DE2148443C3 - Geschwindigkeitsabhängige, selbsttätige, elektrische Schalteinrichtung für Getriebe mit Synchronisierungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine geschwindigkeitsabhängige, selbsttätige elektrische Schalteinrichtung für Getriebe mit Synchronisierungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bekannte Systeme, die zur Abschätzung und zum Vergleich von Parametern getrennt rotierender Teile, beispielsweise der Eingangs- und der Ausgangswelle <^MI eines Mehrgangschaltgetriebes mit ständigem Eingriff für ein Straßenfahrzeug verwendet werden, arbeiten mit Analogspannungen, die jedoch den Nachteil haben, daß sie durch Änderungen der Umweltbedingungen Abweichungen erfahren können und von elektrischen · ■ Störeffekten beeinträchtigt werden können.

t.ine bekannte Schalteinrichtung (1"R-PS 13 37 316) benutzt schon eine Reihe von digitalen Elementen, wodurch die Gefahr von möglichen Störeffekten herabgesetzt wird, jedoch werden auch noch weiterhin analoge Elemente benutzt.

Ein Straßenfahrzeug beispielsweise unterliegt beträchtlichen klimatischen Schwankungen, so daß eine daran angebrachte Ausrüstung ebenfalls starken Schwankungen insbesondere hinsichtlich Feuchtigkeit und Temperatur ausgesetzt ist. Insbesondere Temperaturänderungen können bei Analogspannungsgeräten zu einer Drift führen. Ferner ist ein Straßenfahrzeug einer sich ändernden elektrischen Umgebung ausgesetzt, die ebenfalls in Analogspannungsgeräten zu Störungen führen kann. Beispielsweise verlaufen Fahrzeuge über oder in der Nähe von in der Straße oder am Straßenrand oder oberhalb der Straße angeordneten elektrischen Kabeln. Derartige Kabel dienen beispielsweise zur Stromversorgung von Straßenbahnen oder anderen Fahrzeugen und können dann bei auf Analogspannungen beruhenden Geräten zu Störungen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen unbedingt störungsfreien Betrieb zu erreichen, was erfindungsgemäß durch die ausschließliche Verwendung digital arbeitender Elemente verwirklicht wird.

Da durch die digitale Technik auch die Geschwindigkeitssignale nicht in Spannungen umgesetzt zu werden brauchen, werden die Größe, die Kosten und die Anforderungen hinsichtlich der Versorgungsspannung herabgesetzt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet:

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Getriebesteuersystems;

F i g. 2 eine Einzelheit der Schaltstufenauswahlmittel des Systems von Fig. 1;

F i g. 3 Geschwindigkeitsanpassungsanordnungen des Systens von F i g. 1 und

F i g. 4 verschiedene Kurven zum besseren Verständnis der Arbeitsweise des Systems.

Das in F i g. 1 dargestellte Steuersystem kann beispielsweise bei einem Getriebe für ein Straßenfahrzeug eingesetzt werden, wobei eine kombinierte Hand- und Automatik-Gangschaltung vorgesehen ist und die Wellengeschwindigkeiten in einer elektronischen Steuereinheit 18 überwacht werden, um eine Geschwindigkeitsanpassung vor dem Eingriff zu e-reichen und um vor dem automatischen Umschalten eine Anzeige für die Notwendigkeit der Umschaltung zu liefern. Die Antriebsmaschine 12 des Fahrzeuges besitzt eine Ausgangswelle N_u die die Eingangswelle N₂ des Getriebes 11 über eine Kupplung 13 antreibt, und die Ausgangswelle N₃ des Getriebes treibt wiederum die Fahrzeugräder 10 an.

Eine Technik zur Überwachung der Wellengeschwindigkeit besteht in der Verwendung eines mit Zähnen versehenen Rades und eines magnetischen Abtastkopfes, der ein der Drehgeschwindigkeit proportionales Analogsignal abgibt, wie es beispielsweise in der britischen Patentschrift 11 18 432 beschrieben ist. Ein solches frequenzanaloges Signal /2 in Bezug auf die Welle /V₂ wird frequenzempfindlichen Schaltern 14, 15 zugeführt, die eins.· Änderung der Maschinengeschwindigkeit nach oben der unten feststellen, wie in f i g. 2 gezeigt ist.

LJm die Geschwindigkeiten vor und hinter dem Getriebe 11 anzupassen, werden die Frequenzanalogsignalc /2, Λ der Geschwindigkeit der Wellen AZ₂ und ΛΛ

überwacht Ein Zustand für eine Getriebeumschaltung würde normalerweise von der Geschwindigkeit der Ausgangswelle JVi der Maschine 12 abhängen. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Kupplung 13 jedoch eingerückt, wenn eine Gangschaltung erforderlich ist, und die Geschwindigkeiten der Wellen Ni und N₂ sind zu diesem Zeitpunkt gleich. Die Schaltstufenauswahl erfolgt mittels eines Systems, das auf einem in beiden Richtungen schiebbaren digitalen Register 16 basiert, wobei jede Forderung für einen Schaltstufenwechsel das Register 16 um eine Stelle nach oben oder unten bewegt Das System hat die Fähigkeit, jeweils zur Zeit immer nur einen Gang zu schalten. Das Register 16 zeigt stets eine bestimmte Schaltstufenauswahl an, aber das Signal für den Schaltstufenwechsel wird nicht zur Leistungstufe 17 durchgelassen, so daß ein Eingriff der Getriebemitnehmer nicht erfolgt, bevor nicht eine Geschwindigkeitsanpassung im Getriebe erreicht worden ist

In dem Geschwindigkeitsanpassungssystem 20, das die Kupplung 13, die Bremse 19 und das Maschinendrosselventil über die Leistungsstufe 36 steuert muß bestimmt werden; a) wenn die Eingangswelle N2 verlangsamt werden muß; b) wenn die Eingangswelle N₂ beschleunigt werden muß und c) wenn die Getriebemitnehmer in Eingriff kommen sollen. Um diese Aktionen einzuleiten, müssen sowohl die Geschwindigkeiten der Wellen N₂ und N3 als auch das Übersetzungsverhältnis der zukünftigen Getriebestufe bekannt sein. Die Verarbeitung dieser Information kann auf analoge oder digitale Weise erfolgen. Bei der analogen Methode müßten mehrfache lineare Schaltkreise verwendet werden, bei denen aber wieder bei großen Änderungen der Umgebungstemperaturen das Problem von Abweichungen entsteht. Es wird daher vorgeschlagen, digital vorzugehen, und F i g. 3 zeigt schematisch ein mögliches Ausführungsbeispiel hierfür. Die Information wird von dem Register 16 der Leistungsstufe 17 nur zugeführt, wenn zwischen Ein- und Ausgang des Getriebes 11 eine Geschwindigkeitsanpassung vorliegt. Die Grundkomponente des Geschwindigkeitsanpassungssystems ist ein Zähler 22, der mit Geschwindigkeitsimpulsen von der Welle N₂ gespeist wird, nachdem zunächst eine Rückstellung auf 0 durch einen Impuls von der Welle Λ/3 erfolgt ist. Beim Eintreffen des folgenden Impulses von der Welle Λ/3 wird der Inhalt des Zählers abgelesen. Wenn der Zähler den genauen Wert für die zukünftige Schaltstufe enthält, liegt Geschwindigkeitsanpassung vor, und die Getriebemitnehmer kommen in Eingriff. Falls die Ablesung zu hoch oder zu niedrig liegt, wird die entsprechende Beschleunigungs- oder Bremsaktion durchgeführt, um eine Angleichung zu erreichen. Diese Aktion ist gleich für Änderungen nach oben und unten. In ähnlicher Weise sind für den Fall, daß der Eingriff versucht wird und mißlingt, viele Versuche möglich, bis eine Anpassung erreicht wird. Die Geschwindigkeit der Radantriebswelle A/3 wird für Kontrollzwecke überwacht, sit· kann aber auch als Anzeige der Fahrgeschwindigkeit im Führerstand bei 21 ausgenutzt werden.

Gemäß Fig.3 werden die Geschwindigkeitsimpulse /2 und /3 jeweils dem Zähler 22 und einem Flip-Flop 24 zugeführt, und der /3-Eingang und ein Ausgang Λ¹ des Flip-Flops werden an einem UND-Tor 25 zusammengefaßt, um den Zählerücksstellimpuls zu erzeugen, während der Λ-Eingang und der andere Ausgang Z₃ ¹ des Flip-Flops an einem UND-Tor 26 zusammengefaßt werden, um den Ausgabeirr:puls zu erzeugen. Die Zählerausgänge A, B oder C, die die Zählung entsprechend einer unterschiedlichen Geiriebeschaltstufe darstellen, werden einem Eingang eines entsprechenden UND-Tores 23 zugeführt das auch die entsprechenden Ausgangssignale A, B oder C des Auswahlregisters 16 erhält, die die geforderte Getriebestufenwahl darstellen. Die Ausgänge aller UND-Tore 23 werden gemeinsam einem ODER-Tor 27 zugeführt dessen Ausgang ein weiteres UND-Tor 28 ansteuert, das auch den Ausgabeimpuls vom UND-Tor 26 erhält Der Ausgang des UND-Tors 28 wird dann dem Setzeingang einer bistabilen Anordnung 29 zugeführt die anzeigt ob die Getriebemitnehmer in Eingriff gelangen sollen oder nicht

F i g. 4 zeigt die verschiedenen Kurven. Diese Kurven stellen drei mögliche Zustände dar, d. h. Anpassung von /2 und h in zulässigen Grenzen, f₂ zu niedrig und /2 zu hoch, und auf welche Weise das Maschinendrosselventil, eine Bremse 19 an der Welle N₂ und die Getriebemitnehmer betätigt werden, um die Anpassung zu erreichen und die in Aussicht genommene Schaltstufe einzurükken. Wenn z. B. die Welle N₂ zu stark beschleunigt wird und ein Eingriff versucht wird, mißlingt dieser deswegen, weil die Geschwindigkeit der Welle N₂ die Anpassungsgeschwindigkeit übersteigt und es wird eine Bremsung eingeleitet, die die Welle N₂ wieder zur Anpassung bringt. Das Umgekehrte kann passieren, wenn die Welle N₂ zunächst gebremst wird. Wie schon erläutert wurde, ist das System 20 (Fig.3) so ausgebildet, daß jeder Getriebestufenauswahl — aus Gründen der Klarheit ist nur die eine Getriebestufe A gezeigt — eine individuelle Zählposition im Zähler 22 zugeordnet ist. Diese Position ist so, daß bei Anpassung der Getriebegeschwindigkeiten f₂, h der Zähler für diese Getriebestufenauswahl in dieser Zählposition ist, wenn der Ausgabeimpuls vom Tor 26 erscheint. Wenn daher alle Anpassungsstellungen des Zählers mit dem Ausgang der entsprechenden Getriebestufenposition im Getriebeauswahlregister gestartet werden, dann wird eine Geschwindigkeitsanpassung angezeigt wenn z. B.

die beiden Eingänge dieses Tores 23 koinzidieren, um einen Ausgangsimpuls durch das ODER-Gitter 27 in dem Augenblick zu liefern, wenn das Tor 28 in der Lage ist, diesen Impuls durchzulassen, wodurch die Getriebemitnehmer über die bistabile Schaltung 29 aktiviert werden. Der Impuls von dem Tor 28 stellt ferner die bistabilen Schaltungen 30 und 31 zurück, um sicherzustellen, daß die Bremse 19 gelöst und die Kupplung 13 entkuppelt ist, um das Einrücken des Getriebes zu erleichtern, obwohl die Entkupplungsaktion gegebenenfalls auch entfallen kann.

Wenn am Tor 27 das Ausgangssignal vor dem Ausgabeimpuls erscheint, so ist dies eine Anzeige dafür, daß die Geschwindigkeit f₂ zu hoch ist. In diesem Falle wird das Signal einem UND-Tor 32 zugeführt, das auch das Signal /"'3 und das Nein-Signal /"3, das aus der Inversion von h am Inverter 33 abgeleitet wird, empfängt, und die bistabile Schaltung 30 wird gesetzt, wodurch der Befehl zu einer Entkupplung und zu einer Bremsung gegeben wird. Die bistabile Schaltung 31

ι'* verbleibt jedoch zurückgestellt. Wenn schließlich der Ausgang des Tors 27 später als der Ausgabeimpuls auftritt, so ist dies eine Anzeige dafür, daß die Geirhwindigkeit f₂ zu niedrig für eine Ge^chwindigkeitsanpassung ist. Der Impuls vom Tor 27 wird dann zu einem UNDTor 34 durchgelassen, Uas ebenfalls das Nein-Signal /3 und das Signal Λ empfängt und die bistabile Schaltung 31 wird geset.ii, wodurch die Kupplung in Eingriff bitiui und der Befeh! für volle

öffnung des Drosselventils gegeben wird. Die bistabile Schaltung 30 bleibt zurückgestellt. Immer wenn ein Ausgangsimpuls am Tor 32 oder am Tor 34 erscheint, wird dieser zu einem ODFR-Tor 35 durchgelassen, um die Handsteuerung des Drosselventils auszuschalten.

Das i'i Fig. 2 dargestellte Auswahlregister 16 ist ein digitaler Zähler, der in beiden Richtungen arbeitet, und in dem die einzelnen Ausgänge der Frequenzschalter 14, 15 die Zählrichtung bestimmen, und beide Schalterausgänge sind am ODER-Tor 37 zusammengefaßt, um jeweils den Zähler um eine einzelne Stufe vorzuschalten. Gegebenenfalls kann der Ausgang dieses ODER-Tors, der die Änderung der Getriebestufe verlangt, dazu verwendet werden, um die Kupplung 13 in Verbindung mit dem Ausgang des Geschwindigkeitsanpassungssystems 20 zu steuern.

Die Betätigung der Getriebemitnehmer, der Diossci ventilverstellung, der Brems- und Kupplungsmittel in Abhängigkeit von Signalen der logischen Schaltkreise kann entweder durch Verwendung der Festkörpertechnik oder mit üblichen Relaisanordnungen bewirkt weiden.

Natürlich sind Abänderungen des beschriebenen Systems möglich. So können zur Beschleunigung der Welle Ni für die erforderliche Geschwindigkeitsanpassting anstelle der beschriebenen Fahrzeugmaschine auch andere Mittel verwendet werden, durch die eine Steuerung des Drosselventils der Maschine entbehrlich würde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Geschwindigkeitsabhängige, selbsttätige elektrische Schalteinrichtung für Getriebe mit Synchronisieningseinrichtung, mit einem Gangwähler, der auf eine erste Impulskette mit veränderbarer Frequenz anspricht, die ein Maß für die Geschwindigkeit der Eingangswelle des Getriebes ist, mit Geschwindigkeitsanpassungsmitteln, die auf die erste Impulskette sowie auf eine zweite Impulskette mit veränderbarer Frequenz ansprechen, die ein Maß für die Geschwindigkeit der Ausgangswelle des Getriebes ist, mit einer logischen Schaltung, die an die Aushänge des Gangwählers und der Geschwindigkeitsanpassungsmittel angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Gangwählers den Gangwechselmechanismus nur aktiviert, wenn die Geschwindigkeitsanpassunjtsmittel signalisieren, daß die Geschwindigkeit der Eingangs- und Ausgangswelle an den mit dem Gangwähler gewählten Gang angepaßt sind, da- M durch gekennzeichnet, daß der Gangwähler aus einem digitalen Register in Form eines in beiden Richtungen arbeitenden Zählers (16) besteht, der zur Zeit immer nur eine Zählstufe schiebt, wobei für jeden gewählten Gang ein anderer Zählstufenausgang (A. B, C) aktiv wird, daß frequenzabhängige Schaltmittel vorgesehen sind, die Begrenzungsschalter (14, 15) für die obere und untere Grenze enthalten, deren Ausgänge getrennt die Zählrichtung bestimmen und ferner an einem Tor (37) kombiniert werden, um einen Eingangsimpuls zum Antrieb des Zählers zu liefern, daß die Geschwindigkeitsanpassungsmitte! (20) aus einem digitalen Zähler (22) bestehen, für den die erste Impulskette (6) die Zählimpulse und die zweite Impulskette (/3) Rückstell- und Ausgabeimpulse liefert, wobei unterschiedliche Zählstufcnausgänge (A, B, C) die Geschwindigkeitsanpassung für den jeweils gewählten Gang darstellen, daß aufeinanderfolgende Impulse der zeiten Impulskette (/J) Rückstell- und Ausgabeimpulse für den Geschwindigkeitsanpassungszähler (22) liefern, und daß die logische Schaltung logische Torschaltungen enthält, die jedes Gangauswahl-Ausgangssignal vom Gangwähler (16) zum Gangwechselmechanismus (11) nur dann durchlassen, wenn die Zählstellung im Geschwindigkeitsanpassungszähler (22) eine Geschwindigkeitsanpassung für den Gang im Augenblick des Erscheinens des Ausgabeimpulses darstellt.

   50