DE2500330A1

DE2500330A1 - Kraftfahrzeuggetriebe mit automatischem kupplungssteuersystem

Info

Publication number: DE2500330A1
Application number: DE19752500330
Authority: DE
Inventors: Kevin J Edwards; Robert G Jaques
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1974-01-08
Filing date: 1975-01-07
Publication date: 1975-07-10
Also published as: GB1449543A

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing.W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochen)

Prankfurt am Main Staufenstr.

Anm.: \

Firma Ford-Werke AG

Köln -Deutz

Ottoplatz 2 ί , ^

Kraftfahrzeuggetriebe mit automatischem Kupplungssteuersystem.

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit automatischem Kupplungssteuersystem und ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch

a) eine in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen aus und einrückbare Fahrzeugkupplung,

b) einen Kupplungs- Iststellungssignalgeber zur Erzeugung eines die tatsächliche Stellung der Kupplung wiedergebenden Signals,

c) einen Motorsignalgeber zur Erzeugung eines einen Motorparameter wiedergebenden Signals,

d) Mittel zur Erzeugung eines Kupplungs- Sol lstel lungssignals aus,dem Motorparametersignal, wobei das Kupplungs- SollStellungssignal der gerade ausgerückten Kupplung entspricht, wenn der Motorparameter seinen Kleinstwert hat,und mit dem Anstieg des Motorparameters durch Partialeinrückstellungen

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hindurch zu nimmt, um endlich eine Volleinrückstellung anzuzeigen, wenn der Motorparameter unterhalb seines Maximalwertes liegt, und

e) einen Vergleicherkreis (38) zum vergleichen des Kupplungs- Iststellungssignals mit dem Kupplungs-Sollstellungssignal und zum schaffen eines Steuersignals, welches die Bewegung der Kupplung in ihre SolIsteilung bewirkt.

Der Motorparameter ist vorzugsweise die Gaspedal stellung; jedoch können auch andere Parameter zur Anzeige des Motordrehmoments verwendet werden, wie beispielsweise die Motordrehzahl oder die Stellung des Brennstoffgestells.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein elektronisches Kupplungssteuersystem gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schaltplan des Systems nach Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung den Kupplungs-Iststellungssignalgeber und

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit zwischen der. Gaspedalstellung und der Kupplungsstellung.

Eine Fahrzeugkupplung Io verbindet einen Dieselmotor mit einem Wechselgetriebe in einem schweren Lastkraftwagen. Ein Kupplungsausrückhebel 11 ist mechanisch mit einem innerhalb eines Servozylinders 12 verschieblichen Kolben verbunden.

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·) nach rechts

Ein Kolbenventil 13 ist zwischen eine Zuführleitung 14 für Druckflüssigkeit und den Servozylinder 12 eingeschaltet. Der Ventilkolben 15 des Ventils 13 wird von einem TauchSpulenelektromagnet 16 entweder 'zum Anschluß des Servozylinders 12 an die Versorgungsleitung' 14unddadurch zum Ausrücken der Kupplung oder rigich links; "ztöri Abtrennen der Versorgungsleitung und Entlüften des'ServozyiindeTsϊ über eine Auslaßleitung 17 bewegt, wodurch die Kupplung einzurücken vermag.

Der Tauchspulenelektromagnet 16 und damit die kupplung Io werden durch ein elektronisches Küpplürigssteuersystem 18 gesteuert, das auf elektrische Signale anspricht, welche die Kupllungs-Iststellung, die Stellung des Gaspedals, die Motordrehzahl, die Drehzahl der Kupplungsabtriebswelle und die Fahrgeschwindigkeit anzeigen. Falls das Kupplungssteuersystem zusammen mit einem elektronisch gesteuerten Getriebeumschaltsystein verwendet wird, spricht das Kupplungssteuersystem auch auf Überholsignale vom Getriebeumschaltsystem an, wenn dieses ein Ein- oder Ausrücken der Kupplung erfordert.

Ein Kupplungs- Iststellungssignal wird an einer Leitung 2o durch einen Iststellungssignalgeber 21 geschaffen, der aus einem zwischen Masse und einer Bezugsspannung V- angeschlossenen veränderlichen Widerstand und einem Schleifer besteht, der sich zusammen mit dem Kupplungsausrückhebel 11 über den Widerstand bewegt.

Die Motordrehzahl Nl, die Kupplungsabtriebsdrehzahl N2 und die Fahrgeschwindigkeit N3. werden durch elektrische Signale angezeigt, die von Signalgebern 22, 23 und 24 erzeugt werden.

Weiterhin wird ein Gaspedal-Stellungssignalvon einem veränderlichen Widerstand 25 geschaffen, der mit dem Gaspedal mechanisch verbunden ist. Der veränderliche Widerstand 25

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ist zwischen Masse und der Bezugsspannung V , angeschlossen, und ein vom Gaspedal bewegter Schleifer 26 greift ein Potential zwischen Null und V- in Übereinstimmung mit der Gaspedalstellung ab.

Ein Ende des Tauchspulenelektvomagneten 16 ist an Massepotential und das andere Ende an die Verbindung zwischen zwei Widerständen 85 und 86 angeschlossen. Ein elektronischer Schalter 27 legt den Widerstand 85 an ein Potential von plus 12 Volt, und ein elektronischer Schalter 28 verbindet den Widerstand 86 mit einem Potential von minus 12 Volt. Das Ein- und Ausrücken der Kupplung wird durch das Signal an einer Leitung 29 bestimmt. Wenn an der Leitung 29 ein Signal vorhanden ist, wird der Schalter 27 eingeschaltet, und es fließt Strom durch die Tau^chspule von plus 12 Volt nach Masse. Wenn hingegen kein Signal an der Leitung 29 vorhanden ist, schaltet ein Konverter 3o den elektronischen Schalter 28 ein, und es fließt Strom durch die Tauchspule in entgegengesetzter Richtung von Masse zum minus 12 Volt-Potential. Die Anordnung ist so getroffen, daß ein Signal an der Leitung 29 den Ventilkolben 15 nach rechts zum Einrücken der Kupplung und kein Signal an der Leitung 29 den Ventilkolben 15 nach links zum Ausrücken der Kupplung bewegen lässt.

Ein Oszillator 31 betreibt einen Rechteckwellengenerator mit einer feststehenden Frequenz von etwa 2oo Hz. Ein Analogsignal an einer Leitung 33 am Eingang des Rechteckwellengenerators 32 bestimmt das Impuls-Zwischenraum-Verhältnis der Generatorausgabe an der-Leitung 34. Die Ausgabeleitung 34 des Rechteckwellengenerators ist über ein UND-Glied 35, ein UND-Glied 36 und ein ODER-Glied 37 mit der Eingangsleitung 29 eines Antriebskreises für den TauchSpulenelektromagneten 16 verbunden. Somit wird, wenn die UND-Glieder 35 und 36 offen sind, die Tauchspule alternativ in der einen oder anderen

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Richtung angetrieben und bewegt sich in Richtung zum Einrücken oder Ausrücken der Kupplung in Übereinstimmung mit dem Impuls-Zwischenraum-Verhältnis des Antriebssignals.

Das Kupplungs- Iststellungssignal an der Leitung 2o wird dem einen Eingang eines Vergleichers 38 aufgegeben· Der andere Eingang des Vergleichers 38 erhält ein Sollstellungssignal an einer Leitung 39. Wenn das Iststellungssignal an der Leitung 2o unter dem Sollstellungssignal an der Leitung 39 liegt, liefert der Vergleicher 38 ein Signal zu einer Leitung 33, die das Impuls-Zwischenraum-Verhältnis der vom Rechteckwellengenerator 32 erzeugten Impulskette erhöht und dadurch die Kupplung veranlasst, sich weiter in Einrückstellung zu bewegen· Wenn das Iststellungssignal an der Leitung 2o größer als das Sollstellungssignal an der Leitung 39 ist, vermindert der Vergleicher 38 das Signal an der Leitung 33 und verkleiner dadurch das Impuls-Zwischenraum-Verhältnis des Rechteckwellensignals, welches dem Antriebskreis für die Tauchspule aufgegeben wird, wodurch die Kupplung zu einer Bewegung in Richtung AUSRÜCKEN veranlasst wird· Auf diese Weise wird die Kupplungs- Iststellung mit der Kupplungs-Soll stellung verglichen und eine Nachstellung vorgenommen, bis die Iststellung der Sollstellung entspricht.

Wenn an der Leitung 29 ein Signal für länger als einen vorbestimmten Zeitabschnitt ansteht, wird die Kupplung vollständig eingerückt· Zeitverzögerungsgatter 4o ist- an die Leitung 29 angeschlossen und öffnet nur, wenn das Signal an der Leitung 29 für länger als den vorbestimmten Zeitabschnitt ansteht. Somit ist das Ausgangssignal des Gatters 4o an einer Leitung 41 nur dann vorhanden, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist. Das VoIleinrück-Kupplungssignal an der Leitung wird dazu benutzt, daß Iststellungssignal an der Leitung 2o in einen Volleinrückstellungsspeicher 42 einzugeben, so daß

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dieser Speicher ständig ein Signal speichert, welches der Voiieinrückstellung der Kupplung entspricht. Das Volleinrückstellungssignal an einer Leitung- 43 wird einem Subtrahierkreis 44 zugeführt, welcher eine konstante Spannung entsprechend einem vorbestimmten Abstand X abzieht, der von der Kupplung aus deren voll eingerückter Stellung zurückgelegt werden muß, um di$ Reibglieder der Kupplung gerade zu trennen. Diese Stellung ist in Fig. 3 gezeigt. Es verdient Beachtung, daß, wenn die Kupplung verschleißt, daß vom Speicher 42 gespeicherte Signal zwar verkleinert wird, jedoch die Ausgabe des Subtrahierkreises 24 stets eine Kupplungsstellung wiedergibt, in welcher die Reibglieder gerade getrennt sind. Das von dem Subtrahierkreis 44 an der Leitung 25 erzeugte Kupplungstrennstellungssignal wird dem einen Eingang 46 eines Addierkreises 47 zugeführt. Das GaspedalStellungssignal an der Leitung 26 ist an den anderen Eingang 45' des Addierkreises gelegt. Der Ausgang des Addierkreises 47 an der Leitung 48 biAdet das Kupplungs-Soll Stellungssignal, welches der Leitung 39 zugeführt wird. Ein Maximalwertbegrenzungskreis 49 begrenzt die Anstiegssteilheit des Signals an der Leitung 48 auf einen vorbestimmten Wert, welcher die maximale Grenze des Ausmaßes festlegt, in welchem die Kupplung in Eingriffsrichtung verstellt werden kann.

Die Beziehung zwischen dem Kupplungs-SollStellungssignal an den Leitungen 48 und 39 und dem Gaspedalstellungssignal ist in Fig. 4 aufgetragen. Wenn das Gaspedal aus seiner Leerlaufstellung herausbewegt wird, bleiben die ersten 5° Bewegung ohne Wirkung. Die Kupplungs-Sollsteilung ist die Trennstellung entsprechend dem Signal an der Leitung 45. Wenn die Gaspedalverstellung über 5° hinweg zunimmt, steigt das Kupplungs-Soll Stellungssignal linear mit der Verstellung des Gaspedals, um schließlich ein Niveau entsprechend der voll eingerückten Kupplung zu erreichen, unmittelbar bevor das Gaspedal voll-

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ständig niedergedrückt ist.

Wenn im Betrieb das Fahrzeug aus dem Stillstand heraus anfährt, wird das Gatter 35 anfänglich geschlossen. Ein Niveäu-Detektorkreis 5o erzeugt keine Ausgabe, weil sich das Gaspedal in seiner Leerlaufstellung befinde^ und ein UND-Glied 51 ist unwirksam gemacht, weil die Kupplungsabtriebsdrehzahl N2 nicht gleich der Motordrehzahl Nl ist. Wenn der Fahrer das Gaspedal über 5° hinaus niederdrückt, reagiert der Niveau-Detektorkreis 5o durch erzeugen eines Signals an einer Leitung 52, die über ein ODER-Glied 53 verläuft und gibt das UND-Glied 35 für das Passieren der Ausgabe des Rechteckweilengenerators 32. Der Addierkreis 47 addiert das Gaspedalstellungssignal an Schleifer 26 zu dem Kuppiungstrehnstellungssignal an der Leitung 45, um das Kupplungs-SollStellungssignal an der Leitung 39 zu erzeugen, und die Kupplung wird in eine Stellung entsprechend der Sollstellung in oben beschriebener Weise verstellt. Wenn der Fahrer das Gaspedal mehr oder weniger niederdrückt, folgt die Kupplung in entsprechender Stellung. Wenn Drehmoment durch die Kupplung übertragen wird, beschleunigt das Fahrzeug zunehmend aus dem Stillstand heraus, bis die Motordrehzahl Nl der Abtriebsdrehzahl N2 der ^Kupplung entspricht. An iesem Punkt sind die Signale an Leitungen 54 und 55 gleich, und ein Vergleicher 56 erzeugt ein Ausgabesignal an einer Leitung 57. Vorausgesetzt das die Motordrehzahl größer als 4oo U-min ist, so daß ein Niveaudetektorkreis 58 ein Ausgangssignal an einer Leitung 59 erzeugt, und die Fahrgeschwindigkeit mehr als 2 km/h beträgt, so daß Niveaudetektorkreis 3o ein Ausgangssignal an einer Leitung 61 erzeugt, ruft ein UND-Glied 62 eine Ausgabe hervor, die über ein ODER-Glied 63 zu einem UND-Glied 51 gelangt. Dadurch erzeugt das UND-Glied 51 ein Ausgangssignal an einer Leitung 64, sobald die zwei Teile der Kupplung mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Dieses Signal an der Leitung 64 betätigt einen Schalter 65, welcher den Addierkreis 47 abschaltet

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und einen anderen Addierkreis 66 an den Vergleicher 38 anschaltet.

Aus später beschriebenen Gründen erzeugt der Addierkreis bereits ein Kupplungs-SollStellungssignal entsprechend einer voll eingerückten Kupplung, und die Kupplung bewegt sich augenblicklich in ihre voll eingerückte Stellung. Das Signal an der Leitung 64 wird ferner dem ODER-Glied 53 zugeführt, so daß das UND-Glied 35 frei gegeben bleibt, auch wenn der Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal nimmt und damit nicht langer ein Signal an der Leitung 52 bestehen bleibt. Dies stellt sicher, daß die Kupplung für Motorbremsung eingerückt bleibt, bis entweder die Motordrehzahl unterhalb 4oo U-min fällt oder die Fahrgeschwindigkeit unter 2 km/h abfällt, in welchem Fall das UND-Glied 62 nicht langer ein Ausgangssignal erzeugt, daß UND-Gatter 51 nicht länger ein Ausgangssignal erzeugt und ein Signal an der Leitung 64 zusammenbricht. Dies überträgt die Steuerung der Kupplungsstellung zu dem Gaspedal s tel lung sgeber, da d<?r Addierkreis 47 erneut an den Vergleicher 38 angeschaltet wird. Wenn das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, wird die Kupplung in die Trennstellung verstellt.

In den hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist Vorsorge für ein alternatives Einrücken der Kupplung getroffen, welches verwendet wird, wenn die Kupplung nach einer Getriebeumschaltung wieder eingerückt werden soll. Der Getriebeumschalt-Logikkreis bewirkt eine doppelte Endkupplungs-Getriebeumschaltung und steuert nacheinander eine Kupplungsausrückleitung 67, eine Neutralstellungs-Wahlleitung 72 und eine Kupplungseinrückleitung 68 an. Wenn ein Signal zur Leitung 6 7 gegeben wird, um anzuzeigen, daß ein Ausrücken der Kupplung verlangt wird, erzeugt ein Inverter 69 nicht langer ein Ausgangssignal, so daß das UND-Glied 36 nicht langer ein Ausgabesignal hervorruft und nicht langer ein Signal

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an der Leitung 29 vorhanden ist, und die Tauchspule bewegt sich in die Ausrückrichtung und verbleibt dort, wodurch sie die Kupplung veranlasst, sich in die Ausrückstellung zu bewegen. Wenn das Signal an der Leitung 67 als Anzeige dafür entfernt wird, daß die Kupplung erneut wieder eingeschaltet werden soll, ward ein Signalanstiegserzeuger 7o gestattet. Die Kupplung bewegt sich in die Trennstellung, da der Addierkreis 66 an den Vergleicher 38 angeschlossen ist (das Signal an der Leitung 64 ist wegen der selbstverriegelten Verbindung 71 gegenüber dem ODER-Glied 73 vorhanden), und die Kupplung bewegt sich in die Trennstellung· Wenn das Ausgangssignal des Signalanstiegserzeuger 7o steigt, vergrößert sich auch das Kupplungs-Sollstellungssignal an der Leitung 39, wodurch die Kupplung in ihre Einrückstellung mit einem vorgegebenen Betrag verstellt wird, welcher der Anstiegssteilheit des Signal $ des Signalanstiegsgenerators 7o entspricht. Diese Anstieggsteilheit wird so ausgewählt, daß sie ein weiches Wiedereinrücken der Kupplung nach der Getriebeuni sch al tung ergibt.

Die Kupplungseinrückleitung 68 dient einem schnellen Einrücken der Kupplung für die Auswahl der Neutralstellung während des doppelten Endkuppeins und Synchronisierens des Getriebes bei einer Getriebeumschaltung.

Um sicher-zu-stellen, daß die Kupplung bei einer Getriebeumschaltung nicht versehentlich ausgerückt wird, liefert ein ODER-Glied 74 ein Signal zu einem ODER-Glied 63, um sicher zu stellen, daß.das UND-Glied 51 nicht abschaltet, wenn immer die Kupplungsausrückleitung 67 oder die Kupplungseinrückleitung 68 angesteuert wird.

Patentansprüche Po 8633/6.1.1975

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Claims

Patentansprüche

1. Kraftfahrzeuggetriebe, gekennzeichnet durch

a) eine in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen aus und einrückbare Fahrzeugkupplung (lo),

b) einen Kupplungs- Iststellungssignalgeber (21) zur Erzeugung eines die tatsächliche Stellung der Kupplung wiedergebenden Signals,

* Sr

d) Mittel zur Erzeugung eines Kupplungs- Sollstellungssignals aus dem Motorparametersignal, wobei das Kupplungs-» Sollstellungssignal der gerade ausgerückten Kupplung entspricht, wenn der Motorparameter seinen Kleinstwert hat und mit dem Anstieg des Motorparameters durch Partialeinrückstellungen hindurch zu nimmt, um endlich eine Volleinrückstellung anzuzeigen, wenn der Motorparameter unterhalb seines Maximalwertes liegt, und

e) einen Vergleicherkreis (38) zum vergleichen des Kupplungs- Iststellungssignals mit dem Kupplungs-Soll Stellungssignal und zum schaffen eines Steuersignals, welches die Bewegung der Kupplung in ihre Sollstellung bewirkt.

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2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, daß die Kupplung (Io), unabhängig von derGröße "des •Kupplungs-Sollstellungssignals, in ihre voll eingerückte Stellung bewegt wird, wenn die Motordrehzahl (Nl) im wesentlichen gleich der Ausgangsdrehzahl (N2) der Kupplung ist.

3. Getriebe nach Anspruch ?, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, daß die Kupplungs-Soll stellung der voll E^n^cks teilung der Kupplung entspricht, wenn der Motorparaineter nahe seinem Maximalwert ist.

4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, da du r c h g e -kennzeich net» daß de*· Motorsignalgeber (25, 26) ein die Stellung des Gaspedals wiedergebendes Signal erzeugt.

5. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichne t, daß der Motorsignalgeber (22) ein die Motordrehzahl (Nl) wiedergebendes Signal erzeugt. .

6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e -ke η η ze i c h η e t d u r c h einen Kupplungseinrückstellungsspeicher (42) wobei das Kupplungs-Sollstellungssignal durch Kombinieren des- Motorparametersignals erzeugbar ist..

7. Getriebe nach Anspruch 6, d adurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe des Kupplungs- Iststellungssignalgebers (25, 26) in den- Kupplungseinrück stell ung speicher (42) eingegeben wird, wenn sich die Kupplung in voll eingerückter Stellung befindet.

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8. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch, gekennzeichnet, daß das Motorparametersignal und ein den Unterschied zwischen der VoIleinrückstellung der Kupplung und der gerade ausgerückten Kupplungssteliung wiedergebendes vorbestimmtes Konstantsignal der Ausgabe des Speichers (42) hinzu addiert werden, um das Kupplungs- Sollstellungssignal zu erzeugen.

9. Getriebe nach einem de« vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet,, durch einen zweiten Kupplungs-Soll stellung^-signal erzeuger zur Schaffung eines Kupplungs-Sollstellungssignals, welches von einem der gerade eingerückten Kupplungsstellung entsprechenden Wert auf einen der voll eingerückten Kupplungsstellung entsprechenden Wert mit im wesentlichen gleichförmiger Zuwachsrate unabhängig von dem Wert des Mo torparameters ansteigt, sowie Schaltmitteln (65) zum wahlweisen Verbinden des ersten oder des zweiten Kupplungs-SollStellungssignalerzeugers an den Vergleicherkreis (38).

10. Getriebe nach Anspruch 9, gekenn ze ichnet durch Steuermittel zur Betätigung der Schaltmittel (65) zwecks Verbindung des ersten Kupplungs-Soll Stellungssignalerzeugers mit dem Vergleicherkreis nur während des Anfahrens oder Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit.

11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kupplungsservozylinder (12) und ein auf die elektrischen Steuersignale ansprechendes, elektrisch betätigbares Ventil (13) zum Verbinden des Servozylinders (12) mit einer Druckmittelquelle zur Ausrücken der Kupplung oder einer Entlüftung, um das Einrücken der Kupplung zu gestatten.

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12. Getriebe nach Anspruch 11, g e k e η ή ζ e i c h η e t durch einen Rechteckwellengenerator (31, 32) einen auf die Ausgabe des Rechteckwellengenerators ansprechenden Antriebskreis (35, 36, 37, 29, 3o, 2?, 28) zur Betätigung des Ventils (13> in einer^ Richtung während der Dauer der Rechteckwellenimpülse und in der anderen Richtung zwischen den R.chtöckwelleninipülsen, wobei das Impuls-Zwischenraum-Vernältnis des Rechteckwellenimpulsgener a tors und damit diXj Richtung der Kupplungsbewegung durch den Vergleicherkreis (38) steuerbar sind·

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