DE2709753C2 - Getriebesteuervorrichtung für Motorfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebesteuervorrichtung für Motorfahrzeuge mit verstellbarer Motorleistung und mit einem verstellbaren Getriebe, wobei ein Hebdmechanismus, der mit einer Kraft in Abhängigkeit von einer Einstc'Jvorrichtung für die Motorleistung und mit entgegengesetzter Wirkung von einer Kraft entsprechend der fahrgeschwindigkeit sowie von einer dritten Größe beaufschlagt wird, auf einen Stellkolben zur Verstellung des Getriebes über einen Servomotor einwirkt

Eine Getriebesteuervorrichtung dieser Art ist bekannt (DE-PS 9 56 311). Bei der bekannten Getriebesteuervorrichtung besteht der Hebelmechanismus im wesentlichen aus zwei doppelarmigen, bzw. im mittleren Bereich schwenkbar gelagerten Hebeln, von denen dor eine in seinem mittleren Bereich an einem ortsfesten Lager gelagerte Hebel mit seinem einen Arm mit einem Kraftstoffreguliergestänge der Kraftstoffpumpen eines Motors verbunden ist Der andere Arm dieses Hebels wird über einen Fliehkraftregler mit einer Kraft entsprechend der Drehzahl des Motors beaufschlagt, wobei auf diesen anderen Arm zugleich auch als Vorspannung eine Federkraft einwirkt, die mit Hilfe einer Einstellvorrichtung entsprechend der jeweils gewünschten Solldrehzahl des Motors verändert werden kann. Der andere der beiden Hebel des Hebelmechanismus der bekannten Getriebesteuervorrichtung ist in seinem mittleren Bereich an einem Punkt gelagert, der in seiner Lage quer zum Hebel verschoben werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem mit Hilfe einer zweiten Einstellvorrichtung vorgewählten Kraftstoffpumpenfüllungsgrades (Motorleistung). Dieser zweite Hebel ist mit einem Arm mit demjenigen Arm des ersten Hebels verbunden, auf den die Kräfte entsprechend der tatsächlichen Motordrehzahl (Fliehkraftregler) und entsprechend der Solldrehzahl (Vorspannung durch Feder) einwirkt. Der andere Arm des zweiten Hebels ist über ein Gestänge mit einem Stellkolben verbunden, der einen hydraulischen Servomotor zur Betätigung des Getriebes steuert.

Die Regelung erfolgt bei der bekannten Getriebesteuervorrichtung in der Weise, daß auch bei sich ändernden Belastungen an der Antriebswelle des Getriebes die durch die beiden Einstellvorrichtungen vorgewählten Werte für die Drehzahl des Motors und das zugeordnete Drehmoment beibehalten werden, so daß dje vom Motor abgegebene Leistung konstant bleibt, jedoch die von dem Getriebe auf die Antriebsräder übertragenen Schub- und Geschwindigkeitswerte sich mit den sich ändernden Belastungszuständen verändern.

Nachteilig ist bei der bekannten Getriebesteuervorrichtung vor allem, daß der auf die Antriebsräder tatsächlich übertragene Schub nicht als rückgeführte Regelgröße in den Steuer- bzw. Regelvorgang einbezogen ist Hierdurch ergibt sich keine Regelung, die beispielsweise ein optimales Übersetzungsverhältnis für das Getriebe zur Erzielung einer minimalen Beschleunigungszeit beim Anfahren des Motorfahrzeugs sicher- stellt

Nachteilig ist bei der bekannten Getriebesteuervorrichtung außerdem, daß zur Einstellung einer bestimmten Solleistung zwei Einstellvorrichtungen betätigt werden müssen, nämlich eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Solldrehzahl des Motors und eine Einstellvorrichtung zur Einstellung des Kraftstoffpumpenfüllungsgrades. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen ist jedoch lediglich eine einzige Einstellvorrichtung für die Motorleistung, nämlich ein einziges Gaspedal vorgesehen, so daß die bekannte Getriebesteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge nicht geeignet ist

Weiterhin ist eine Getriebesteuervorrichtung bekannt (DE-PS 917 168), bei der das Getriebe in Abhängigkeit von einer Einstellvorrichtung für die Motorleistung sowie in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl des Getriebes über einen Fliehkraftregler gesteuert wird. Als zusätzliche Einflußgröße wirkt bei der bekannten Getriebesteuervorrichtung auf das Getriebe die Fahrzeugbeschleunigung über einen Beschleunigungsfühler steuernd err,. Die Beschleunigung wird auch hier wiederum nicht über den Schub der Antriebsräder gemessen und wird auch nicht dazu benutzt, um eine möglichst kleine Beschleunigungszeit zu erzielen. Mit dieser bekannten Getriebesteuerein richtung soll vor allem ein möglichst günstiger Brennstoffverbrauch erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Getriebesteuervorrichtung der eingangs geschilderten Art aufzuzeigen, die bei einfacher konstruktiver Ausbildung und zuverlässi ger Arbeitsweise eine automatische Steuerung bzw. Regelung in der Weise ermöglicht, daß durch Auswahl eines optimalen Übersetzungsverhältnisses für das Getriebe eine minimale Beschleunigungszeit erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Getriebesteuervorrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß als dritte Größe eine Kraft entsprechend dem Schub der Antriebsräder in Wirkrichtung mit der Kraft der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist, wobei die die dritte Größe bildende Kraft aus der Verformung eines elastisch verformbaren und mit der Antriebsachse verbundenen Elementes ermittelt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrich-

tung, die sich durch eine besonders einfache Konstruktion sowie zuverlässige Arbeitsweise auszeichnet, geht der auf die Antriebsräder übertragene Schub als rückgeführte Regelgröße direkt in den Steuer- bzw.

Regelvorgang ein, wodurch eine optimale Auswahl des Übersetzungsverhältnisses für das Getriebe und damit eine minimale Beschleunigungszeit erzielt werden können. Die erfindungsgemäße Getriebesteuervorrichtung bildet somit nicht nur bezogen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit sondern auch bezogen auf den auf die Antriebsräder übertragenen Schub einen geschlossenen Regelkreis.

Durch das mit der Antriebsachse verbundene, elastisch ven'ormbare Element kann der Schub der Antriebsräder einfach und zuverlässig ermittelt werden. Das elastisch verformbare Element ist bei der erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung beispielsweise ein stabförmiges Element, welches am Fahrzeugrahmen befestigt ist und welches dann mit der Antriebsachse wenigstens eines Antriebsrades, d. h. mit einem die rotierend angetriebene Welle der Antriebsachse umgebenden Gehäuse verbunden ist. Das elastisch verformbare Element wird bei der erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung vorzugsweise von einer Quertraverse gebildet, die in an sich bekannter Weise über wenigstens einen Längslenker mit der Antriebsachse bzw. deren Gehäuse verbunden ist

Der zur Verstellung des Getriebes dienende Servomotor kann ein auf Strömungsmitteldruck bzw. ein auf Hydraulikdruck ansprechender Servomotor sein, wobei der Strömungsmitteldruck bzw. der Hydraulikdruck durch einen mit dem Hebelmechanismus zusammenwirkenden Ventilkörper gesteuert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes in Abhängigkeit von dem Schub an einem oder an mehreren Antriebsrädern in der Weise gesteuert, daß eine Erhöhung des Schubes zu einer Vergrößerung der Untersetzung im Getriebe oder aber zu einer Erhöhung der Motorleistung und umgekehrt führt Auf diese Weise wird ein Minimum an Beschleunigungszeit für das Motorfahrzeug erreicht und dementsprechend auch ein Maximum an Wirkungsgrad.

Die erfindungsgemäße Getriebesteuervorrichtung ist insbesondere geeignet für eine Anwendung bei einer mit einer einzigen Welle versehenen Gasturbine als Antriebsmotor für ein Motorfahrzeug, um neben einer optimalen Beschleunigung auch einen optimalen Brennstoffverbrauch sicherzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Draufsicht einen Fahrzeugrahmen mit einem Motor sowie mit einer Getriebesteuervorrichtung;

F i g. 2 einen Schnitt eines Teils der Getriebesteuervorrichtung zur Verwendung bei dem Fahrzeug gemäß Fig.l;

Fig.3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Getriebes rait variablem Übersetzungsverhältnis.

Im einzelnen ist in den Figuren und insbesondere in F i g. 1 gezeigt, daß die Erfindung bei einem Fahrzeug 10 anwendbar ist, welches aus einem Rahmen 11 mit Rädern 12 und 13 besteht, wobei dift Räder 13, die Antriebsräder darstellen, die von einer Antriebsachse 14 angetrieben werden, die ein Differential beinhaltet, welches über eine Antriebswelle mit einem Getriebe 16 mit variabler Übersetzung verbunden ist. Dieses Getriebe kann an sich beliebige Ausbildung aufweisen, wobei zur näheren Erläuterung eine Ausführung gezeigt ist, die zwei im Abstand voneinander angeordnete, jeweils mit einer bestimmten Kurvenfläche versehene Scheiben 17 und 18 aufweist, von denen eine eine antreibende und die andere eine angetriebene Scheibe ist und wobei zwischen den beiden Scheiben 17 und (8 eine Z'vischenrolle 19 drehbar angeordnet ist, die gleichzeitig schwenkbar ist. Die Umfangsfläche der ZwischenroHe 19 steht mit den Oberflächen der Scheiben 17 und 18 in Verbindung und überträgt auf diese Weise die Drehbewegung von der einen Scheibp auf die andere Scheibe. Durch die Schwenkbewegung der ZwischenroHe 19 zwischen den Scheiben 17 und 18

ίο wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes geändert, wie dies an sich bekannt ist Um eine derartige Schwenkbewegung zu erreichen, ist das Getriebe 16 mit einem Servomotor 21 versehen, der von einem Zylinder 22 und einem Kolben 23 gebildet wird, wobei das eine oder das andere Ende des Zylinders 22 über die Leitungen 24 und 25 beaufschlagt wird.

Wenn das Fahrzeug aus dem Stand wegbewegt wird, muß das Drehmoment größer sein als das Drehmoment, das zur Aufrechterhaltung der Bewegung des Fahrzeuges benötigt wird. Aus diesen Gründen wird dann ein Übersetzungsverhältnis ausgewiüs':, welches bei einer hohen Motordrehzahl ein Maximum ai.Drehmoment an die Räder liefert Sobald sich das Fahrzeug beschleunigt wird das Übersetzungsverhältnis geändert, wobei das auf die Räder übertragene Drehmoment abnimmt, jedoch die Drehzahl der Räder erhöht wird. Diese Funktion wird automatisch durch eine Getriebesteuervorrichtung 26 erreicht.

Die Getriebesteuervorrichtung 26 besitzt eine Regeleinheit 27 mit einem Gehäuse 28, welches einen Ventilzylinder 29 bildet, der einen Einlaß 30 für ein unter Druck stehendes und von einer geeigneten Quelle 31 geliefertes Druckmittel aufweist, wobei Anschlüsse 32 und 33 für einen Servomotor vorgesehen sind. Die Anschlüsse 32 und 33 sind in geeigneter Weise über die Leitungen 24 und 25 mit den Enden des Zylinders 22 des Servomotors 21 verbunden. Das Gehäuse 28 ist weiterhin mit Anschlüssen 34 versehen, von denen Druckmittel von der Kraftübertragungseinridrtung an einem geeigneten Sumpf 31a abgegeben wird.

Der Ventilzylinder 29 umschließt einen Ventilkörper 3o, an welchem Steuerbunde 36 vorgesehen sind, um die Verbindung zwischen dem Druckmitteleinlaß und den Auslassen 32 und 33 für den Zylinder 21 sowie zwischen den letzteren und dem Auslaß 34, der mit dem Sumpf 31a verbunden ist, in Abhängigkeit von der Stellung des Ventiikörpers 35 zu steuern.

Der Ventilkörper 35 wird durch eine Kombination von Kräften bewegt, die in Abhängigkeit von drei

so Eingangssignalen auf den Ventilkörper 35 ausgeübt werden. Wie oben angenommen wurde, wird beispielsweise ein Eingangssignal bei Änderungen in der Vergaserstellung des Motors zugeführt. Um diese Fu".'<:ion ausführen zu können, besitzt das Gehäuse 28 eine Öffnung, um durch diese verschiebbar eine Druckstange 36 aufzunehmen, die in geeigneter Weise mit einem Gaspedal 37 verbunden ist, welches den Kraftstofffluß an den Motor 20 steuert. Innerhalb des Gehäuses 28 ibt am einen Ende der Druckstange 36 ein Aufnahmestück 38 vorgesehen, welches das eine Ende einer Feder 39 aufnimmt, deren anderes Ende mit einem Hebel 40 in Verbindung steht, der bei 41 schwenkbar im Gehäuse befestigt ist. Das Ende 42 des Hebels 40. welches an der der Feder 39 abgewandten Seite dieses Hebels liegt, ist so ausgebildet, daß es mit einem Ende des Ventilkörpers 35 in Eingriff steht. Das andere Ende des Ventilkörpers 35 ist mit einem Kopf 43 versehen, um mit entsorechenden Enden 44 von Winkelhebeln 45 in

Eingriff zu kommen, die in einem Rotor 46 schwenkbar befestigt sind, der seinerseits drehbar im Gehäuse 28 gelagert ist. Die Welle 47. die im Gehäuse gelagert ist. trägt den Rotor 46 und überträgt ein Drehsignal auf diesen Rotor, und zwar in einer ausgewählten Beziehung zu der Ausgangsdrehzahl des Getriebes 16 und der Fahrgeschwindigkeit. Der Winkelhebel 45 besitzt mit Gewichten versehene Enden 48. die aufgrund der Zentrifugalkraft bewirken, daß die Enden 44 den Ventilkörper 35 in eine Richtung zu verschieben versuchen, die entgegengesetzt zu der Richtung verlauft, in der der Ventilkörper bei einer Bewegung des Gashebels im Sinne einer Vergrößerung der Kraftstoffzufuhr bewegt wird. Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei einer Betätigung des Gaspedals für eine Vergrößerung der Kraftstoffzufuhr an den Motor die Druckstange 36 über die Feder 39 und über den Hebel 40 eine Kraft ausübt, die den Ventilkörper 35 in eine Richtung zu verschieben versucht, in der eine Verbindung zwischen dem Einlaß 30 und dem Anschluß 32 besteht. Wenn eine derartige Verbindung hergestellt ist. wird dem Zylinder 22 ein Druckmitteldruck zugeführt, um die Rolle 19 in eine Richtung zu bringen, um ein Übersetzungsverhältnis auszuwählen, welches das auf die angetriebenen Räder übertragene Drehmoment erhöht. Sobald allerdings die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle des Getriebes 16 zunimmt, wird ein Signal, welches eine vorgegebene Beziehung zu dieser Geschwindigkeit darstellt, über die Drehbewegung des Rotors 46 sowie über die der Fliehkraft unterworfenen VVinkelhebel 45 auf den Ventilkörper 35 übertragen. Dieses Signal wirkt dann dem Signal entgegen, welches über die Gashebel bzw. über das Gaspedal zugeführt wurde, und versucht durch Bewegen des Ventilkörpers 35 in die entgegengesetzte Richtung eine Gegensteuerung vorzunehmen.

Da die Ausgangsleistung des Getriebes den Antriebsrädern 13 zugeführt wird, üben diese auf das Fahrzeug unter Zusammenwirkung mit der Oberfläche einer Fahrbahn eine Vorwärtsbewegung auf das Fahrzeug aus. Die Stellung des Ventilkörpers 35 wird nun entsprechend in Abhängigkeit vom Schub der Antriebsräder geändert, und zwar dadurch, daß am Fahrzeug wenigstens eine Meßeinrichtung 49 vorgesehen ist.

Diese Meßeinrichtung besteht aus einer stabförmigen Quertraverse 50, welche an einem Ende am Fahrzeugrahmen befestigt ist und außerdem mit den Antriebsrädern über Längslenker 51 verbunden ist, die jeweils an ί einem Ende mit der Quertraverse 50 und am anderen Ende mit der Antriebsachse 14 in Verbindung stehen. Die Verbindung mit den Quertraversen 50 ist so ausgebildet, daß sich das laufende Getriebe nach oben und unten entsprechend der Kontur der Straße

ίο bewegen kann, ohne daß dabei eine Bewegung auf die Elemente übertragen wird. Jeder Schub, der durch das Einwirken der Antriebsräder auf die Straßenoberfläche erzeugt wird, wird jedoch durch eine Verbiegung der Quertraverse 50 festgestellt. Diese Verbiegung wird

r> über einen als Fühler dienenden Stößel 52 sowie über die Fetler 53 auf den Hebel 40 am Ende 42 übertragen, und zwar auf diejenige Seite des Hebels 40, die der mit dem Ventilkörper 35 in Verbindung stehenden Seite gegenüberliegt. Es läßt sich feststellen, daß eine Erhöhung des Schubes durch die Antriebsräder 13 in der gleichen Richtung auf den Ventilkörper 35 wirkt, wie die Ausgangsgeschwindigkeit des Getriebes und somit ebenfalls derjenigen Bewegung entgegenwirkt, die der Ventilkörper 35 aufgrund des vom Gaspedal bzw.

2ϊ Gashebel herrührenden Eingangssignals ausführt. In dieser Weise wird das Übersetzungsverhältnis von »getinger Geschwindigkeit« oder »hohem Drehmoment« in Richtung auf »hohe Geschwindigkeit« oder »geringes Drehmoment« geändert. Es läßt sich feststel-

jn len. daß nach einer Beschleunigung des Fahrzeuges bis zur angestrebten Reisegeschwindigkeit ein höherer Wirkungsgrad dadurch erreicht wird, daß eine vergleichsweise niedrigere Motordrehzahl benutzt wird als während des Beschleunigungsvorganges.

ü Aus den obigen Ausführungen ist weiterhin ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ebenfalls eine verbesserte Methode zur Steuerung de^r Beschleunigung eines Fahrzeuges liefert, welches ein variables Getriebe besitzt, wobei diese Vorrichtung die Gas- bzw. Gashebeleinstellung, die Ausgangsgeschwindigkeit des Getriebes sowie den Schub der Antriebsräder berücksichtigt, und wobei dann das Übersetzungsverhältnis der Übertragungseinrichtung in Abhängigkeit von all diesen Parametern eingestellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Getriebesteuervorrichtung for Motorfahrzeuge mit verstellbarer Motorleistung und mit einem verstellbaren Getriebe, wobei ein Hebelmechanismus, der mit einer Kraft in Abhängigkeit von einer Einstellvorrichtung für die Motorleistung und mit entgegengesetzter Wirkrichtung von einer Kraft entsprechend der Fahrgeschwindigkeit sowie von einer dritten Größe beaufschlagt, wird, auf einen Stellkolben zur Verstellung des Getriebes über einen Servomotor einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß als dritte Größe eine Kraft entsprechend dem Schub der Antriebsräder in Wirkrichtung mit der Kraft der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist, wobei die Kraft aus der Verformung eines elastisch verformbaren und mit der Antriebsachse (14) verbundenen Elementes (50) ermittelt wird.

2. Getriebesteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge&ennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element eine Quertraverse (50) ist, die in an sich bekannter Weise über wenigstens einen Längslenker (51) mit der Antriebsachse (14) verbunden ist