DE1505452C3

DE1505452C3 - Steuervorrichtung für eine mit Hilfskraft betätigte Kupplung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE1505452C3
Application number: DE1505452A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 7150 Backnang Bertsch; Peter-Juergen Dipl.-Ing. Schmidt; Hermann Dr.-Ing. Scholl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-05-20
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1974-07-18
Also published as: DE1505452B2; DE1505452A1; GB1154327A; DE1505402B2; DE1505453A1; GB1154328A; DE1505402A1

Description

zu und

F i g. 7 ein Schaubild zum Erläutern des Anfahr-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrich- 65 Vorganges.

tung für eine mit Hilfskraft betätigte Kupplung eines Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist eine

Kraftfahrzeuges, bei der einem gegen die Kraft einer Brennkraftmaschine 11, die als Antriebsmaschine

Feder arbeitenden Stellmotor über ein elektronisches für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug dient, über

.inc Kupplung 12 mit einem Wechselgetriebe 13 verbunden. Die Kupplung 12 ist im Ruhestand (d.h. :>hne äußere Krafteinwirkung) kraftschlüssig. Sie wird durch einen Stellmotor 14, dessen linke Kammer mit ikr Atmosphäre in Verbindung steht, über ein Ge-'länge 15 in Richtung eines mit \(. bezeichneten Pfeiles entgegen der Kraft einer Rückholfeder 17 !■•iisgerückt.

Über eine Leitung 18 ist die rechte Kammer des Stellmotors 14 mit einem Anschluß 19 eines Folt;er^elventils 20 verbunden. Ein Unterdruckanschfuß 21 des Fo'geregelventils 20 ist über eine Unterdruckleitung 22 und ein Rückschlagventil 23 an das An- -. :'grohr24 der Brennkraftmaschine 11 sowie über üi ■ Unterdruckleitung 22 direkt an einen Unterdruck-Vorratsbehälter 25 angeschlossen. Ein Luftanschluß 27 des Folgeregelventils 20 steht über ein Luftfilter ίϊ< mit der Atmosphäre in Verbindung.

Das Folgeregelveniil 20 ist in an sich bekannter Weise aufgebaut. Eine Steuermembran 29, die gleichzi-irig als Rückführfeder dient, teilt einen Steuerzylintier 30 in zwei Kammern 31 und 32 und ist mechanisch mit einem Ventilschieber 33 verbunden, der je nach seiner Stellung den Anschluß 19 entweder absperrt oder mit dem Luftanschluß 27 oder mit dem Unterdruckanschluß 21 verbindet.

Der Anschluß 19 ist über eine Rückführleitung 34 mil der linken Kammer 31 und dem linken Ende des Ventilschiebers 33 verbunden, so daß der Ventilschieber 33 in axialer Richtung auf beiden Seiten unter dem gleichen Druck steht.

Die rechte Kammer 32 ist über eine Sleuerleitung 35 an den Ausgang eines Elektromagnetventils 37 angeschlossen. Eine erste Anschlußöffnung 36 dieses Elektromagnetventils ist mit der Atmosphäre und eine zweite Anschlußöffnung 38 mit der Unterdruckleitung 22 verbunden.

Das Elektromagnetventil 37 dient dazu, aus dem an seiner Anschlußöffnung 38 vorhandenen ungeregelten Unterdruck im Vorratsbehälter 25 durch das Zusammenwirken einer Drosseldüse 39 und eines von einer Magnetspule 41 betätigten Ventiltellers 40 aus magnetischem Material (Weicheisen), der beiderseits mit einer dichtenden Auflage aus Polytetrafluoräthylen versehen ist, an seinem zur Steuerleitung 35 führenden Ausgang einen geregelten Unterdruck zu schaffen, dessen Höhe im wesentlichen nur vom Steuerstrom I durch die Magnetwicklung 41 abhängt.

Diese Abhängigkeit ist in F i g. 2 dargestellt, wo auf der Abszisse der Mittelwert / des Steuerstroms 5^ in der Magnetwicklung 41 und auf der Ordinate der Unterdruck ρ in der Steuerleitung 35 aufgetragen ist. Die Kurve 42 stellt den Verlauf diesem Unterdrucks bei wachsendem Steuerstrom I dar: Beim Strom 0 (Koordinatenschnittpunkt) ist auch der Unterdruck gleich Null, d. h., in der Steuerleitung 35 herrscht der Druck der* Aüßenluft, die über die erste Anschlußöffnung 36^%>dntritt, während die Drosseldüse 39 durch den Ventilteller 40 geschlossen ist. Bei wachsendem Steuerstrom / nimmt der Unterdruck ρ in der Steuerleitung 35 ab. Dies kommt daher, weil der Ventilteller 40 mit einer vom jeweiligen Steuerstrom / abhängigen Kraft gegen die Mündung der Anschlußöffnung 36 gezogen wird und diese immer mehr abschließt.

Der Steuerstrom / wird dem Ausgang 45 eines elektronischen Steuergeräts 44 entnommen. Dieses ist mit seinen Klemmen 46 bzw. 47 an den Pluspol einer Fahrzeugbatterie 48 bzw. an Masse angeschlossen.

Außerdem hat es vier Eingangsklemmen 49, 50, 51, 52, über welche die erforderlichen Signale der Fahrzustände des Fahrzeugs eingegeben werden. Dies sind: die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11, die in Form einer von einem Zündverteiler 53" entnommenen Impulsfolge an der Klemme 49 eingegeben wird; die Fahrzeuggeschwindigkeit, welche als Ausgangsspannung eines am oder im Wechselgetriebe 13 angeordneten Drehzahlgebers 54 entnommen und an der Klemme 50 eingegeben wird; die Stellung eines Gaspedals 55 und damit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine 11, die durch einen mit dem Gaspedal 55 verbundenen veränderbaren Widerstand 56 abgefühlt und der Klemme 52 zugeführt wird; und schließlich das Signal, wann und wie lange ein Gangwechsel durchgeführt wird. Dieses Signal wird in das Steuergerät 44 an der Klemme 51 eingespeist und erfolgt bei dem einen willkürlichen Gangwechsel mit selbsttätiger Kupplungsbetätigung aufweisenden Ausführungsbeispiel durch einen Taumelschalter 58, der von dem Getriebeschalthebel 57 betätigt wird. Bei einem selbsttätig schaltenden Wechselgetriebe treten an die Stelle des Schalthebels 57 die entsprechenden Schaltorgane oder die Steuerung für den Gangwechsel.

Bei der Einrichtung nach F i g. 1 wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß zwischen dem von der Kupplung 12 übertragbaren Drehmoment und der auf das Gestänge 15 in Richtung des Pfeils 16 bzw. in Gegenrichtung von der Rückholfeder 17 ausgeübten Kraft eine weitgehend eindeutige Beziehung besteht. Eine geringe, von der Reibung innerhalb der Kupplung herrührende Hysterese stört in der Praxis nicht und kann praktisch vernachlässigt werden. Damit besteht auch eine eindeutige Beziehung zwischen dem Kupplungsmoment M_k und dem Unterdruck ρ in der rechten Kammer des Stellmotors 14.

Die Einrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Am Anschluß 19 des Folgeregelventils 20 stellt sich im eingeschwungenen Zustand stets der Unterdruck ein_; der in der rechten Kammer 32 herrscht, da dann infolge der Rückführleitung 34 auf beiden Seiten der Steuermembran 29 derselbe Druck herrscht und sich diese dann — unterstützt von ihrer eigenen Federwirkung — in ihrer Nullage befindet, in der der Ventilschieber 33 die Leitung 18 absperrt.

Da der Unterdruck in der rechten Kammer 32 wiederum eine eindeutige Funktion des durch die Magnetspule 41 fließenden Steuerstromes / ist, besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen diesem Steuerstrom I und dem von der Kupplung 12 übertragbaren Kupplungsmoment M_k. Dieser Zusammenhang ist in F i g. 2 in einer Kurve 43 dargegestellt, die das Kupplungsmoment M_k als Funktion des Steuerstroms / zeigt. Beim Steuerstrom / = 0 (Koordinatenschnittpunkt) ist dieses Kupplungsmoment am größten und nimmt dann mit zunehmendem Steuerstrom / ab, bis es bei einem Steuerstrom /, zu Null wird Bei diesem Steuerstrom berühren sich die Kupplungs- alften der Kupplung 12 nicht mehr. Wie aus der Kurve 43 ersichtlich, bleibt bei kleinen Steuerströmen / das Kupplungsmoment M_k zunächst konstant. Für die Steuerung wird dieser Bereich nicht verwendet.

Wenn man nun zunächst annimmt, das Fahrzeug fahre zur Zeit /„ mit einer bestimmten Geschwindigkeit, so ist die Kupplung 12 voll eingekuppelt, d. h., es fließt kein Steuerstrom / durch die Magnetspule

41, und das Kupplungsmoment M_k hat seinen vollen Wert. Dieser Zustand ist in den F i g. 3 und 4 für den Zeitraum zwischen I₀ und I₁ dargestellt, wobei Fig. 3 den Verlauf des Kupplungsmoments M_k über der Zeit und Fi g. 4 den Verlauf des Steuerstromes / über der Zeit darstellt.

Zur Zeit f, wird ein Schaltvorgang eingeleitet, wodurch der Taumelschaäter 58 am Getricbcschalthebel 57 geschlossen wird. Auf eine im folgenden noch näher beschriebene Weise wird hierdurch ein Steuerstrom /, auf die Magnetspule 41 geschaltet, so daß in der Steuerleitung 35 ein entsprechender hoher Unterdruck entsteht, der über das Folgcregclvenlil 20 auch einen entsprechenden Unterdruck in der rechten Kammer des Stellmotors 14 zur Folge hat und das öffnen der Kupplung 12 in Richtung des Pfeiles 16 bewirkt.

Während des Schaltvorgangs, der von /, bis t., dauert, bleibt dieser Zustand erhalten, d. h., der Steuerstrom/, fließt, und die Kupplung 12 bleibt geöffnet, wie das aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht (Kupplungsmoment M_k = ü).

Nach Abschluß des Schaltvorgangs, d. h., wenn der neue Gang eingelegt ist, muß wieder eingekuppelt werden. Hierzu wird während einer vorbestimmten Zeit, die von t₂ bis Λ, dauert, der Steuerstrom / auf einem bestimmten Wert gehalten, der von der Stellung α des Gaspedals 55 abhängig ist, und zwar wird bei ganz durchgetretenem Gaspedal (λ — 90 ) dieser Steuerstrom sehr klein, so daß das Kupplungsmoment M_k in diesem Zeitraum von I₂ bis /., (im folgenden auch Zwischenmoment genannt) sehr groß wird, z. B. wie in Fig. 3 dargestellt, etwa 83⁰Zo des vollen Wertes. Wenn sich dagegen das Gaspedal 55 in seiner Leerlaufstellung befindet (λ = 0 ), wird der Steuerstrom /, wie in F i g. 4 dargestellt, sehr groß und das Kupplungsmoment M_k dementsprechend sehr klein, z. B. wie in Fig. 3 dargestellt, etwa 17⁰Zo des vollen Wertes. Natürlich kann sich das Zwischenmoment auch ändern, z. B. wenn der Fahrer während dieser Zeit das Gaspedal 55 stärker durchtritt. Er hat damit die Beschleunigung seines Fahrzeugs in der Hand und kann sein Verhalten der gegebenen Verkehrssituation anpassen.

Wenn der Zeitpunkt /., erreicht ist, wird selbsttätig der Steuerstrom / durch die Magnetspule 41 wieder abgeschaltet, wie das in F i g. 4 dargestellt ist. Damit geht das Kupplungsmoment M_k wieder auf seinen vollen Wert. Zu diesem Zeitpunkt f., sind durch das Zwischenmoment die Drehzahlen der beiden Kupplungshälften bereits einander so angenähert, daß ein merkbarer Stoß nicht mehr auftritt.

F i g. 5 zeigt das Prinzipschaltbild des elektronischen Steuergeräts 44, mit dem die in F i g. 3 und 4 beschriebene Wirkungsweise in einfacher Weise erreicht werden kann und das außerdem auch noch den Anfahrvorgang in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl steuert. Das ausführliche Schaltbild ist in F i g. 6 dargestellt.

In der bisherigen Beschreibung wurde angenommen, daß die Magnetspule 41 des Elektromagnetventils 37 von einem Gleichstrom durchflossen wird. Das hier beschriebene Steuergerät 44 arbeitet jedoch mit Stromimpulsen, deren Tastverhältnis entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand geändert wird. Diese Stromimpulse werden durch die Induktivität der Magnetspule 41 in Verbindung mit einer zu ihr parallelgeschaltetcn Diode 61 weitgehend geglättet.

Der mittlere Wert des Steuerstroms / ist also abhängig vom Tastverhältnis der Stromimpulse (die entsprechenden Spannungsimpulsen im Steuergerät entsprechen).

Für den Anfahrvorgang ist ein Geschwindigkeitsschalter 62 vorgesehen, der einen elektronischen Schalter — im folgenden als zweiter Schalter 63 bezeichnet — und einen weiteren elektronischen Schalter — im folgenden als dritter Schalter 64 bezcichnet — steuert, und zwar ist unterhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, z.B. 15 km/Std., der zweite Schalter 63 gcölTnet und der dritte Schalter 64 geschlossen, wie das in F i g. 5 dargestellt ist.

Der dritte Schalter 64 verbindet einen monostabilen Multivibrator 65, welcher durch die an der Klemme 49 liegenden Primärimpulse vom Zündverteiler 53 angestoßen wird, über einen vierten, ebenfalls elektronischen Schalter 66 mit der Magnetspule 41. Die Impulsdauer/,· des Multivibrators 65, d.h.

die Dauer seines labilen Zustandes, ist annähernd konstant. Er ist so an die Magnetspule 41 angeschlossen, daß während dieser Impulsdauer /,· kein Steuerstrom durch die Magnetspule 41 fließt, sondern nur während der Impulspause, die mit wachsender Brennkraftmaschincndrehzahl immer kleiner wird. Der mittlere Steuerstrom / durch die Magnetspule 41 nimmt also während des Anfahrvorgangs (zweiler Schalter 63 geöffnet, dritter Schalter 64 geschlossen) mit wachsender Brennkraftmaschinendrehzahl «„,„, ab, wie das in F i g. 7 dargestellt ist, wo auf der Abszisse die Brennkraftmaschinendrehzahl und auf der Ordinate der mittlere Steuerstrom /, der Unterdruck ρ in der Stcuerlcitung 35 und das von der Kupplung 12 übertragbare Kupplungsmoment M_k aufgetragen sind. In F i g. 7 bezeichnet eine Kurve 68 den Verlauf des Steuerstroms / über der Brennkraftmaschinendrehzahl, eine Kurve 69 den des Unterdruckes ρ und eine Kurve 70 den des Kupplungsmomentes M₁..

Die Steuerung ist so ausgelegt, daß bei der Leerlaufdrehzahl — die je nach Außentemperatur selbsttätig veränderbar sein kann — gerade noch ausgekuppelt ist. Für das Schaubild nach Fig. 7 ist für die Leerlaufdrehzahl ein Wert von etwa 800 U/min zugründe gelegt. Wird die Brennkraftmaschinendrehzahl durch Gasgeben erhöht, so nimmt der mittlere Steuerstrom / und damit auch der Unterdruck ρ ab, d. h., der absolute Druck in der rechten Kammer des Stellmotors 14 nähert sich dem Außenluftdruck, wie er in deren linker Kammer herrscht. Die Kupplung 12 überträgt dann ein mit der Brennkraftmaschinendrehzahl ansteigendes Kupplungsmoment M _A„ und das Fahrzeug fährt an. Bei einer Brennkraftmaschinendrehzahl von 1500 bis 1800 U/min ist der Unterdruck so weit gefallen, daß die Kupplung 12 das volle Drehmoment überträgt; der Anfahrvorgang ist dann beendet. Bei einer Geschwindigkeit von etwa 15 km/Std- schaltet der dritte Schalter 64 ab, und die Magnetspule 41 wird zunächst stromlos, wobei die Kupplung 12 ihr volles Kupplungsmoment überträgt. Die Fahrzeugbatterie 48 wird daher im normalen Fahrbetrieb nicht belastet.

In Serie mit dem zweiten Schalter 63 liegt ein elektronischer Schalter, im folgenden als erster Schalter 71 bezeichnet, zwischen einem astabilen Multivibrator 72 und dem mit dem dritten Schalter 64 verbundenen Eingang I des vierten Schalters 66. Ein zweiter Eingang Il des vierten Schalters 66 ist mit der

Klemme 46 und über diese mit dem Pluspol der Fahrzeugbatterie 48 verbunden. Der erste Schalter 71 wird von einem Zeitglied 73 gesteuert; er ist in der Ruhestellung des Zeitglieds 73 geöffnet. Das Zeitglied 73 seinerseits wird vom Taumelschalter 58 am Schalthebel 57 in Tätigkeit gesetzt, sobald der Taumelschalter 58 öffnet. Dann schaltet das Zeitglied den ersten Schalter 71 ein und nach einer voreingestellten Zeit wieder aus. Der Taumelschalter 58 steuert außerdem den vierten Schalter 66, und zwar befindet sich dieser bei offenem Taumelschalter 58 in der in F i g. 5 gezeichneten Stellung I, bei geschlossenem Taumelschalter 58 in seiner Stellung H.

Der astabile Multivibrator 72 erzeugt eine Impulsfolge, deren Tastverhältnis vom Gaspedal 55 über den veränderbaren Widerstand i>6> (an der Eingangsklcmme 52) beeinflußt wird. Dadurch wird der mittlere Steuerstrom / unmittelbar nach dem Gangwechsel in die nach F i g. 4 erforderliche Abhängigkeit von der Stellung α des Gaspedals 55 gebracht.

Bei einem Gangwechsel gelangt das vom Taumelbehälter 58 oder einer entsprechenden selbsttätigen Gangwechselsteuereinrichtung erzeugte Schaltsignal über den Eiingang 51 auf den vierten Schalter 66 und steuert diesen in Stellung II, so daß ein großer Steuerstrom / durch die Magnetspule 41 fließt und rasch ausgekuppelt wird.

Nach beendigtem Gangwechsd kehrt der vierte Schalter 66 wieder in seine Stellung I zurück. Gleichzeitig wird das Zeilglicd 73 angestoßen und schließt den ersten Schalter 71. Da auch der zweite Schalter geschlossen ist (Fahrzeuggeschwindigkeil größer als 15km/Std.), ist der Ausgang des astabilen Multivibrators 72 mit der Magnetspule 41 verbunden, und damit ist der Strom in ihr, wie beschrieben, von der Stellung λ des Gaspedals 55 abhängig.

Nach Ablauf der am Zeitglied 73 eingestellten Zeit öffnet dieses den ersten Schalter 71 wieder, die Magnetspule 41 wird stromlos, und die Kupplung 12 überträgt wieder das volle Drehmoment.

Mit dem in Fig. 5 dargestellten, im Aufbau sehr einfachen Steuergerät 44 beherrscht man also selbsttätig die Vorgänge Anfahren, Aus- und Einkuppeln, und zwar in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

F i g. 6 zeigt das vollständige Schaltbild des elektronischen Steuergeräts 44 nach Fig. 5. Das Steuergerät besteht im wesentlichen aus dem monostabilen Multivibrator 65 mit zwei p-n-p-Transistoren 74 und 75, dem Geschwindigkeitsschalter 62 mit zwei p-n-p-Transistoren 76 und 77, dem dritten elektronischen Schalter 64 mit einem p-n-p-Tiansistor78, dem astabilen Muitivibrator 72 mit drei p-n-p-Transistoren 79, 80 und 81, den ersten und zweiten elektronischen Schaltern 71 und 63 in Form eines p-n-p-Transistors 82, dem Zeitglied 73 mit einem p-n-p-Transistor 85 und einem n-p-n-Transistor 86 sowie dem vierten elektronischen Schalter 66 mit einem p-n-p-Transistor 87.

Von der Eingangskiemme 49 führt ein Widerstand in Serie mit einem Kondensator 89 und einem Widerstand 90 zu einer Minusleitung 91. die über die Klemme 47 mit Masse verbunden ist. Der Kondensator 89 und der Widerstand 90 bilden zusammen ein Differcnzierglied. Von ihrem Verbindungspunkt führt eine Diode 92, die nur positive Spannungsspitzen durchläßt, zur Basis des Transistors 74, die über einen Widerstand 93 mit Masse und über einen Kondensator 94 mit dem Kollektor des Transistor 75 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 74 liegt über einen Kollektorwiderstand 95 an der Minusleitung 91 und ist über einen Koppelwiderstand 96 mit der Basis des Transistors 75 verbunden, die über einen Widerstand 97 an einer Plusleitung 98 liegt, mit der auch die Emitter der Transistoren 74 und 75 verbunden sind, und die an die Klemme 46 angeschlossen ist. Ein Kollektorwiderstand 99 verbindet den Kollektor des Transistors 75 mit der an Masse liegenden Minusleitung 91.

Vom Kollektor des Transistors 74 führt ein Koppelwiderstand 102 zur Basis des Transistors 78, die außerdem über einen Koppelwiderstand 103 mit dem Kollektor des Transistors 76 und über einen Widerstand 104 mit der Plusleitung 98 verbunden ist.

An der Eingangsklemme 50 liegt eine von dem Wechselstrom-Drehzahlgeber54 erzeugte Wechselspannung an, deren Amplitude mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Von der Eingangsklemme 50 führt eine Diode 105, die nur positive Spitzen durchläßt, zur einen Elektrode eines Glättkondensators 106, dessen andere Elektrode an der Pluslcitung 98 liegt, und über einen Widerstand 107 zur Basis des Transistors 76, die über einen Widerstand 108 an der Minusleitung 91 liegt. Der Kollektor des Transistors 76 ist über einen Kollektorwiderstand 109 mit der Minusleitiing 91 und über zwei Spannungsteilerwiderstände 110 und 111, deren Anzapfung an der Basis des Transistors 77 liegt, mit der Plusleitung 98 verbunden, an der auch die Emitter der Transistoren 76, 77 und 78 liegen.

Der Kollektor des Transistors 78 ist über einen Kollektorwiderstand 113 mit der Minusleitung 91 und über einen Koppelwiderstand 114 mit der Basis des Transistors 87 verbunden, die über einen weiteren Koppclwiderstand 115 mit der Eingangsklemme 51, über einen dritten Koppelwiderstand 116 mit dem Kollektor des Transistors 82 und über einen Widerstand 117 mit der Plusleitung 98 verbunden ist, an der auch der Emitter des Transistors 87 liegt. Dieser ist als Leistungstransistor ausgebildet und steht an seinem Kollektor über den Ausgang 45 mit der Magnetspule 41 und der dieser parallelgeschalteten Diode 61 in Verbindung, die beide mit ihren anderen Anschlüssen über die Minuslcitung 91 an Masse liegen.

Beim astabilen Multivibrator 72 sind die Emitter des als Eingangstransistor dienenden Transistors 79 und des als Ausgangstransistor dienenden Transistors 80 mit der Plusleitung 98 verbunden. Am Kollektor des Transistors 80 liegt die eine Elektrode eines zweiten Kondensators 122, dessen zweite Elektrode mit der Kathode eines ersten Gleichrichters 123 und der Anode eines zweiten Gleichrichters 124 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 79 hingegen ist über einen Kollektorwiderstand 119 mit der Minusleitung 91 verbunden sowie über einen ersten Kondensator 120 mit der Basis des als Ausgangstransistor dienenden Transistors 80, wobei eier Kondensator 120 zusammen mit einem von dieser Basis zur Minusleitung 91 führenden Widerstand 121 ein erstes Zeitglied bildet. Die Kathode des zweiten Gleichrichters 124 liegt an der Basis des als Eingangstransistor dienenden Transistors 79, die außerdem über einen Widerstand 525 mit der an Masse liegenden Minusleitiing 91 verbunden ist. Der Widerstand 125 •md der zweite Kondensator 122 bilden /.usammen Cn zweites Zeitgücd.

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Der als Hilfstransistor dienende Transistor 81 wird in Kollektorschaltung betrieben und liegt mit seinem Kollektor direkt an der mit der Masse verbundenen Minusleitung 91, während seine Basis mit der Eingangsklcmme 52 verbunden ist, die über den abhängig von der Stellung des Gaspedals 55 veränderbaren Widerstand 56 mit der an Masse liegenden Minusleitung 91 und über einen Widerstand 126 mit der Plusleitung 98 in Verbindung steht. In Serie mit der Emitter-Kollektor-Strecke des als Hilfstransistor dienenden Transistors 81 liegen zwischen dessen Emitter und der Plusleitung zwei Spannungsteiler-Widerstände 127 und 128, an deren Verbindungspunkt die Anode des ersten Gleichrichters 123 angeschlossen ist.

Der Kollektor des als Ausgangstransistor dienenden Transistors 80 liegt über einen Kollektorwiderstand 129 und die Minusleitung 91 an Masse und ist über einen Koppelwiderstand 130 mit der Basis des Transistors 82 verbunden, der als elektronisches UND-Gatter arbeitet und dadurch die im Blocksichaltbild nach F i g. 5 getrennt dargestellten Schalter 71 und 63 ersetzt. Die Basis des als UND-Gatter arbeitenden Transistors 82 liegt über einen Widerstand 131 an der Pulsleitung 98, mit der auch sein Emitter verbunden ist. Außerdem führt von dieser Basis ein zweiter Koppelwiderstand 132 zum Kollektor des zum Geschwindigkeitsschalter gehörenden Transistors 77, der über einen Kollektorwiderstand 133 und die Minusleitung 91 an Masse liegt. Und schließlich führt von der Basis des Transistors 82 ein dritter Koppelwiderstand 134 zum Kollektor des n-p-n-Transistors 86, dessen Emitter über die Minusleitung 91 an Masse liegt und dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand 135 mit der Plusleitung 88 verbunden ist. Der Transistor 86 gehört zusammen mit dem p-n-p-Transistor 85 zum Zeitglied 73 nach Fig. 5.

Die Basis des Transistors 86 ist über einen Widerstand 136 mit der Plusleitung 98 und über einen Kondensator 137 mit dem Kollektor des Transistors 85 verbunden, der über einen Kollektorwiderstand 138 und die Minusleitung 91 an Masse liegt. Der Widerstand 136 und der Kondensator 137 bilden zusammen ein zeitbestimmendes RC-Glied.

Der Emitter des Transistors 85 liegt auf dem Potential der Plusleitung 98, mit der auch seine Basis über einen Widerstand 139 verbunden ist. Sie liegt außerdem über einen Widerstand 140 an der Eingangsklemme 51, an welcher der Taumelschalter 58 angeschlossen jst.

Der Kollektor des Transistors 82 liegt über einen Kollektorwiderstand 141 und die Minusleitung 91 an Masse.

Die Einrichtung nach Fig. 6 arbeitet wie folgt: Die am nicht dargestellten Unterbrecher des Zündverteilers 53 der Brennkraftmaschine 11 abgenommenen Zündimpulse an der Eingangsklemme 49 gelangen über den Widerstand 88, das durch den Kondensator 89 und den Widerstand 90 gebildete DifTerenziergiied und die Diode 92 zur Basis des Transistors 74, welcher im Ruhezustand des monostabilen Multivibrators 65 leitend ist und stoßen dadurch diesen Multivibrator an. Die durch das vom Widerstand 93 und den Kondensator 94 gebildete KC-Glied bestimmte Impulsdauer f, ist so gewählt, daß sie etwa gleich der Periodendauer bei einer Brennkraftmaschinendrehzahl von 2000 U/min ist.

Die am Kollektor vom Transistor 74 auftretenden Impulse gelangen über den Koppelwiderstand 102 auf die Basis des Transistors 78, der als dritter Schalter arbeitet. Unter der Voraussetzung, daß der Traniiistör 78 nicht über den Koppelwiderstand 103 vom Geschwindigkeitsschalter 62 leitend gehalten wird, treten diese Impulse auch am Kollektor von Transistor 78 auf und gelangen über den Koppdwiderstand 114 an die Basis des als Lcistungstransistor dienenden Transistors 87, der entsprechende Steuerstromimpulse durch die Magnetspule 41 fließen läßt (Anfahrvorgang, wie vorstehend bei Fig. 5 beschrieben).

Der Geschwindigkeitsschalter 62 erhält an seiner Eingangsklemme 50 eine Wechselspannung mit von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger Amplitude. Diese Wechselspannung wird durch die Diode 105 gleichgerichtet und vom Glättkondensator 106 geglättet, so daß an der linken Seite des Widerstands l'D7 ao ein gegenüber der Plusleitung 98 positives Potential entsteht, dessen Höhe mit wachsender Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.

Der Spannungsteiler mit den Widerständen 107 und 108 ist so ausgelegt, daß der Transistor 76 untorhalb einer Geschwindigkeit von etwa 15 km/Std. leitet und den Transistor 77 sperrt. Wenn der Tran sistor 76 leitend ist, kann außerdem über den Koppelwiderstand 103 kein Basisstrom zum Transistor 78 fließen, d. h., letzterer kann Impulse, die von' Multivibrator 65 kommen, weiterleiten. Bei gespcn ■ tem Transistor 77 wird der Transistor 82 über den zweiten Koppelwiderstand 132 leitend gehalten. Dn durch befindet sich dessen Kollektorpotential pral·. tisch auf dem Potential der Plusleitung 98, so da! über den Koppelwiderstand 116 kein Basisst rorv· zum Transistor 87 fließen kann.

Der Transistor 74 des Multivibrators 65 ist wab rend der Impulsp.iusen leitend. Dann ist infolge zwei maliger Phasenumkehr auch der Transistor 87 während der Impulspausen leitend, wodurch sich ein rrm wachsender Brennkraftmaschinendrehzahl abnehmen der mittlerer Steuerstrom / durch die Magnetspule 41 ergibt.

Oberhalb einer Fahrgeschwindigkeit von cw;. 15 km/Std. — durch Verwendung von Heiß- odc Kahleitern für die Widerstände 107 und 108 kann man diesen Wert abhängig von der Außentemperatur variabel machen — wird der Transistor 76 gesperri und der Transistor 77 leitend. Dadurch wird auch de: Transistor 78 leitend, so daß über den Koppelwiderstand 114 keine Impulse mehr vom monostahiler. Multivibrator 65 zum Transistor 87 gelangen können. Solange der Transistor 77 leitet, fließt über den zweiten Koppelwiderstand 132 kein Basisstrom mehr ζην: Transistor 82. Dieser wird jedoch trotzdem über den dritten Koppelwiderstand 134 ständig leitend gehalten, da der Transistor 86 im Ruhezustand leitend ist. Solange das aus den Transistoren 85 und 86 bestehende Zeitglied 73 nicht angestoßen wird, können daher keine Impulse vom astabilen Multivibrator zum als Leistungstransistor arbeitenden Transistor gelangen.

Während des Gangwechsels wird die Eingangsklemme 51 des Steuergeräts 44 mit dem Minuspol der Fahrzeugbatterie 48 verbunden. Dadurch wird einmal der als Leistungstransistor arbeitende Transistor 87 über den Koppel widerstand 115 ständig leitend gehalten, wodurch in der Magnetspule 41 ein

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großer Steuerstrom fließt und die Kupplung 12 völlig Schwankungen der Batteriespannung so lange niclr geöffnet wird. Zum anderen wird der Transistor 85 die Funktion des astabilen Multivibrators 72 beeinleitend, wodurch der Kondensator 137 aufgeladen trächtigen, wie die Höhe der positiven Spannungs wird. Schwankungen kleiner als der Betrag der Steuerspan-Wenn nach beendigtem Gangweehsel der Getriebe- 5 nung bleibt, da in diesem zulässigen Schwankungsschalthebel 57 losgelassen wird, trennt sein Taumel- bereich der Batteriespannung der zweite Gleichrichschalter 58 den Basiswiderstand 115 des Transistors ter 124 gesperrt Heibt.

87 von der Masse wieder ab. Der Transistor 87 wird Nach Ablauf der im Zeitpunkt /., beginnenden unc dann nur noch von den Transistoren 78 und 82 ge- im Zeitpunkt t₃ endigenden Entladungszeit des Konsteuert. Beim öffnen des Taumelschallers 58 wird io densators 137 wird der Transistor 86 und mit diesen" nämlich der Transistor 85 wieder gesperrt, wodurch auch der Transistor 82 wieder leitend. Dadurch wird an seinem Kollektor ein Potentialsprung in negativer die Verbindung zwischen dem astabilen Multivibra-Richtung auftritt. Dieser Sprung wird durch den tor 72 und dem als Leistungstransistor arbeitender Kondensator 137 auch auf die Basis des Transistors Transistor 87 wieder unterbrochen, und der Tran-86 übertragen und sperrt diesen. Der Potcntialsprung 15 sistor 87 bleibt — bei ausreichend hoher Fahrgewird in der Folge durch den Widerstand ί j6 allmäh- schwindigkeit — wieder ständig gesperrt, so daß die lieh abgebaut, bis der Transistor 86 nach einer Zeit Kupplung 12 das volle Kupplungsmoment übertrager (f₃ — Z₂) wieder leitend wird. kann.

Solange der Transistor 86 gesperrt ist, erhält der Selbstverständlich kann die Einrichtung nach dei Transistor 82 über den dritten Koppelwiderstand 134 »o Erfindung auch mit Druckluft oder mit einem hykeinen Basisstrom und kann deshalb die über den draulischen Medium arbeiten. Auch können statt de; ersten Koppelwiderstand 130 vom astabilen Multi- gezeigten Elektromagnetventils andere, bekannte vibrator 72 kommenden Impulse zum als Leistungs- Elektromagnetventile Verwendung finden. Auch die transistor arbeitenden Transistor 87 übertragen. In- Verwendung von mechanischen Schaltern ist mögfolge zweimaliger Phasenumkehr ist der Transistor 87 as Hch, wenn sie auch für die Verwendung auf einerr leitend, solange der Transistor 80 leitet. Man kann Kraftfahrzeug nicht im gleichen Maße vorteilhaft also den Transistor 80 des astabilen Multivibrators sind wie kontaktlose, elektronische Schalter.
72 als Stromquelle der Magnetspule 41 bezeichnen, Besonders bei Kraftfahrzeugen mit selbsttätige! denn in ihr kann beim beschriebenen Betriebszustand Einstellung der Brennstoffzufuhr, abhängig von dei nur dann ein Steuerstrom fließen, wenn ein solcher 30 Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, derer im Transistor 80 fließt. Der mittlere Steuerstrom / in Brennkraftmaschine einige Zeit nach dem Andreher der Magnetspule 41 hängt ab vom Tastverhältnis der mit stark erhöhter Leerlaufdrehzahl bis zum Erreivom astabilen Multivibrator 72 erzeugten Impulse. chen einer Brennkraftmaschinentemperatur von bei-Dieses Tastverhältnis wird beeinflußt vom verändcr spielsweise 45 bis 60° C betrieben wird, ist es er baren Widerstand 56 an der Eingangsklemme 52. 35 wünscht, die Anfahrcharakteristik der Kupplung bei Die Größe dieses Widerstands nimmt mit zunehmen- kalter Brennkraftmaschine nach höheren Drehzahler dem Öffnungswinkel -\ beim Gasgeben ab. Damit vcr- hin zu verschieben. Dies läßt sich in einfacher Weise schieben sich Basis- wie Emitterpot.ential des Tran- dadurch erreichen, daß die Impulsdauer (Dauer de; sistors81 mit wachsender Öffnung der Drosselklappe labilen Schaltzustandes) des durch die Transistoren in negativer Richtung. Das Emitterpotential dient als 40 74 und 75 gebildeten monostabilen Multivibrator; Steuerspannung für den astabilen Multivibrator 72. bei kalter Brennkraftmaschine verringert wird. Hier Durch die Verbindung des durch die Spannungs- zu kann z. B. ein Kaltleiter parallel zum Widerstand teilerwiderstände 127 und 128 gebildeten Spannungs- 93 vorgesehen werden, wobei unter Umständen derr teilers über den ersten Gleichrichter 123 mit dem Kaltleiter ein ohmscher Widerstand als Abgleich ir Kondensator 122 wird erreicht, daß die Dauer, wäh- 45 Reihe zu schalten wäre. Eine weitere Möglichkeit rend welcher der Transistor 79 gesperrt ist, mit wach- besteht darin, zwischen dem Kollektorwiderstand 9S sender Drosselklappenöffnung kleiner wird, da dieser und dem Transistor 75 einen Heißleiter (NTC-Wider-Gleichrichter den Potentialsprung am Kondensator stand zu schalten und den Kondensator 94 nicht ar 122 entsprechend der Steuerspannung an seiner den Kollektor des Transistors 75, sondern an der Anode begrenzt. Damit wird die Dauer, während der 50 Verbindungspunkt des Kaltleiterwiderstands 99 unc die Transistoren 80 und 87 leiten, mit wachsender des NTC-Widerstands anzuschließen. Diese Schal-Drosselklappenöffnung kleiner, d. h.. der mittlere tung bewirkt bei kalter Brennkraftmaschine eine Steuerstrom/ nimmt mit wachsender Drosselklap- Verringerung des mit dem Kondensator94 erzeugter penöffnung in der in Fig. 4 gezeigten Weise ab. Der Potentialsprunges und damit eine Verringerung dei zweite Gleichrichter 124 bringt den Vorteil, daß 55 Impulsdauer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims

Steuergerät die Hilfskraft zugeführt wird und das Patentansprüche: elektronische Steuergerät von ■ der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Fahrgeschwindigkeit, dem

1. Steuervorrichtung für eine mit Hilfskraft Betätigungs2usiand des Getriebes und der Gaspedalbetätigte Kupplung eines Kraftfahrzeuges, bei der 5 stellung beeinflußbar ist, und bei der an das elektroeinem gegen die Kraft einer Feder arbeitenden nische Steuergerät die Wicklung eines elektromagne-Stellmotor über ein elektronisches Steuergerät tischen Steuerventils angeschlossen ist, das in dem die Hilfskraft zugeführt wird und das elektro- Druckmittelkrcis der Hilfskraft für die Kupplung liegt nische Steuergerät von der Drehzahl der Brenn- und abhängig von dem die Wicklung durchfließenden kraftmaschine, der Fahrgeschwindigkeit, dem Be- io Steuerstrom einen entsprechenden Druck der Hilfstätigungszustand des Getriebes und der Gaspedal- kraft im Drtickmittelkreis aufbaut, der den Stellmotor stellung beeinflußbar ist, und bei der an das elek- der Kupplung entgegen der Kraft der Rückholfeder tronische Steuergerät die Wicklung eines elektro- beaufschlagt, wobei im elektronischen Steuergerät magnetischen Steuerventils angeschlossen ist, das ein vom Schaitvorgang beeinflußtes Zeitglied vorgein dem Druckmittelkreis der Hilfskraft für die 15 sehen ist, durch das während einer vorbestimmten Kupplung liegt und abhängig von dem die Wick- Zeit nach Beendigung jedes Schaltvorgangs der lung durchfließenden Steuerstrom einen entspre- Steuerstrom in der Wicklung durch die Stellung des chenden Druck der Hilfskraft im Druckmittelkreis Gaspedals bestimmt ist, nach Patent 1 505 402.
aufbaut, der den Stellmotor der Kupplung ent- Eine Steuervorrichtung dieser Art ist Gegenstand gegen der Kraft der Rückholfeder beaufschlagt, 30 des nicht vorveröffentlichten Hauptpatentes. Ein als v/obei im elektronischen Steuergerät ein vom Folgeregler arbeitender Verstärker erzeugt an seinem Schaitvorgang beeinflußtes Zeitglicd vorgesehen Ausgang eine von einem als Führungsgröße dienenist, durch das während einer vorbestimmten Zeit den Druck abhängige Kraft. Zum Erzeugen des als nach Beendigung jedes Schaltvorgangs der Steuer- Führungsgröße dienenden Drucks ist ein elektrostrom in der Wicklung durch die Stellung des as pneumatisches Steuerventil vorgesehen, das abhängig Gaspedals bestimmt ist, nach Patent 1 505 402, von einigen Betriebsparametern des Fahrzeugs eindadurch gekennzeichnet, daß über stellbar ist. Diese Anordnung vermag jedoch den Aneinen das Zeitglicd (73) steuernden, ersten Schal- Sprüchen nicht zu genügen, da sie hart schaltet und ter (71) und einen oberhalb einer vorbestimmten einen Kupplungsvorgang nicht in einer genügend Fahrzeuggeschwindigkeit geschlossenen, ge- 30 kurzen Zeit ermöglicht.

schwindigkeitsabhängig gesteuerten zweiten Schal- Die Erfindung soll diese Nachteile vermeiden und

ter (63) der Eingang des Elektromagnetventils eine betriebssichere, mit geringem Energieaufwand

(37) mit dem Ausgang eines von der Stellung (<x) arbeitende Steuervorrichtung schaffen, die ohne

des Gaspedals (55) abhängigen astabilen Multi- harte Stöße und dabei doch schnell schaltet. Außer-

vibrators (72) in Verbindung gebracht wird. 35 dem soll die Kupplung während des Anfahrvorgangs

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 mit zur Vermeidung harter Übergänge ein mit steigender einem nur unterhalb der vorbestimmten Fahr- Drehzahl anwachsendes Moment übertragen.
Zeuggeschwindigkeit geschlossenen dritten Schal- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ter und einem von vom Zündverteiler abgeleiteten über einen das Zeitglied steuernden, ersten Schalter Eingangsimpulsen gespeisten monostabilen MuI- 4° und einen oberhalb einer vorbestimmten Fahrzeugtivibrator, dadurch gekennzeichnet daß der dritte geschwindigkeit geschlossenen, geschwindigkeitsab-Schalter (64) in geschlossenem Zustand den Ein- hängig gesteuerten zweiten Schalter der Eingang des gang des Elektromagnetventils (37) mit dem Aus- Elektromagnetventils mit dem Ausgang eines von der gang des von der Antriebsmaschinendrehzahl ab- Stellung des Gaspedals abhängigen astabilen Multihängigen monostabilen Multivibrators (65) ver- 45 vibrators in Verbindung gebracht wird.

bindet. Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich

3. Steuervorrichtung nach einem oder mehre- aus den Unteransprüchen.

ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Die Einrichtung nach der Erfindung ist nachgekennzeichnet, daß ein vierter Schalter (66) vor- stehend an Hand eines in den Zeichnungen dargegesehen ist, der mindestens während des Beginns so stellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und des Schaltvorganges den Eingang des Elektro- erläutert. Es zeigt

magnetventils (37) mit einer Stromquelle verbin- F i g. 1 eine Einrichtung zum selbsttätigen Ein- und

det, die einen das völlige Ausrücken der Kupp- Ausrücken einer hilfskraftbetätigten Kupplung eines

hing (12) bewirkenden Strom liefert. Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung,

4. Steuervorrichtung nach einem oder mehre- 55 F i g. 2 ein Schaubild zum Erläutern der Wirkungsren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- weise des Elektromagnetventils und der Kupplung,
kennzeichnet, daß sämtliche Schalter (63, 64, 66 F i g. 3 und 4 zwei Schaubilder zum Erläutern der und 71) als kontaktlose, mit Halbleiterelementen Wirkungsweise der Einrichtung zum Ein- und Aus-(Transistor 78, 82 und 87) bestückte Schaltgatter rücken der Kupplung,

ausgebildet sind und daß der erste und der zweite 60 F i g. 5 ein Prinzipschaltbild des elektronischen

Schalter (71 und 63) ein einziges UND-Gatter Steuergeräts,

(112) sind. F i g. 6 das vollständige ?lektrische Schaltbild hier-