJessuna des Steigungswiderstandes RSt = m x sin alpha 5 Luftwiderstandsmesser (zur Messung des Luftwiderstandes der Karosserie des Fahrzeuges) 6 Reibungswiderstandsmesser 7 Computer 8 Impulsversterker 9 Getreibgehäuse lo rlektronotor (zur Steuerung des Getriebes 11 Motor (des Fahrzeuges) 12 Differential (zwischen den Fahrzeugrädern) 13 Fahrzeugräder Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Getriebesteuerung wird im folgenden näher erläutert: Ein Signal kommt vom Zuladegewichtmesser und wird zusammen mit dem Nettogewicht des Fahrzeuges im Rechner in zwei Zweige aufaeteilt.Das Signal wird in einem dieser Zweige gespeichert und ständig rit der Sinus des Steigungswinkels multipliuiert, um den Steigungswiderstand zu ermitteln. Durch diese Wert wird der Wert aus allen beteiligten Kräften dividiert und so der Wert der jeweils benötigten Beschleunigung erhalten. Der Drehzahlmesser mißt die vom Motor erbrachte hraft.Davon wird die Kraft aller Widerstände abgezogen und auf diese Weise die tatsächliche raft erhalten, die das Fahrzeug fortbewegt.In the figure: 1 weight knife (for measuring the dead weight and load weight of the vehicle 2 tachometers (for measuring the rpm of the engine) 3 pedal meters (for measuring the position of the accelerator pedal) 4 incline meters (for tJessuna of the gradient resistance RSt = m x sin alpha 5 air resistance meter (for measuring the air resistance of the vehicle body) 6 friction resistance meters 7 Computer 8 Pulse amplifier 9 Drive housing lo rlektronotor (to control the Transmission 11 engine (of the vehicle) 12 differential (between the vehicle wheels) 13 Vehicle wheels The mode of operation of the transmission control according to the invention is shown in explained in more detail below: A signal comes from the payload weight meter and is combined with the net weight of the vehicle divided into two branches in the computer. The signal is stored in one of these branches and the sine of the slope angle rit continuously multiplied to determine the incline resistance. This value makes the Divided the value from all forces involved and thus the value of each required Get acceleration. The tachometer measures the power produced by the engine the force of all resistances is subtracted and in this way the real one raft that moves the vehicle.

Der Pedalmesser gibt die Differenz zwischen der augenblicklichen Kraft des Motors einerseits und der vom Fahrer gewünschten aufzubringenden Kraft andererseits an.The pedal meter gives the difference between the current force of the motor on the one hand and the force to be applied desired by the driver on the other hand at.

Der Drehzahlmesser zieht die beiden Siqnale (Drehzahlmesser und Pedalmesser) voneinander ab und gibt die (erste) Anweisung an den im Getriebe befindlichen Elektromotor, die Stellung einzunehmen, die den Antriebsmotor des Fahrzeuges auf die gewünschte Drehzahl brin«t.rlit der neuen Drehzahl wird eine neue Kraft erhalten.The tachometer draws the two signals (tachometer and pedal meter) from each other and gives the (first) instruction to the electric motor in the gearbox, to take the position that the drive motor of the vehicle to the desired Speed increases. With the new speed, a new force is obtained.

Der Rechner gibt die (zweite) Anweisung, nachdem er die benctigtc Beschleunigung berechnet hat.The computer gives the (second) instruction after it has required the Has calculated acceleration.

Diese elektrische Anweisung bringt den Elektromotor auf die benötige Geschwindigiteit in entsprechender Richtung.Die Drehzahl des (Verbrennungs-) Motors bleibt konstant und die Geschwindigkeit der Maschine nimmt zu,bis die verschiedenen Kraft und die verschiedenen Widerstände ausgeglichen sind.These electrical instructions bring the electric motor to the required level The speed of the (combustion) engine remains constant and the speed of the machine increases until the various Strength and the various resistances are balanced.

Das auf diese eise arbeitende Getriebe arbeitet automatisch, braucht kein 51 und es treten keine Energieverluste durch den Reibungswiderstand einer Kupplung auf, (weil Letztere fehlt) Das Getriebe arbeitet stufenlos,weil die Drehzahlübergänge fließend sinu.Die Ausnutzung der Kraft des Motors ist daher optimal.The transmission working in this way works automatically, needs no 51 and there are no energy losses due to the frictional resistance of a clutch on, (because the latter is missing) The transmission works continuously because the speed transitions flowing sinu. The use of the power of the engine is therefore optimal.

Die Wirtschaftlichkeit der rit der erfindungsgemäßen Getriebesteueruna ausgerüsteten Fahrzeuge wird unter diesem Aspekt um etwa 25 bis 35% bei leichten Fahrzeugen und um etwa 35 bis 6o% bei schweren Fahrzeuge erhcht.Die erfindungsgemaße Getriebesteuerung läßt das Fahrzeug schnell seine maximale Geschwindigkeit erreichen,da der Antriebsmotor vom Augenblick der Inbetriebnahme an mit höchster Kraft arbeitet.The profitability of the transmission control system according to the invention Equipped vehicles will, under this aspect, be around 25 to 35% in light Vehicles and increased by about 35 to 60% for heavy vehicles Transmission control lets the vehicle quickly reach its maximum speed because the drive motor works with maximum power from the moment it is put into operation.

Die erfindungsgemäße Getriehesteuerung laßt sich beispielsweise bei einem Getriebe verwendung, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist.The transmission control according to the invention can be, for example, at using a transmission, as illustrated in FIG.

In der Fig. bedeuten: 1 Elektromotor 2. Gewinde 3 Stange 4 Gabel 5 Führung 6 output (UpM) 7 Schlitze 8 Input (UpM) 9 konische Nocken 10 Arm 11 Räder (in einer Richtung laufend) 12 Feder 13 Feder 14 Räder - Leerseite -In the figure: 1 electric motor 2. thread 3 rod 4 fork 5 guide 6 output (rpm) 7 slots 8 input (rpm) 9 conical cams 10 arm 11 wheels (running in one direction) 12 spring 13 spring 14 wheels - Blank page -

Claims

Device for the electronic control of a vehicle transmission Patent or protection claims 1. Device for the electronic control of a vehicle transmission with the aid of an electric motor, characterized in that the electric motor (16) with is coupled to a computer (7) which supplies pulses to the electric motor, the Computers compute these impulses from several different signals sent by devices to measure various parameters (1, 2, 3, 4, 5, 6).

2. Apparatus according to claim 1'd characterized in that between Computer (7) and electric motor (10) a pulse amplifier (8) is arranged.

3. Device according to Ansrruch 1 and 2, characterized in that the devices for measuring various parameters a dead weight and payload weight meter (l), a tachometer (2), a pedal meter (3) an incline a / inkelr.lesser (4) Its air resistance meter (5) and a friction resistance meter (6) are.