DE2428649C3

DE2428649C3 - Vorrichtung zum Steuern eines Betätigungshebels einer Synchronisationseinrichtung eines Wechselgetriebes

Info

Publication number: DE2428649C3
Application number: DE2428649A
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Chaponnay Rhone Sibeud
Original assignee: Automobiles Mberliet Lyon Rhone Fr
Current assignee: Automobiles Mberliet Lyon Rhone Fr
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1982-10-21
Also published as: FR2233893A5; ES427248A1; DE2428649A1; DE2428649B2; NL7407896A; PL94205B1; GB1458885A; US4262784A; SE398078B; SE7407896L; BE816487A; IT1015149B

Description

c)

e)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisationseinrichtung eines Wechselgetriebes mit einem auf den Betätigungshebel wirkenden Arbeitskolben in einem Arbeitszylinder, der von einem von einer Quelle unter konstantem Druck gelieferten Medium über elektrisch umschaltbare geschlossene oder offene Ventilstellungen einseitig beaufschlagbar ist, wobei der Mediumsdruck zum Ende der elektrischen Schaltphase sein endgültiges Maximum erreicht

Bei dieser Art der Steueiung ist es schwierig, die Auswirkung beispielsweise der Hydraulikeinrichtung richtig zu dosieren, um zu erreichen, daß die verschiedenen Synchronisierungsphasen korrekt ablaufen.

Es sind verschiedene Systeme vorgeschlagen worden, um die durch die Hydraulik auf die Steuerung ausgeübte Wirkung zu dosieren.

Bei dem System einer ersten Ausführungsform gemäß der eingangs genannten Gattung (DE-OS 21 20 795) werden die Schaltklauen der Kupplungshälften unter einem durch ein Druckminderungsventil verminderten Druck in Berührung gebracht, wodurch infolge eines Ratschvorgangs der Betätigungshebel in Schwingungen versetzt wird. Je weiter die Schaltklauen ineinander greifen, um so größer wird die Amplitude der dabei auftretenden Schwingung. Sobald die Amplitude ein bestimmtes Maß erreicht hat, wird auf mechanischem Wege ein weiteres Ventil geöffnet, so daß der Betätigungszylinder mit dem vollen Druck beaufschlagt wird. Dies bedeutet, daß zu Beginn des Kupplungsvorgangs mit einem geringen und dann sprunghaft und bis zum Schluß durchgehend mit dem vollen Schaltdruck gearbeitet wird.

Entsprechend der Lösung in der DE-OS 20 13 080 erfolgt die Übertragung der Schwingung auf das Umgehungsventil nicht mechanisch, sondern elektronisch über eine elektrische Impulseinrichtung. Die mechanischen Schwingungen werden hierbei in elektrisehe Impulse umgewandelt und die Impulse werden in einen Schaltstrom umgewandelt, der das weitere Ventil öffnet

Diese Lösungen verbessern zwar den Synchronisationsablauf, allerdings noch nicht in technisch zufriedenstellender Weise. Vor allem können sich die Synchronisationsphasen verlängern, da stets mit einer Schalthysterese gearbeitet wird, die abwartet, bis ein weiterer Schritt vorgenommen werden kann. Außerdem wird der Druck des Arbeitsmediums unter Inkaufnahme von Drosselverlusten reduziert, was mehr Energie für das Betreiben der Hilfsaggregate erforderlich macht

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Synchronisationsvorgang zu optimieren und die verschiedenen Synchronisationsphasen zeitlich zu beherrschen, so kurz sie auch aufeinanderfolgen. Hierbei

wird von der DE-OS 20 13 080, und zwar von derjenigen

Technik ausgegangen, die einen einfachen, einseitig beaufschlagten Arbeitskolben verwendet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen durch die im Hauptanspruch angegebene Merkmalskombination.

Diese bisher nicht befriedigenden Ergebnisse haben viele Versuche zur Verbesserung zur Folge gehabt, ohne daß bisher eine zufriedenstellende Lösung gefunden wurde. Durch die Erfindung konnten die nachfolgend dargestellten Probleme bewältigt werden.

1. Die Einheit aus Hydraulikkolben und -zylinder samt Kolbenstange, Mitnehmer und Anschlußgabel ist diejenige Stelle, die besonderem Reibungsverschleiß unterworfen ist. Die auftretenden Reibungen verzehren viel Energie, vor allem in dem Augenblick, in dem die Bewegung eingeleitet wird.

2. Jede Verzögerung des Druckanstiegs in der Hydraulikeinheit bewirkt eine Zeitverschiebung zwischen dem Auslösen des Druckanstiegs und dem Wirksamwerden der Synchronisationseinrichtung. Diese Zeitverschiebung geht in die Gesamtzeit des Umschaltvorgangs vollständig ein, ist jedoch völlig nutzlos, weil sie zum eigentlichen Synchronisationsvorgang nicht direkt beiträgt. Aus diesem Grunde wird jede Verbesserung an der Speisung des Arbeitszylinders vollständig entwertet.

3. Die Speisung der Hydraulikeinrichtung unter vollem Druck würde eine leichte Überwindung

aller anfänglichen Reibungswiderstände ermöglichen. Ist die Einrichtung erst einmal in Bewegung, verringern sich diese Reibungswiderstände. Ist dieser Zustand erst einmal erreicht und die tatsächliche Synchronisationsarbeit beginnt, dann ist diese gewählte Kraft zur Ausübung eines Synchronisationsmoments jedoch zu hoch. Es entsteht eine zu hohe momentane Leistung, die vermieden werden sollte. Es treten nämlich sonst auf den Synchronisationskegeln zu große Oberflächentemperaturen auf, die zur vorzeitigen Zerstörung dieser wesentlichen Teile führen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine sehr schnelle Anfangsphase der Synchronisationseinrichtung realisiert, worauf für den tatsächlichen Beginn der eigentlichen Synchronisationsphase eine sehr geringe Kraft vorgesehen wird, und diese Kraft vergrößert sich wieder im weiteren Ablauf des

Vorgangs. Die anfänglich notwendige hohe Kraft kann so gewählt werden, daß mit Sicherheit der Schaltvorgang schnell eingeleitet werden kann. Dennoch führt das entsprechend hohe Druckniveau nicht zu Schaden in der Synchronisation, da die nachfolgenden Spitzen einfach durch Wahl der elektrischen Pulsfolgen klein gehalten werden können. Hierbei brauchen keine Drosselverluste in Kauf genommen zu werden. F.s braucht auch nicht auf Zeitverluste einer Hysterese gewartet zu werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist im Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird an Hand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der ganzen erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 im Diagramm den Verlauf der Druckveränderung im Arbeitszylinder während eines Sy.jchronisie- rungs- und Einrast-Vorgangs,

F i g. 3 eine Kurve der Veränderung der elektrischen Größen, die jeweils durch den Arbeitsauftrag und durch die das Magnetventil steuernden Signale erzeugt werden, und

Fig.4 ein Schaubild, in dem gleichzeitig die Veränderungen der verschiedenen Steuerungsparameter für eine abgeänderte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt sind.

Die in F i g. 1 nur schematisch dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Synchronisationsring 1, der mit einem Verschiebering 2 verbunden ist. Hierin greift eine Gabel 3, die die Verschiebung des Verschieberings 2 in Richtung des Doppelpfeils 4 bewirkt. Ein Zylinder 5 mit Kolben und Kolbenstange 6 betätigt die Gabel 3. Ferner ist eine Mediumrücklaufleitung 8 vorgesehen, die für den Kreislauf einen freien Auslaß darstellen kann, wenn es sich um eine pneumatische Zylindervorrichtung handelt. Vorgeschaltet in einer Leitung 7 ist ein Drei-Wege-Magnetventil 10, welches die Leitung 7 zum Zylinder entweder mit einer Speiseleitung 9 oder der Rücklaufleitung 8 verbinden kann. Ein elektrischer Modulator 11 empfängt einen Arbeitsauftrag, der bei 12 von einer Bedienungsperson gegeben wird. Vom Modulator 11 werden die modulierten Signale in eine elektrische Spule 17 eingegeben, die das Magnetventil 10 steuert.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Notwendigkeit, die Synchronisierung schnell zu bewirken und dabei diesen Vorgang selbst mit einer geringen Kraft einzuleiten, erfordert in dem Zylinder 5 einen Druckablauf, welcher zumindest ein Maximum 13, ein Minimum 14 und ein weiteres Maximum 15 aufweist. In der grafischen Darstellung von F i g. 2 isi diese Druckänderung im Zylinder 5 als Funktion der Zeit dargestellt. Die Gesamtzeit des Vorgangs ist T und erstreckt sich von fo bis t₃. Von fo bis fi läuft die Anfangsoder Anlegephase ab. In dieser Phase wird ein eingelegter Gang ausgeklinkt und die Synchronisationseinrichtung 1 für einen anderen Gang bis zum Eingreifen gebracht. Von f2 bis ti findet der eigentliche Synchronisationsvorgang statt. Es ist Aufgabe, diese beiden Zeiten zu verkürzen.

Die grafische Darstellung von Fig. 2 zeigt die Veränderung des Speisedrucks im Verlauf der Betriebsphasen. Die Gesamtzeit 7"ist gegeben. Die Leistung Pist von den Abmessungen der Synchronisationseinrichtung abhängig.
Die Formel für die Leistung kann lauten:

P =

AWC

ti-U

wobei A WC = die Änderung der kinetischen Energie, die von den Trägheiten und dem Unterschied der Geschwindigkeiten der zu synchronisierenden Teile abhängig ist Um so mehr

ti-

nahe bei 1 sein wird, um so besser wird die Steuerung sein.

Bei zuvor beschriebenen bekannten Techniken ist es nicht möglich, bei dieser Beziehung

über 0,5 hinauszugehen.

Der elektrische Steuerschaltkreis 11 sendet, wenn er von 12 durch einen Arbeitsbefehl zum Einlegen eines anderen Ganges ein Signal 16 gemäß F i g. 3 erhält, ein moduliertes Signal wie beispielsweise die Signale 18,19, 20 zur Steuerung des Magnetventils 10. Diese Signale 18, 19, 20 werden durch eine Folge von abwechselnden Ötfnungs- und Schließungsperioden gekennzeichnet.

Die Öffnungszeiten in F i g. 3 sind (t> — i₀), (h- i₂) usw.

(hn + 1 — hn)·

Die Schließungszeiten sind fa—1\), (U — h) usw. (hn— hn-\)-

Die Steuerungsregel für die Synchronisationseinrichtung 1 in Abhängigkeit von der Zeit und in Anbetracht der Eigenschaften des Magnetventils 10 des Zylinders 5 der gesteuerten Vorrichtung wird durch Einstellen der Zeiten U, h, h usw. erhalten.

Der elektrische Steuerungsmodulator 11 besieht aus bekannten Vorrichtungen, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt.

Aus F i g. 4 ergibt sich:

oben: der Verlauf eines Arbeitsauftrags 16 gemäß

Fig. 2;

darunter: der Verlauf des bei 17 (Fig. 1) in das Speisemagnetventil 10 geschickten Steuerungsauftrages und

unten: die Druckänderung im Zylinder 5.

Es wird versucht, die Zeit (t\ — to) zu verringern, wobei ein schnelles Anlegen der Synchronisation ermöglicht wird, indem zu Beginn des Vorgangs die Steuerkraft derart begrenzt wird, daß die Synchronisationseinrichtung 1 mit einer momentanen etwas konstanteren Leistung arbeitet.

Am Ende des Vorgangs kann der Druck weit über dem liegen, der in einer klassischen Steuerung tolerabel ist, wodurch der Eingriff viel sicherer wird. In der abgeänderten Ausführungsform von Fig.4 weist die Druckkurve ein erstes Maximum 13 im Augenblick fi während der Anlagephase A, ein erstes Minimum 14 im Augenblick h kurz nach dem Beginn der Synchronisierungsphase 5, ein zweites Maximum 21 während der Synchronisierungsphase S, ein zweites Minimum 22 am Ende der Synchronisierungsphase S und am Anfang der Einrastphase C und ein drittes Maximum 23, auf dessen Höhe der Druck dann stabil bleibt, auf.

Es ist anzumerken, daß das erste Druckmaximum 13 oberhalb vom zweiten Maximum 21 liegt, das dritte Maximum 23 oberhalb der beiden Maxima 13 und 21 liegt und der Nutzzeitraum ^f₂- /ι) (Fig. 2) oder S (Fig.4) über 55% der Gesamtzeit liegt, die von der Steuerhandhabung der Gabel 3 eingenommen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern eines Betätigungshebels einer Synchronisationsemrichtung eines Wechselgetriebes mit einem auf den Betätigungshebel wirkenden Arbeitskolben in einem Arbeitszylinder, der von einem von einer Quelle unter konstantem Druck gelieferten Medium Ober elektrisch umschaltbare geschlossene oder offene Ventilstellungen einseitig beaufschlagbar ist, wobei der Mediumsdruck zum Ende der elektrischen Schaltphase sein endgültiges Maximum erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Steuervorgang elektrisch auslösbar ist, die Steuerung durch eine Folge elektrischer Impulse (18,19,20) von einstellbarer Zeitdauer bewirkbar ist,

die Impulsfolge (18,19,20) an ein Dreiwegemagnetventil (10) anlegbar ist, der eine Ausgang (7) mit dem Arbeitszylinder (5) verbunden ist,

sich ein Mediumdruckverlauf mit zumindest zwei Maxima aufbaut, wobei ein erstes Maximum (13) vor der Synchronisationsphase liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Maximum (13) und dem zweiten Maximum (23) ein drittes Maximum (21) vorgesehen ist, das unter dem ersten Maximum liegt.

b)