DE2249107A1

DE2249107A1 - Getriebeschalteinrichtung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2249107A1
Application number: DE2249107A
Authority: DE
Inventors: Gary Lee Casey; Ii James Adrin Cogswell
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1973-05-03
Also published as: AU4685672A; GB1344971A; JPS4848859A; CA972850A; DE2249107B2; FR2169775B1; FR2169775A1; DE2249107C3; IT966267B; US3752011A; AU456354B2; JPS533033B2

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-PHYS. t>R. MA·"! ITZ DIPL.-CHSM. DR. DEUFEL

DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

6. Οκτ. m

G 2272

General Motors Corporation Detroit, Mich. / USA

Getriebeschalteinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft Getriebeschalteinrichtungen beispielsweise für ein Mehrganggetriebe in der Kraftübertragung eines Kräftfahrzeugs«,

Im besonderen ist die Erfindung auf eine Einrichtung zum Schalten der Übersetzungsstufen durch Modulieren der Drehmomentkapazität von Elementen im Getriebe gerichtet.

In automatischen Getrieben_s wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet werden, ist es üblich, eine drehmomentübertragende Vorrichtung (Bremse oder Kupplung) für den Gangwechsel einzurücken und Freilaufelemente vorzusehen,

309818/0701

Dr. Mül!er-Bore Dr. Manitz · Dr. Deufel · Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Grjmkow

Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-Straße 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Marktstraße

Telefon (0531) 73887 Telefon (0811) 293645, Telex5-22050 mbpat Telefon (0711) 567261

Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken, München, Kto.-Nr. 9822 Postscheck: München 95495

um die vorher eingerückte Vorrichtung unwirksam zu machen, so daß eine Druckänderung nur bei der einen drehmomentübertragenden Vorrichtung während des Schitvorgangs erforderlich ist. Gewöhnlich ist diese Druckänderung so programmiert, daß sie bei einem bestimmten Wert stattfindet, welches nicht der optimale Wert zum Erzielen eines weichen Schaltvorgangs unter allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ist.

Es wurde nun festgestellt, daß durch Regeln der Drücke der einrückenden und ausrückenden Vorrichtungen nach den grundsätzlichen Betriebsparametern des Getriebes weichere Schaltvorgänge unabhängig von dem Betriebszustand des Fahrzeugs erzielt v/erden können, selbst wenn sich beispielsweise der Drehmomentbedarf während eines Schaltvorgangs verändert. Gleichzeitig besteht keine Notwendigkeit mehr für Freilaufvorrichtungen im Getriebesatz.

Zum Schalten der Übersetzungsstufen bei einem Getriebe mit einem Fluidantrieb, der einen treibenden Teil und einen getriebenen Teil besitzt, und einem Mehrganggetriebe, das eine ainrückbare drehmomentübertragende Vorrichtung von veränderlicher Drehmomentkapazität zum Schalten der Getriebegange aufweist, und einem Abtriebsglied, welches Schalten umfaßt die Feststellung der Drehzahlen des treibenden Teils, des getriebenen Teils und des Abtriebsgliedes, die laufende Bestimmung des Eingangsdrehmornents des getriebenen Teils aus den ermittelten Drehzahlen, die Beschleunigung des getriebenen Teils und des Homentan-Übersetzungsverhältnisses, die Zufuhr eines Schaltsignals, um einen Schaltvorgang auf einen gewünschten Gang anzufordern, das laufende Vergleichen des Momentan-Obersetzungsverhältnisses mit dem gewünschten Obersetzungsverhältnis zur Bestimmung des Quotientenvergleichs,

309818/0701

und die Steuerung der Drehmomentkapazität der drehmomentübertragenden Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Quotientenvergleich, dem Eingangsdrehmoment des getriebenen Teils und der Beschleunigung des getriebenen Teils»

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfimdungsgemässen Schalteinrichtung sind Meßwertgeber zu ^»Anzeige der Antriebsdrehzahl, der Turbinenraddrehzahl und der Abtriebsdrehzahl vorgesehen, sowie eine Analog-Steuerschaltung, um aus diesen Drehzahlen das Turbinenraddrehmoment, die Turbinenradbeschleunigung, das Momentan-Übersetzungsverhältnis, und ein Vergleich des Momentan-Übersetzungsverhältnisses mit dem gewünschten Üsrsetzungsverhältnis und Errechnen hieraus der Druckänderungen₃ die bei den einrückenden und ausrückenden drehmomentübertragenden Vorrichtungen erforderlich sind, eine logische Schaltung, die auf die Turbinenraddrehzahl, die Abtriebsdrehzahl und die Sehaltanforderung anspricht, um die Analogschaltung zu konditionieren und ein elektrohydraulisch.es Ventilelement zum Versorgen der Drehmomentübertragungsvorrichtungen mit Druckänderungen, wie sie durch den elektrischen Ausgang der Analogschaltung gefordert werden.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe ist im übrigen in den Ansprüchen gekennzeichnet und anhand der Zeichnungen beschrieben; es zeigen:

Fig« 1 ein Blockschaltbild einer Kraftübertragung für eine erfindungsgemässe Fahrzeug- und Getriebeschaltungsanordnung ;

Fig. 2 ein schematisches Modell für ein Getriebe;

Fig» 3,4 und 5 graphische Darstellungen wünschenswerter Abtriebsdrehmoment-Charakteristika zum Aufwärtsschal-

309818/0701

ten, zum Abwärtsschalten unter Last und 8UP Abwärts·^ schalten bei getriebenem Fahrzeugj

Fig. 6 eines Funktionsblockdiagranuns einer erfindungsgemässen Analog-Steuerschaltung;

Fig.' 7 ein Schema einer logischen Schaltung 3UPi Konditionieren der in Fig. 6 gezeigten Analog«Steuerschai-tung und

Fig. 8, 9 und 10 graphische Darstellungen, welche den Integratorausgang, die Turbinenradbeschleunigungt das Momentan-Übersetzungsverhältnis und den Kupp» lungsdruck zeigen, der beim Aufwärtsschftiten, beim Abwärtsschalten unter Last bzw, beim Abwärtsschal» ten bei treibendem Fahrzeug auftritt»

Zur Vereinfachung der Erläuterung wird die Erfindung nach* folgend für ein System beschrieben, mit dem ein Aufwärts» schalten vom 1. zum 2. Gang und ein entsprechendes Ab» wärtsschalten durchgeführt werden kann, indem der Druck auf nur zwei Kupplungen oder Bremsen gesteuert wird, von denen die eine während eines Schaltvorgangs eingerückt und die andere ausgerückt wird. Die Erweiterung der vorangehend beschriebenen Grundsätze auf Getriebe mit mehr als zwei Getriebegangen kann vom Fachmann vorgenommen werden und wird hier deshalb nicht beschrieben.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für eine Kraftübertragung eines Fahrzeugs und eine Getriebeschaltung dargestellt. Ein Motor 10 ist durch eine Eingangswelle 12 mit einem Drehmomentwandler It verbunden, der seinerseits

309818/0701

durch eine getriebene Welle 16 mit einem Mehrganggetriebe 18 verbunden ist. Das Abtriebsglied 20 treibt das Fahrzeug 22 an. Die verwendete besondere Form des Getriebes ist in der USA-Patentschrift 3 321 056 dargestellt, so weit es die mechanischen Bauelemente betrifft, mit der Ausnahme jedoch, daß keine Freilaufvorrichtungen im Getriebesatz erforderlich sind. Drehzahlgeber 2H₉ 26 und 28, welche bei dieser Ausführungsform elektromagnetische Wandler mit einem Zahnrad von veränderlichem magnetischen Wiederstand sind_s ermitteln die Antriebsdrehzahl N der Antriebswelle 12₉ die Turbinenraddrehzahl N , wie sie sich aus der Drehzahl der getriebenen Welle 16 ergibt, und die Abtriebsdrehzahl N des Abtriebsgliedes 20, Die Impulse von den Drehzahlgebern werden durch Frequenzspannungswandler 30, 32 und 34 verarbeitet, wodurch Gleichspannungen erhalten werden, die zur Antriebsdrehzahl, zur Turbinenraddrehzahl bzw. zur Abtriebsdrehzahl proportional sind. Diese Drehzahlsignale werden einer Steuerschaltung 36 zugeführt. Ferner wird das Turbinenrad-Drehzahl- und das Abtriebsdrehzahlsignal einer Steuerungslogik 38 zugeführt, deren Ausgang einen zusätzlichen Eingang für die Steuerschaltung 36 liefert. Ein Schaltbefehlsignal ist als zusätzlicher Eingang der Steuerungslogik vorgesehen. Das Schaltbefehlsignal wird von einer von Hand betätigbaren Schalteranordnung geliefert, obwohl es gegebenenfalls ein automatisch erzeugtes Signal sein kann, wie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 448 640 beschrieben.

Die Steuerschaltung 36 liefert ein moduliertes Ausgangssignal an einen Stromtreiberverstärker 40, der mit einem Magnetventil 42 verbunden ist, welches den Druck aus einer Druckfluidquelle 43 moduliert und den modulierten Iruck auf die erste Kupplung 44 im Getriebesatz 18 überträgt«, In ähnlicher Weise wird ein zweiter Ausgang der Steuer-

309818/0701

Schaltung durch einen Stromtreiberverstärker 46 verstärkt, der mit einem Magnetventil H8 verbunden ist, um einen modulierten Druck an die zweite Kupplung 50 im Getriebesatz 18 zu liefern. Die Magnetventile sind von der Bauart, die einen Ausgangsdruck ergibt, welcher zum Eingangsstrom, mit Ausnahme eines kleinen Reststromes, der zum anfänglichen öffnen des Ventils erforderlich ist, im wesentlichen proportional ist. Solche Magnetventile sind an sich bekannt und beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 225 619 beschrieben. Die erste Kupplung 44 ist diejenige Kupplung im Getriebe, die für den ersten Gang eingerückt wird und beim Schalten auf den zweiten Gang ausgerückt wird. Die zweite Kupplung 50 ist im ersten Gang ausgerückt und wird während eines Schaltvorgangs zum zweiten Gang eingerückt·

Die Basis für den Schaltvorgang wird am besten anhand des in Fig. 2 gezeigten Modells unter Bezugnahme auf das gewünschte Abtriebsdrehmoment für einen Aufwärtsschaltvorgang, wie in Fig. 3 graphisch dargestellt, beschrieben. Das in Fig. 2 gezeigte Getriebemodell besitzt einen Drehmomentwandler I¹+ mit einem Pumpenrad 51 und einem Turbinenrad 52, wobei die Massenträgheit des Turbinenrades durch I. dargestellt ist und das Turbinenraddrehmoment auf der Turbinenradantriebsseita mit T. bezeichnet ist. Das Kupplungsdrehmoment T ₁ ist dasjenige Drehmoment, das durch das Turbinenrad 5 2 auf die Kupplungen im Getriebesatz 18 übertragen wird, und das Drehmoment des Abtriebsgliedes 20 ist T . Um das weichestmögliche normale Aufwärtsschalten zu erzielen, wie in Fig. 3 dargestellt, soll das Abtriebsdrehmoment zu Beginn der Drehzahl phase CPunkt a) gleich dem Drehmoment unmittelbar vor. dem Schaltvorgang (Punkt b) sein und das Drehmoment am Ende der Drehzahlphase (Punkt c) soll gleich dem Dreh-

3098 1 8/070 1

moment nach Beendigung des SchaltVorgangs) Punkt d) sein. Das Drehmoment an der Kupplung T ^ ist immer gleich T. - I+ wobei A, die Turbxnenradbeschleunigung ist. Wenn die Turbxnenradbeschleunigung klein angenommen wird, T_Q = %^T _ci ⁼ R₁ T. unmittelbar vor dem Schaltvorgang, wobei R^ das erste Übersetzungsverhältnis bzw. der erste Gang ist. Am Ende des Schaltvorgangs T_q = R₂ T_cl = R₂ T_t, wobei R₂ das zweite Übersetzungsverhältnis bzw. der zweite Gang ist« Um die Punkte, a und d mit einer weichen Linie zu verbinden, wird das Abtriebsdrehmoment so gesteuert, daß T = R. T., wobei R. das Momentan-Getriebeübersetzungsverhältnis ist. Da T = R₂ (T.. - I_t A_t), ergibt ein Vergleich des gewünschten Abtriebsdrehmoments mit dem tatsächlichen Äbtriebsdrehmoment eine Steuergleichung R T. = R₂ (T^ - I. A^), was wie folgt angeschrieben werden kann:

^Tt f ^iVi - 1 \ +A. =

Diese Gleichung trifft nur zu, wenn der Kupplungseinrückdruck gerade ausreicht, die gewünschte Turbinenradbeschleu-. nigung A., herbeizuführen. Wenn jedoch der Kupplungsdruck nicht gerade richtig ist, dann ist

+ A. = A_a oder ^Tt ^Ri -T₊ + A. = A_o

^lt 2 T^

Gleichung (1)

wobei A_e den Beschleunigungsfehler darstellt. Der Beschleunigungsfehler kann daher als Funktion des Turbinenraddrehmoments und der Turbxnenradbeschleunigung und als einein

309818/0701

Vergleich des Momentan-Übersetzungsverhältnisses und des gewünschten Übersetzungsverhältnisses errechnet werden.

Die Gleichung (1) kann in anderen Formen angeschrieben werden, z.B.

^t (^Ri " ^R2) + A. = A . In diesem Falle wird

ΪΓΧΓ V /te

der Beschleunigungsfehler durch die gleichen Parameter bestimmt mit der Ausnahme, daß der Quotientenvergleich als Differenz von Quotienten statt als Proportion von Quotienten ausgedrückt ist.

Eine wünschenswerte Drehmomentcharakteristik beim Abwärtsschalten unter Last ist durch die Kurve U gezeigt. Eine Ableitung ähnlich der der Gleichung (1) ergibt die folgende Steuergleichung

Il I 1± - ^λ] ^+At^=Ae Gleichung (2) \ ^Rl

In ähnlicher Weise ist die wünschenswerte Drehmomentcharakteristik beim Abwärtsschalten beim treibenden Fahrzeug in Fig. 5 gezeigt und eine ähnliche Ableitung ergibt die folgende Gleichung:

Il [^l - ¹I ⁺ K " ^A _a Gleichung (3) I_t U '

3098 1 8/070 1

Die Gleichung (3) gleicht der Gleichung (2) mit Ausnahme des Vorzeichens des ersten Gliedes, Beim Abwärtsschalten bei treibendem Fahrzeug ist jedoch das Turbinenraddrehmoment immer negativ. Durch die Ausbildung der Implernentierungsschaltung derart, daß negative Turbinenraddrehmomente als Null angezeigt werden, ist das erste Glied der Gleichung (3) Null und dessen Vorzeichen irrelevant. Unter solchen Umständen kann die Gleichung (2) für beide Abwärtsschalt-Bedingungen verwendet werden. Da ein negatives Turbinenraddrehmoment als Null betrachtet werden kann, ist es wünschenswert, ein zusätzliches Glied, das zur Abtriebsdrehzahl proportional ist, hinzuzufügen, um einen Bezugswert für das Turbinenradbeschleunigungsglied zu erhalten. Die Abwärtsschaltgleichung wird daher

KN_o + A_t = A_e oder T^ _ T^ . KN_Q .+ A^= A_Q

I_t R₁ 1₁ Gleichung (H)

wobei K eine Konstante ist. Die Wirkung des GLiedes KN beim' Abwärtsschalten unter Last ist, daß ein etwas höherer ßeschleunigungsbezugsv7ert erhaLten wird, um einen reischeren SchaLtvorgang zu bewirken. In Fig, H stellt die gestrichelte Linie die Drehmomentcharakteristik dar. die beim FahLen des Gliedes KN erhalten werden würde, während die voll ausgezogene Linie die Charakteristik beim Vorhandensein des Gliedes KM_Q angibt,

Die Gleichungen (1) und (¹O werden dann die Steuergleichungen zum Aufwärtsschalten bzw, zum Abwärtsschalten. Zur Implementierung einer Steuerung muß eine Schaltung vorgesehen

3 0 9 8 18/07 0

werden, welche die zugeordnete dieser Gleichungen entsprechend dem gewünschten Schaltvorgang löst, um ein Beschleunigungsfehlersignal A zu erhalten, und dann A nach der Zeit zu integrieren, um ein zunehmendes

oder abnehmendes Drucksteuersignal zu erzielen, um die notwendige Druckänderung an den Drehmomentübertragungsvorrichtungen zu bewirken.

Die in Fig. 6 gezeigte Funktionsschaltung erreicht dieses Ziel mit Hilfe einer logischen Schaltung, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Eingangsparameter sind die Motordrehzahl N , die Turbinenraddrehzahl H. und die Abstriebsdrehzahl N . Cs wurde festgestellt, daß die 'flrbinenradantriebsdrehzahl T. durch den Ausdruck K (K l· Nj.) (N -N) sehr eng angenähert wird, wobei K eine Drehmomentwandlerkonstante ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird die Summe von H₁ und M. durch eine Summierschaltung 60 gebildet und die Differenz von ti und M. wird durch eine differenzierende Summiersehaltung 6 2 abgeleitet. Die Summierschaltungsausgänge werden durch eine MuI tipi L-

7. ic! r ti cha 1 tun g 6 H multipliziert, und das erhaltene Produkt

K wird durch ein Potentiometer· entsprechend dem Bruch c ge te ILt. Der Ausgang des Potentiometers 66 auf der t

τ
Leitung 68 ist dann gLeich t, N wird durch ein Po-

T" ^C 1

Lent Lome ter 70 geteiLt, t das den Faktor κ—

2 hereinbringt, und der Po ten tiome terauagang wird durch II durch den TeiLer 7 2 dividiert, um au-f der lieL-

^f' R ·

tung lh ein SignaL zu erhalten, das L üciuivaient ist,

fl ο

da R. ^:- __t . Eine MuL tip L iz ter- 2 .schaltung /B, die

als Ein- ο gange die LeLtungen 68 und 7'l· hat, erzeugt

R-T einen Ausgang auf der Leitung 78, v/elcher L t entspricht,

ρ r

Die Leitung 7ö erstreckt sich zu dem 2 t einen Kontakt eitles Schalters tK), dessen Anker mit einer Summierschaltung 82 verbunden ist. Die Lu i tung 78 ist ferner mit

3098 18/070

R₂

einem Potentiometer 84 verbunden, welches den Bruch -5—

1 hereinbringt, um einen Ausgang zu erhalten, der

RT
gleich i t äquivalent ist, welcher Ausgang sich zu einer

1 t differenzierenden Summierschaltung 86 erstreckt. Ein Potentiometer 88 liefert aufgrund des Eingangs N einen Ausgang KN _s der vom Ausgang des Potentiometers 84 durch die differenzierende Summierschaltung subtrahiert wird, wodurch auf dar Leitung 90 ein Signal nach der Funktion

R T
i t _ _KN erhalten wird. Die Leitung 90 ist mit einem

2 ^It ° weiteren stationären Kontakt des Relais 80 verbunden. Eine Differenzierschaltung 92 differenziert das Eingangssignal N., um einen Ausgang A. zu erhalten, welcher der Summierschaltung 82 zugeführt wird. Ein sub- ^s tränierender Eingang der Summierschaltung 8 2 ist mit der Leitung 68 verbunden. Der Anker des Schalterrelais 80 wird durch die Steuerungslogik 38 gesteuert, so daß er in seine Stellung C in Kontakt mit der Leitung 7 8 bewegt wird, wenn eine Aufwärtsschaltung gefordert wird, und in seine Stellung D zum Kontakt mit der Leitung 90 bewegt wird, wenn eine Abwärtsschaltung gefordert wird. Daher ist der Ausgang der Summierschaltung 8 2 auf der Leitung 94 während einer Aufwärtsschaltung proportional der Steuergleichung (1) und während einer Abwärtsschaltung proportional der Steuergleichung (4).

Die Leitung 94 ist über eine Summierschaltung 96 mit einem Integrator 98 verbunden, der mit einer Begrenzungsanschlag-Gegenkopplungsschaltung (bei dieser Ausführungsform mit einer Zenerdiode) versehen ist, wenn der Schalter 100 zur C-Stellung geschlossen wird, und mit einem Gegenkopplungswiders tand, wenn der Schalter 102 zu einer M-Stellung geschlossen wird, was unter der Steuerung durch die Steuerungslogik geschieht. Die Summierschaltung 96 hat einen zweiten Eingang über einen Schalter 103, der, wenn dieser

309818/0701

in einer Stellung K geschlossen ist, einen Leitungsdruckbefehl an den Integratoreingang gibt.

Der Integratorausgang wird durch einen Verstärker verstärkt, der so vorgespannt ist, daß ein Ausgangssignal erhalten wird, welches dem Integratorausgang proportional ist und sich von Null zu einem positiven Höchstwert erstreckt. Das verstärkte Signal wird einer Summierschaltung 106 zugeführt, der als weiterer Eingang ein fester Spannungsschwellwert (voltage offset) zum Ausgleich für den Magnetventilschwellwert zugeführt wird. Der Summierschaltungsausgang ist mit einem Schalter 108 verbunden, der, wenn er in seine L-Stellung geschlossen wird, den Summierschaltungsausgang mit dem Stromtreiber H6 zur Steuerung der zweiten Kupplung verbindet. Der Integratorausgang ist ferner mit einem Inverter 110 verbunden, der seinerseits mit einem Verstärker 112 verbunden ist, welcher so vorgespannt ist, daß ein positives Ausgangssignal erhalten wird, welches bei Null beginnt, wenn der Inverterausgang geringfügig negativ ist, und zunimmt, wenn der Inverterausgang in einer positiven Richtung zunimmt. Dies ergibt eine Oberschneidung der Kupplungssteuerung, da beide Verstärker 10M· und 112 einen Ausgang erzeugen, wenn der Integratorausgang einen niedrigen positiven Wert hat. Ein Triggerverstärker II¹+, der auf den Inverterausgang anspricht, erzeugt ein Sprungausgangssignal von dem gleichen Wert, bei welchem der Verstärker 112 einen Ausgang zu erzeugen beginnt. Dieser Ausgangssignalsprung wird durch den Verstärkungsfaktor abgestimmt, um den erforderlichen Spannungsschwellwert zum Ausgleich für den Magnetventilschwellwert zu erzeugen. Die Ausgänge der Verstärker 112 und im werden durch die Summierschaltung 116 addiert, welche mit dem Schalter 118 verbunden ist, der in der D-Stellung unter der Steuerung durch die Steuerungslogik geschlossen

3098 1 8/070 1

224910?

ist, um das Signal an eine Summierschaltung 120 zu geben, die als zweiten Eingang einen Leitungsdruckbefehl hat, welcher die Summierschaltung über einen Schalter 122 erreicht, der in der G-Stellung geschlossen ist und durch die Steuerungslogik gesteuert wird«, Der Ausgang der Summierschaltung 120 wird dem Stromtreiber >+0 zugeführt, um den Druck auf die erste Kupplung zu steuern.

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

Tabelle:

309818/0701

Zustand

Signal

Betrieb im 1. Gang

AUFWÄRTSSCHALTEN: Umschaltpunkt Turbinenradverzögerung R₁ * R₂ ♦

ABWÄRTSSCHALTEN; UmschaItpunkt R₁ = R₁ Turbinenradverzögerung 0,5 Sek.nach R₁ = R₁"

C	D	G	K	L	M
0	1	1	0	0	1
1	0	1	0	1	O
1	O	0	O	1	O
1	0	0	1	1	O
O	1	0	O	1	0
O	1	1	0	1	0
O	1	1	0	O	1
O	1	1	O	0	1

R₂ ist ein Wert, der etwas höher als R₂ ist, was anzeigt, daß das zweite Übersetzungsverhältnis nahezu erreicht ist, und

R₁"* ist ein Wert, der etwas niedriger als R₁ ist, was

anzeigt, daß das erste Übersetzungsverhältnis nahezu erreicht ist.

Eine Schaltbefehlsteuerung, die durch einen Schalter dargestellt ist, ergibt einen Logikeingang 0, wenn der erste Gang gefordert wird, und einen Logikeingang "eins", wenn der zweite Gang gefordert wird. Dieser Eingang auf der Leitung 13 2 ergibt unmittelbar den Logikausgang C, Das Signal auf der Leitung 132 bildet ferner einen Eingang für eine negative ODER-Schaltung 134, um den Logik-

3098 18/0701

ausgang D zu erhalten,, der immer entgegengesetzt in der logischen Stufe zum C-Ausgang ist,, Das Signal auf der Leitung 132 bildet ferner Eingänge für negative ODER-Schaltungen 136 und 138β Der Ausgang der Schaltung 136 auf der Leitung 140 ergibt den Logikausgang M und ferner einen zweiten Eingang für die Schaltung 138. Der Ausgang der Schaltung 138 erstreckt sich über eine O₅5 Sekunden-Verzögerungsschaltung IH2 zum Eingang einer negativen ODER-Schaltung 144, die einen zweiten Eingang von der Leitung 140 erhält. Der Ausgang der negativen ODER-Schaltung 144 auf der Leitung 14 6 ergibt den Logikausgang L und bildet ferner einen zweiten Eingang für die negative ODER-Schaltung 136« Der Turbinenraddrehzahleingang Ν_± wird über eine Differenzierschaltung 14 8 einem Eingang eines Komparators 150 zugeführt^ der einen zweiten Ein~- gang Null hat. Ein Umkehrausgang des Komparators 150 auf der Leitung 152 hat eine logische Stufe von "eins⁸⁵,, wenn das Turbinenrad verzögert wird» Die Leitung 15 2 bildet einen Eingang für eine UND-Schaltung 154₉ welche die Leitung 13 2 als zweiten Eingang,hat_α Der Ausgang der UND-Schaltung auf der Leitung 15 6 bildet einen Eingang für eine ODER-Schaltung 15 8. Die Leitung 15 2 bildet ferner einen Eingang für eine UND-Schaltung 160„ deren Ausgang auf der Leitung 162 einen dritten Eingang der negativen ODER-Schaltung 144 bildet« Ein Potentiometer 164 mit der Funktion - speist den Eingang N. zur Bildung eines Ein- 1 gangssignals für einen Komparator 166. Der zweite Komparatoreingang ist N „ Das Komparatorausgangssignal hat die logische Stufe "eins", wenn ^t -/ ^No oder ^Ri ) ^Rl "· Das Signal auf der Leitung ^Rl 168 bildet einen Eingang für eine negative ODER-Schaltung 170.

309 818/0701

Ein Komparator 17 2 hat als Eingänge N und Null und liefert einen Logikausgang Null auf der Leitung 174, wenn N \⁰· ^Di-^e Leitung 171 bildet einen zweiten Eingang für die negative ODER-Schaltung 170. Der Ausgang der Schaltung 170 bildet einen Eingang für eine ODER-Schaltung 176, die einen Ausgang auf der Leitung 178 liefert, welche Leitung Eingänge für die negativen ODER-Schaltungen 138 und 180 bildet, welch letztere einen zweiten Eingang Null hat» Der Ausgang 18 2 der Schaltung 180 ist der Logikausgang G, der ferner ein Eingang für die UND-Schaltung und ein Eingang für die negative ODER-Schaltung 181 ist. Der Ausgang 186 der Schaltung 184 bildet einen Eingang für die ODER-Schaltung 15 8, deren Ausgang einen Eingang für die ODER-Schaltung 176 bildet. Das Ausgangs-Logiksignal D auf der Leitung 135 bildet einen zweiten Eingang für die negative ODER-S chäL tun g 184 sowie einen Eingang für die negative ODER-Schaltung 188.

i_ ₊

Ein Potentiometer mit einer Funktion R_? arbeitet auf das Eingangssignal N und bildet einen Eingang für einen Komparator 190, dessen zweiter Eingang N ist. Der umgekehrte Ausgang auf der Leitung 19 2 des Komparators ist dann Null, wenn t / ο oder i \ 2 . Das Signal auf der Leitung 19 2 2 ist ein Eingang für die negative ODER-Schaltung 194, deren Ausgang den zweiten Eingang der negativen ODER-Schaltung 188 bildet. Der Ausgang von 188 bildet eine Gegenkopplung zu einem Eingang einer negativen ODER-Schaltung 194. Der Ausgang der Schaltung 188 bildet ferner den logikausgang K.

Bei der gemeinsamen Betrachtung der Fig. 6 und 7 ergibt sich, daß, wenn das Fahrzeug im ersten Gang betrieben wird, die Schalter 100, 103 und 108 offen sind, die Schalter 102, 118 und 122 geschlossen sind und der Schalter

309818/0701

224910?

sich in der Stellung D befindet, wie in der Wertetabelle ' angegeben«, Die Wirkung dieses Schaltungszustandes besteht darin, daß der volle Leitungsdruck auf die erste Kupplung ausgeübt wird, die zweite Kupplung vollständig ausgerückt ist und die Integrator-Ausgangsspannung Null ist. Diese Bedingungen sind in Fig. 8 gezeigt, in welcher der Integratorausgang, die TurbinBnradbeschleunigung, R. und die Drücke an den Drehmomentübertragungsvorrichtungen gegenüber der Zeit für einen Aufwärtsvorgang darstellt. Wenn ein Schalten zum zweiten Gang zu einem Zeitpunkt A durch die Betätigung des Schalters 130 gefordert wird, schließt der Schalter 100, schließt der Schalter 108, öffnet der Schalter 118 und der Schalter 80 wird in seine Stellung C bewegt, so daß die Steuerung für die zweite Kupplung wirksam wird und das Signal A nach der Gleichung (1) errechnet wird. Ferner öffnet sich der Schalter 102. Die Gegenkopplungsschaltung mit dem Schalter 102 hat zur Wirkung, daß die Integratorschaltung 98 modifiziert wird, um sie zu einem Filter erster Ordnung von niedriger Verstärkung umzuwandeln, wenn der Schalter geschlossen wird.

Daher wirkt, wenn der Schalter 102 öffnet, der Integrator 98 streng als Integrator mit der Ausnahme der Begrenzung in der Schaltung durch das Schliessen des Schalters 100, was zur Folge hat, daß negative Integratorausgangsspannungen verhindert werden und eine Integratorsättigung verhindert wird. Die Begrenzung ist bei dieser Ausführungsform eine Zenerdiode, welche an den integrierenden Kondensator angeschaltet ist. Das öffnen des Schalters 118 zeigt an, daß beim Aufwärtsschalten die erste Kupplung nicht unmittelbar dem Integratorausgang unterworfen ist.

Da zum Zeitpunkt der Einleitung des AufwärtsSchaltvorgangs R^ gleich R^ ist und von R₂ in der Gleichung (1) verschieden ist, wird ein wesentlicher Beschleunigungsfehler

3 09818/0701

A angezeigt, was zur Folge hat, daß die Integratorausgangsspannung zunimmt, so daß der Druck auf die zweite Kupplung zunimmt. Wenn der Druck auf die zweite Kupplung ausreichend hoch wird, so daß eine beträchtliche Drehmomentübertragung über die zweite Kupplung erhalten wird, wird das Turbinenrad zum Zeitpunkt b verzögert, lom die Leitung 15 2 in der Logiksteuerschaltung zu erregen, wodurch der Schalter 122 geöffnet wird, so daß der Leitungsdruckbefehl von der ersten Kupplung weggenommen wird und der Druck auf die erste Kupplung rasch abfallen kann.

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

Wenn ein Abwärtsschaltsignal einen Schaltvorgang vom zweiten Gang zum ersten Gang erfordert, erfordert die Arbeitsweise der logischen Schaltung, daß der Schalter

309818/0701

- - 19 -

in seine D-Steilung bewegt wird, daß die Schalter 100 und 103 öffnen und daß der Schalter 118 schließt_o Durch das Öffnen des Schalters 103 wird der Leitungsdruckbefehl von der Steuerung der zweiten Kupplung weggenommen_s so daß sich diese Kupplung unter der Steuerung des analogen Steuerkreises befindetj durch das Öffnen des Schalters 100 wird die Begrenzung von dem Integrator 98 weggenommen_s so daß negative Integratorausgangsspannungen auftreten können, und durch das Schliessen des Schalters 118 wird die erste Kupplung unter die Steuerung durch den Integrator ge~ bracht j so daß während eines AbwärtsschaltVorgangs jede Kupplung gesteuert werden kann«

Das Bewegen des Schalters 80 in die D-Stellung bewirkt die Errechnung von A nach der Gleichung (4). Das Beschleunigungsfehlersignal während des Abwärtsschaltvorgangs ist anfänglich wegen des negativen Vorzeichens des Ausdrucks KN und wegen der relativen Werte von R. und R^ negativ. Der Integratorausgang nimmt daher allmählich von seinem Höchstwert ab, wie in Fig« 9 und 10 gezeigt₉ die der Fig_o 8 ähnlich sind, jedoch einem Abwärtsschalten unter Last bzw« einem Abwärtsschalten bei treibendem Fahrzeug entsprechen.

Beim Abwärtsschalten unter Last, beginnend am Einleitungspunkt a des Schaltvorgangs, fällt der Druck auf die zweite Kupplung auf einen Wert ab, der einen geregelten Kupplungsschlupf ermöglicht, und die zweite Kupplung wird durch den Integratorausgang gesteuert, bis sich das Turbinenrad zum Zeitpunkt c verzögert. Ferner schließt der Schalter 102 zum Zeitpunkt c₉ um den Integratorausgang auf Null zurückzuführen. In der Zwischenzeit erreicht zum Zeitpunkt b der Wert von R^ den Wert R*-, worauf der Schalter 122 schließt, so daß ein Leitungsdrucksignal der Steuerung der

309818/0701

ersten Kupplung zugeführt wird, um den SchaItVorgang abzuschliessen. Wenn aus irgendeinem Grunde die Verzögerung des Turbinenrades ausbleibt, wird die Steuerung der
zweiten Kupplung 0,5 Sekunden nach dem Zeitpunkt b deaktiviert, um den Abschluß des Schaltvorgangs herbeizuführen.

Beim Abwärtsschalten bei treibendem Fahrzeug fallen der
Integratorausgang und der Druck auf die zweite Kupplung
beginnend zum Zeitpunkt a rasch ab und die erste Kupplung wire erstmalig zum Zeitpunkt b eingerückt, wenn die Integratorspannung einen kleinen positiven Wert erreicht, und wird dann für einen Schlupfmodus gesteuert, bis R₁ = R.-zum Zeitpunkt c. Die zweite Kupplung wird weiterhin durch den Integrator gesteuert, bis sein Ausgang negativ wird.
V/enn sich da ν Turbinenrad zum Zeitpunkt d verzögert, w^rd der Integratorausgang auf Null zurückgeführt» Die Arbeitsweise der logischen Schaltunr. ist daher bei jedem Abwärts· schaltnodus im wesentlichen die gleiche.

Patentansprüche;

3098 1 8/07Q1

Claims

P at e η tansprüche

fl»j Schalteinrichtung zur Durchführung einer Gangstufen- "^ schaltung bei einem Getriebe, das einen Fluidantrieb mit einem treibenden Teil und einem getriebenenTeil besitzt, ferner einen Mehrganggetriebesatz mit einrückbaren Drehmomentübertragungsvorrichtungen von veränderlicher Drehmomentkapazität zum Schalten der Getriebegänge, sowie ein Abtriebsglied, gekennzeichnet durch Meßwertgeber (24, 26 _s 28) zur Feststellung der Drehzahlen des treibenden Teils (12), des getriebenen Teils (16) und des Abtriebsgliedes (20), eine Einrichtung (36) zur laufenden Bestimmung^aus den festgestellten Drehzahlen-des Antriebsdrehmoments des getriebenen Teils, der Beschleunigung des getriebenen Teils und des Momentan-Übersetzungsverhältnisses, eine Einrichtung (38) für die Zufuhr eines Schaltsignals zur Anforderung einer Änderung auf das gewünschte Übersetzungsverhältnis, eine Einrichtung (70) zum laufenden Vergleichen des Momentan-Übersetzungs· Verhältnisses mit demgewünschten Übersetzungsverhältnis zur Bestimmung des Quotientenvergleichs und eine Einrichtung (4 2, 48, 96 bis 120) zur Steuerung der Drehmomentkapazität der Drehmomentübertragungsvorrichtungen (44, 50) in Abhängigkeit von dem Quotientenvergleich, von dem Antriebsdrehmoment des getriebenen Teils und von der Beschleunigung des getriebenen Teils, um das Momentanübersetzungsverhältnis weich auf einen Wert

3098 18/070 1

zu bringen, der irit dem gewünschten Obersetzungsverhältnis im wesentlichen vereinbar ist.

2» Seikiteinrichtung; nach Anspruch 1, bei welcher der Fluidantrieb einen Drehmomentwandler mit einem Turbinenrad besitzt, welches dessen getriebenen Teil bildet, und das Mehrganggetriebe zwei wahlweise einrückbare, auf Druck ansprechende DrehmomentÜbertragungsvorrichtungen mit veränderlichen Drehmomentkapazitäten besitzt, wobei ein Gangwechsel dadurch geschieht, daß eine der Vorrichtungen eingerückt und die andere ausgerückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Drehmomentkapazität der Drehmomentübertragungsvorrichtungen (44, 50) um&ßt Mi.tt-1 (42, 48, 96 bis 120) zur Steuerung des Druckes auf die Einrückvorrichtung in Abhängigkeit von dem Quotientenvergleich, des Antriebsdrehmoments des Turbinenrades (16) und der Beschleunigung des Turbinenrades, um dadurch die Drehmomentkapazität der Einrückvorrichtung allmählich zu erhöhen, Mittel (122) zum raschen Ausrücken der anderen Vorrichtung bei einer Verzögerung des Turbinenrades, die als Folge der erhöhten Drehmomentkapazität der Einrückvorrichtung stattfindet, und Mittel (103) zur Erhöhung des Druckes auf die Einrückvorrichtung, um das vollständige Einrücken derselben herbeizuführen, wenn das Momentan-Obersetzungsverhältnis einen vorgeschriebenen Wert erreicht, der dem gewünschten Übersetzungsverhältnis naheliegt.

3, Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher

3098 18/0701

der Fluidantrieb einen Drehmomentwandler mit einem Turbinenrad besitzt_s welches dessen getriebenenTeil bildet, das Mehrganggetriebe (2) selektiv einrückbare, auf Druck ansprechende Drehmomentübertragung vorrichtungen von veränderlichen Drehmomentkapazitäten besitzt, wobei ein GAngwechsel dadurch geschieht,' daß eine der Vorrichtungen eingerückt und die andere ausgerückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregeleinrichtung, welche auf ein Steuersignal zur Steuerung des Druckes auf die Drehmomentübertragungsvorrichtungen (44, 50) anspricht, gebildet wird durch Mittel (24, 26, 28) zur Feststellung der Drehzahlen des treibenden Teils (12), des getriebener: Teils (16) und des Abtriebsgliedes (20) und zur Abgabe elektrischer Signale, welche diese Drehzahlen darstellen, eine Schaltung (60, 62), die auf das Drohzahlsignal (N ) des treibenden Teils und auf das Drehzahlsignal (N.) des Turbinenrades anspricht, zur laufenden Bestimmung des Turbinenrad-Antriebsdrehmoments (T..), eine Schaltung (92), die auf das Turbinenraddrehzahlsignal anspricht, zur laufenden Bestimmung der Turbinenradbeschleunigung (A.), eine Schaltung (190), die auf das Turbinenraddrehzahlsignal und das Abtriebsglied-Drehzahlsignal (N ) anspricht, zur laufenden Bestimmung des Momentan-Obersetzungsverli'iltni.sser; (R.) als Verhältnis der Turbinenraddrehzahl zur Abtriebsglieddrehzahl, eine Einrichtung (38) für die Zufuhr eines Schaltsignals zur Anforderung einer Änderung auf das gewünschte Übersetzungsverhältnis (Ro), ein". Schaltung (194, 188) zum laufenden Vergleichen des Momentanübersetzungsverhältni sses mit dem rewün^chteu Übersetzungsverhältnis zur Bestii^nnmg des Quotient ex.-

309818/0701

Vergleichs, und eine Schaltung (36) zur Abgabe des Steuersignals, um dadurch den Druck auf die Vorrichtungen entsprechend dem Integral der Grosse zu steuern, die durch die Turbinenradbeschleunigung plus dem Türbinenradantriebsdrehmoment mal einer Funktion des Quotientenvergleichs gebildet wird.

3098 18/070 1

Leerseife