DE2700548A1

DE2700548A1 - Sicherheitsschaltung fuer elektronische getriebesteuerungen

Info

Publication number: DE2700548A1
Application number: DE19772700548
Authority: DE
Inventors: Walter Stroh; Gerhard Dipl Ing Will
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-07
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1978-07-13
Also published as: FR2376973B1; DE2700548C2; US4253348A; FR2376973A1; GB1586723A; JPS5386966A; JPS6115300B2

Description

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Anlage zur

Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Sicherheitsschaltung für elektronische Getriebesteuerungen

Zusammenfassung

Es wird, eine Sicherheitsschaltung für elektronische Getriebesteuerungen vorgeschlagen, durch die verhindert werden soll, daß bei Störungen im Kraftfahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten von dem hohen Gang in einen niedrigen Gang umgeschaltet und damit unkontrollierte Motorbremskräfte freigesetzt werden. Hierzu wird der Schaltzustand des den hohen Gang ansteuernden Magnetventils überwacht und mit der jeweils vorliegenden Motordrehzahl und dem Lastzustand des Motors in Beziehung gesetzt. Durch entsprechende Auslegung der elektronischen Sicherheitsschaltung wird ein Bereich für das Verhältnis von Motordrehzahl und Lastzustand des Motors definiert, in dem eine Betätigung des Magnetventils durch Störung oder Kurzschluß zum Abschalten des Magnetventils führt. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die speziellen Drehzahl- und Lastverhältnisse des Motors im Kickdown-Betrieb berücksichtigt.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsschaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Fahrzeugen mit elektronisch gesteuertem Automatikgetriebe werden in Abhängigkeit von den Stellungen des Getriebebereich-Wählhebels, der Drosselklappe, des Kickdown-Schalters und der Getriebeausgangsdrehzahl Magnetventile angesteuert, die den vom elektronischen Steuergerät bestimmten Gang einlegen. Die Umschaltpunkte von einem in den anderen Gang in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und der Getriebeausgangsdrehzahl werden dabei üblicherweise in einem graphischen Schaltprogramm dargestellt, aus dem die Grenzen für das Hoch- oder Rückschalten ersichtlich sind. Außerdem können aus einem derartigen graphischen Schaltprogramm die Verhältnisse beim Durchtreten des Pahrpedals und Betätigung des Kickdown-Schalters entnommen werden.

Nachteil dieser bekannten elektronischen Getriebesteuerungen ist es, daß bei nicht programmgemäßer Betätigung von das Rückschalten aus einem hohen Gang in einen niedrigen Gang steuernden Magnetventilen durch Störungen am Fahrzeug, insbesondere an der elektronischen Getriebesteuerung, eine unzulässige Rückschaltung in einen niedrigen Gang erfolgt. Zwar ist es bekannt, Fahrzeuge mit einer Sicherung gegen das unbeabsichtigte Einlegen des Rückwärtsganges während der Vorwärtsfahrt auszustatten und den niedrigsten Gang des Getriebes mit einem Freilauf zu versehen, so daß bei unbeabsichtigtem Rückschalten in den niedrigsten Gang das Fahrzeug ausrollt, es können jedoch auch gefährliche Situationen auftreten, insbesondere wenn sich das Fahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigem Lastzustand bewegt und durch eine Störung am Fahrzeug eine Rückschaltung von dem höchsten in den nächst niedrigeren Gang erfolgt. Das Fahrzeug wäre dann bei der hohen Geschwindigkeit einer starken Bremswirkung durch das Hochschleppen des Motors ausgesetzt, was ins-

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besondere bei schlechten Straßenverhältnissen, in Kurven und bei Eisglätte zu Unfällen führen kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, in dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges, der eine hohe Reisegeschwindigkeit zuläßt, eine Überwachung des Schaltzustandes des das Rückschalten aus einem hohen Gang in einen niedrigeren Gang steuernden Magnetventiles in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, dem Last zustand des Motors und der Stellung des Kickdown-Schalters sicherzustellen. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Sicherheitsschaltung nur in einem Bereich anspricht, in dem ein Rückschalten aus einem hohen in einen niedrigen Gang zu einer Gefährdung des Kraftfahrzeuges führen könnte.

Zeichnung

Ein Schaltprogramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungj Prinzipschaltbilder von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung und zwei Verläufe von Spannungen an bestimmten Punkten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein graphisches Schaltprogramm für ein Drei-Gang-Getriebe in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung o< und der Getriebeausgangsdrehzahl n; Figur 2 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung, Figur 3 das Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung; Figur 4 den Verlauf der Spannung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl an einem ersten Punkt des Prinzipschaltbildes nach Figur 3i Figur 5 den Verlauf der Spannung in Abhängigkeit vom Lastzustand des Motors an einem zweiten Punkt des Prinzipschaltbildes nach Figur 3.

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Beschreibung der Erfindung

Figur 1 zeigt eine übliche graphische Darstellung eines Schaltprogrammes für ein automatisches Drei-Gang-Getriebe. Aus dem Diagramm kann entnommen werden, bei welchem Verhältnis von Drosselklappenstellung O< und Getriebeausgangsdrehzahl η ein Gangwechsel vorgenommen wird. So bezeichnet die erste Hochschaltgrenze 1 das Heraufschalten vom ersten in den zweiten Gang, die zweite Hochschaltgrenze 2 das Heraufschalten vom zweiten in den dritten Gang, die erste Rückschaltgrenze 3 das Rückschalten vom dritten in den zweiten Gang und die zweite Rückschaltgrenze k das Rückschalten vom zweiten in den ersten Gang. Die Anzahl der vom Getriebe durchgeschalteten Gänge kann dabei vom Fahrer an einem Wählhebel vorgewählt werden, so schaltet beispielsweise das Getriebe in der Stellung "1" nur den ersten Gang ein, in der Stellung "2" den ersten und den zweiten Gang und in der Stellung "D" alle drei Gänge. Dies bedeutet, daß nur in der Wählhebelstellung "D" der gesamte Bereich des Diagramms nach Figur 1 durchfahren werden kann. Zusätzlich hat der Fahrer die Möglichkeit, bei Durchtreten des Fahrpedals einen Kickdown-Schalter zu betätigen. Hierdurch wird eine höchstzulässige Drehzahl in einem niedrigen Gang über die aus Figur 1 ersichtliche Begrenzung bis zur Kickdown-Grenze 5 möglich. Hierdurch kann ein Hochdrehen des Motors im nächst niedrigeren Gang bewirkt werden, auch wenn nach den Schaltgrenzen aus Figur 1 bereits der nächst höhere Gang eingelegt sein müßte. Es kann dies jedoch ein erwünschter Fahrzustand sein, beispielsweise wenn für Überholvorgänge kurzzeitig ein erhöhtes Drehmoment benötigt wird.

Die Umschaltung der einzelnen Gänge gemäß dem in Figur 1 dargestellten Fahrprogramm wird über Magnetventile gesteuert, die an die elektronische Steuerungsschaltung angeschlossen sind. Im dargestellten Beispiel eines Drei-Gang-Getriebes sind hierzu beispielsweise zwei Magnetventile nötig, wobei

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Magnetven

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die Umschaltung des ersten Ganges durch das erste Magnetven til und die Umschaltung des zweiten Ganges durch das zweite Magnetventil bewirkt wird. Sind beide Magnetventile stromlos, ist der dritte Gang eingelegt. Durch Störungen in der elektronischen Getriebesteuerung kann nun der Fall eintreten, daß das Magnetventil zur Betätigung des zweiten Ganges betätigt und dadurch ein niedrigerer Gang eingelegt wird. Hierbei kann das Einlegen des ersten Ganges durch eine Störung außer Betracht bleiben, da der erste Gang in der Regel über einen Freilauf verfügt und das Fahrzeug bei Umschalten in den ersten Gang durch eine Störung ausrollt. Befindet sich das Fahrzeug jedoch bei hohen Getriebeausgangsdrehzahlen, d.h. hoher Reisegeschwindigkeit und niedrigem Lastzustand im dritten Gang und wird durch eine Störung das den zweiten Gang betätigende Magnetventil erregt, kommt es zu einer ungewollten Rückschaltung in den zweiten Gang und einer starken Bremswirkung auf das Fahrzeug. Bei normalem Fahrzeugbetrieb wird das Magnetventil zur Betätigung des zweiten Ganges erst bei Erreichen der ersten Rückschaltgrenze 3 in Figur 1 eingeschaltet. Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung definiert daher eine Sicherheitsgrenze 6, die gegenüber der ersten Rückschaltgrenze 3 etwas gegenüber höheren Getriebeausgangsdrehzahlen verschoben ist. Wird nun das die Einlegung des zweiten Ganges auslösende Magnetventil im Bereich jenseits der Sicherheitsgrenze 6 betätigt, erkennt die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung, daß eine Störung in der elektronischen Getriebesteuerung vorliegt und schaltet das Magnetventil ab. Damit verbleibt das Fahrzeug im dritten Gang und es kann nicht zu einer Rückschaltung und damit einer gefährlichen Verzögerung des Fahrzeuges kommen.

In Figur 2 ist das Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung dargestellt. Ein Drehzahlgeber I¹J, beispielsweise ein mit einer an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigten Zahnscheibe gekoppelter Induktivgeber, und ein Lastzustandsgeber 15, beispielsweise ein mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekoppelter Weggeber, sind an eine Vergleichsstufe 16 angeschlossen. Die Vergleichsstufe 16 steht in Wirkverbindung mit Schaltmitteln 12,

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die in der Versorgungsleitung eines das Einlegen des zweiten Ganges auslösenden Magnetventiles 10 liegt. Die Versorgungsleitung führt von einer Klemme 13> die mit positiver Betriebsspannung verbunden ist über die Schaltmittel 12, das Magnetventil 10 und einen Schalttransistor 11 nach Masse. Der Verbindungspunkt des Magnetventils 10 und des Schalttransistors 11 ist mit einem Eingang der Vergleichsstufe 16 verbunden. Der Schalttransistor 11 weist einen Steuereingang 110 auf. Während des normalen Betriebes des Kraftfahrzeuges sind die Schaltmittel 12 geschlossen und das Magnetventil 10 kann in Abhängigkeit von den Stellungen des Getriebebereichs-Wählhebels, der Drosselklappe des Kickdown-Schalters und der Getriebeausgangsdrehzahl entsprechend dem in Figur 1 dargestellten Schaltprogramm betätigt werden. Hierzu wird der Schalttransistor 11 über seinen Steuereingang 110 durchgeschaltet bzw. gesperrt. Wenn der Schalttransistor 11 leitet, ist das Hagnetventil 10 erregt, ist der Schalttransistor 11 gesperrt, ist das Magnetventil stromlos. Entsprechend stellt sich am Verbindungspunkt zwischen dem Schalttransistor 11 und dem Magnetventil 10 eine Spannung ein, die gleich der Betriebsspannung ist, wenn das Magnetventil 10 stromlos ist. Wird der Schalttransistor 11 durchgesteuert, sei es durch ein gewolltes Signal am Steuereingang 110, sei es durch eine Störung oder fällt der Schalttransistor 11 durch Kurzschluß aus, liegt der Verbindungspunkt zwischen Schalttransistor 11 und Magnetventil 10 auf Masse. Wird nun in der Vergleichsstufe 16 festgestellt, daß das Verhältnis von Motordrehzahl und Last zustand in einem Bereich im Diagramm nach Figur 1 liegt, in dem ein Rückschalten in den zweiten Gang nicht zulässig ist und liegt die Kollektorseite des Schalttransistors 11 auf Masse, werden die Schaltmittel 12 betätigt und damit die Stromversorgung des Magnetventils 10 unterbrochen.

In Figur 3 ist das Prinzipschaltbild einer Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung dargestellt. Die Vergleichsstufe 16 erhält Eingangssignale von dem Drehzahl-

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geber 14, dem Lastzustandgeber 15, einem Kickdown-Schalter 22, einem Getriebebereich-Wählhebel 23 und der Kollektorseite des Schalttransistors 11. Die Vergleichsstufe 16 wirkt auf Schaltmittel 12, hier durch ein Schließer-Relais dargestellt, das die Stromversorgung des Magnetventils 10 von der mit der Betriebsspannung verbundenen Klemme 13 schließt bzw. unterbricht. Der Drehzahlgeber 14 ist mit einem Digital-Analog-Wandler 17 verbunden, dessen Ausgang an den ersten positiven Eingang eines Komparators 18 angeschlossen ist. Die Spannung am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers sei mit U bezeichnet. Der zweite negative Eingang des Komparators 18 ist über die Schaltstrecken eines ersten Transistors 19, eines zweiten Transistors 20 und eines dritten Transistors 21 mit dem Lastzustandgeber 15 verbunden. Die Ausgangsspannung des Lastzustandgebers 15 sei mit IL· bezeichnet. Di_e Basis des zweiten Transistors 20 ist mit dem Getriebebereich-Wählhebel 23, die Basis des dritten Transistors 21 ist mit dem Kickdown-Schalter 22 verbunden. Der Kollektor des ersten Transistors 19 ist über einen Widerstand 25, der Emitter des zweiten Transistors 20 ist über einen Widerstand 24 an Masse gelegt. Die Basis des ersten Transistors 19 ist über einen Kondensator 28 mit dem Kollektor des Schalttransistors 11 und über einen Widerstand 26 mit der Betriebsspannung verbunden. Der Kollektor des Schalttransistors 11 ist über einen Widerstand 27 an Masse gelegt.

In Figur 4 ist die Ausgangsspannung U des Digital-Analog-Wandlers 17 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl η dargestellt. Aus der Kennlinie ist zu ersehen, daß die Spannung U bei kleinen Motordrehzahlen einen hohen Betrag hat und bei hohen Motordrehzahlen abnimmt. In Figur 5 ist die Ausgangsspannung des Lastzustandgebers 15 dargestellt. Wie aus der Kennlinie zu entnehmen ist, ist die Ausgangsspannung bei niedriger Last hoch und nimmt mit höherer Last ab.

Die Schaltmittel 12, die zur An- und Abschaltung der Stromversorgung des Magnetventils 10 dienen, sind dann geschlos-

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sen, wenn sich der Komparator 18 im positiven Schaltzustand befindet. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung am positiven Eingang des !Comparators 18 einen hohen Wert annimmt. Wie aus Figur 4 zu entnehmen ist, ist dies für niedrige Motordrehzahlen der Fall. Bei hohen Motordrehzahlen nimmt die Spannung U ab und erreicht schließlich einen Wert, bei dem der Komparator 18 von seinem positiven Schaltzustand in den Schaltzustand O umkippt. Dann fällt das als Schaltmittel 12 verwendete Relais ab und unterbricht die Stromversorgung des Magnetventils 10. Auf diese Weise wirkt die Vergleichsschaltung 16 als Überdrehschutz für den Motor.

Im normalen Fahrbetrieb ist der erste Transistor 19 gesperrt und am negativen Eingang des Komparators 18 liegt die Spannung 0. Nur bei einem Schaltvorgang des Magnetventils 10 wird der Spannungssprung am Kollektor des Schalttransistors 11 über das Differenzierglied, bestehend aus den Widerständen 26 und 27 und dem Kondensator 28 auf die Basis des ersten Transistors 19 übertragen, der dadurch in den leitenden Zustand gerät. Vorausgesetzt, daß der zweite Transistor 20 und der dritte Transistor 21 durchgeschaltet sind, liegt nun die Ausgangsspannung U^ des Lastzustandgebers 15 am negativen Eingang des Komparators 18. Der zweite Transistor 20 ist dann durchgeschaltet, wenn der Getriebebereich-Wählhebel 23 sich in der Stellung D befindet, der dritte Transistor 21 ist dann durchgeschaltet, wenn der Kickdown-Schalter 22 nicht betätigt wird. Dies bedeutet, daß die Sicherheitsschaltung mit dem Vergleich der Werte der Motordrehzahl und des Lastzustandes nur dann eingreift, wenn das Automatikgetriebe in der Stellung D betrieben wird und kein Kickdown-Betrieb vorliegt. Sind die Transistoren 19, 20, und 21 durchgeschaltet, wird der negative Eingang des Komparators 18 mit einer hohen Spannung beaufschlagt, wenn die Brennkraftmaschine mit niedriger Last betrieben wird, die Spannung nimmt ab, wenn sich die Last erhöht. Die Zuordnung der beiden Spannungswerte für Drehzahl und Last zustand an den Eingängen des

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!Comparators 18 entspricht jedoch der Vorbestimmung eines Bereiches für das Verhältnis dieser beiden Werte, in dem die Sicherheitsschaltung ansprechen soll.

Das Umschaltsignal des Magnetventils 10 wird deshalb dynamisch auf die Basis des ersten Transistors 19 eingekoppelt, um eine Unterscheidung zu dem Betriebszustand mit eingelegtem zweiten Gang zu erhalten. In der Stellung D des Automatikgetriebes kann der Bereich des Verhältnisses von Motordrehzahl und Lastzustand, in dem die Sicherheitsschaltung eingreift, sowohl bei eingelegtem zweitem wie drittem Gang auftreten. Ist jedoch der zweite Gang eingelegt, und damit der Schalttransistor 11 durchgeschaltet und gelangt das Verhältnis von Motordrehzahl und Lastzustand in den vorbestimmten Bereich, würde die Sicherheitsschaltung ansprechen, wenn der Schaltzustand des Magnetventils 10 statisch auf die Basis des ersten Transistors 19 eingekoppelt, d.h. konstant die Spannung 0 anliegen würde. Durch die kapazitive Kopplung ist gewährleistet, daß nur Zustandsänderungen bei eingelegtem dritten Gang ein Ansprechen der Sicherheitsschaltung ermöglichen.

Der dritte Transistor 21 ist dann durchgeschaltet, wenn der Kickdown-Schalter nicht betätigt wird. Dies bedeutet, daß der Einfluß des Lastzustandes auf die Sicherheitsschaltung dann außer Betrieb gesetzt wird, wenn das Fahrzeug in den Kickdown-Betrieb umgeschaltet wird. Wie aus dem in Figur 1 dargestellten Diagramm ersichtlich, ist dies deshalb erforderlich, weil die Sicherheitsschaltung ansprechen würde, wenn in einem bestimmten Fahrzustand im dritten Gang oberhalb der Grenze der maximalen Drosselklappenstellung auf Kickdown-Betrieb umgeschaltet würde und der zweite Gang eingelegt werden müßte. Aus diesem Grunde wird der vom Last zustand beeinflußte Teil der Sicherheitsschaltung durch Betätigung des Kickdown-Schalters 22 außer Betrieb gesetzt, um diesen Fahrzustand zu ermöglichen.

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Claims

Patentansprüche

1.j Sicherheitsschaltung für elektronische Steuerungen von Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen mit mindestens einem das Rückschalten aus einem hohen Gang in einen niedrigen Gang steuernden Magnetventil und mit Gebern für die Erfassung des Lastzustandes und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet j daß die dem Last zustand und der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Schaltzustand des Magnetventils (10) entsprechenden Signale einer Vergleichsstufe (16) zugeführt werden und die Vergleichsstufe (16) an Schaltmittel (12) angeschlossen ist, mit denen das mindestens eine Magnetventil (10) bei Änderung des Schaltzustandes in einem vorwählbaren Bereich des Verhältnisses von Lastzustand und Drehzahl mit der Spannung beaufschlagt wird, die dem hohen Gang entspricht.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die dem hohen Gang entspricht, 0 ist.

3. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (12) von einem Komparator (18) gesteuert werden, dessen erster Eingang mit

dem Drehzahlgeber (14) und dessen zweiter Eingang über die

Reihenschaltung der Schaltstrecken von mindestens zwei Tran- t"

sistoren (19, 20) mit dem Lastgeber (15) in Wirkverbindung fg

steht, und daß die Basen der Transistoren (19, 20) mit I^

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ORIGINAL INSPECTED

Spannungen beaufschlagt sind, die der Stellung eines Getriebebereichs-Wählhebels (23) und dem Schaltzustand des Magnetventils (17) entsprechen.

¹I. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem ersten und zweiten Transistor (19, 20) ein dritter Transistor (21) geschaltet ist, dessen Basis mit einer Spannung beaufschlagt ist, die der Stellung eines Kickdown-Schalters entspricht.

5· Sicherheitsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die dem Schaltzustand des Magnetventils (10) entspricht, der Basis des Transistors (19) über einen Hochpaß zugeführt wird.

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