DE2756811A1

DE2756811A1 - Gangschaltungsregler

Info

Publication number: DE2756811A1
Application number: DE19772756811
Authority: DE
Inventors: John Saxon Ivey
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1978-06-29
Also published as: SE437866B; DE2756811C2; AU513870B2; SE7714546L; FR2375064A1; NL7713723A; AU3117277A; IT1089790B; FR2375064B1; JPS5379158A; US4106368A; JPS617540B2; CA1106942A; GB1576157A

Description

Gangschaltungsregler

Zur Steuerung der Änderung von Untersetzungsverhältnissen bei einem Schaltgetriebe sind verschiedene Einrichtungen entwickelt und verwirklicht worden. Dies erfolgt meist mit einer hydraulischen Anlage einschließlich eines hydromechanischen Steuerventils zur Änderung des auf verschiedene Reibelemente im Getriebe einwirkenden Druckes sowie zur wahlweisen Halterung und Freigabe ver schiedener Bauteile eines Planetengetriebes. Beispielsweise kann die Abtriebswelle eines Motors oder Triebwerks für den Antrieb des Sonnenrades eines solchen Planetengetriebes dienen, welches auch eine Anzahl von auf einem Planetenträger drehbar angeordneten Planetenrädern umfaßt und zwischen dem Sonnenrad und dem äußeren Hohlrad angeordnet ist. Wenn das Hohlrad angehalten wird, steht am Planetenträger bei einem ersten Gang oder Untersetzungsverhältnis ein Abtriebsmoment zur Verfügung. Zur Änderung des UntersetζungsVerhältnisses wird das Sonnenrad mit dem äußeren Hohlrad verriegelt, das nicht mehr angehalten wird, wodurch sich ein Direktantrieb ergibt. Dieser Vorgang tritt normalerweise bei einem Hochschalten auf. Ein großer Anteil der Forschung war der Optimierung der "Schaltqualität^M gewidmet. Im allgemeinen soll ein Schaltvorgang nicht sehr kurz sein, da er durch die schnelle Änderung der Fahrzeugbeschleunigung einen Ruck hervorruft, der von den meisten Fahrern stark bemerkt wird und für nachteilig

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gehalten wird. Wenn andererseits die Schaltzeit zulange ausgedehnt wird, werden die Reib- und andere Bauteile des Getriebes einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt. Daher tritt die optimale Schaltqualität an einem Punkt zwischen der zu kurzen Dauer auf, die nach teilige Druckerscheinungen erzeugt und der zu langen Dauer, welche nachteiligen Bauteilverschleiß hervorruft.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neuartiges Steuerventil zu schaffen, welche ein kompaktes Ventilaggregat ergibt und wirtschaftlich herzustellen ist.

Im allgemeinen umfaßt die Erfindung einen elektronischen Regler für die Änderung des Untersetzungsverhältnisses in einem Getriebesatz, unabhängig davon, ob die Abtastung oder Durchführung durch hydraulische,mechanische oder elektrische Bauteile erreicht wird. Ein Regler dient zur Durchführung der Gangschaltung, wenn an ihm ein Gangschaltungssignal anliegt. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist der Einsatz eines Meßwertwandlers zur Abgabe eines Signals für das Abtriebsmoment, das zur Durchführung der Änderung des Untersetzungsverhältnisses dient. Der Meßwertwandler tastet das Abtriebsmoment des Getriebes ab und erzeugt ein elektrisches Signal, das sich in Abhängigkeit von diesem Abtriebsmoment ändert. Ein Steuerventil verändert den Strömungsmitteldruck ciif das beaufschlagte Reibteil zur Durchführung einer Änderung des Untersetzungsverhältnisses, und ein Fehlersignal dient zur Steuerung des Ventils.

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Das Steuerventil umfaßt ein sehr kompaktes Membranventil, das leicht durch eine Magnetspule gesteuert werden kann, die ihrerseits vom elektronischen Regler geregelt wird. Ein Regler ist ζ v/i sehen den Meßwertwandler und das Steuerventil gekoppelt, der das drehmoment-anzeigende Signal empfängt und das Fehlersignal zur Änderung der Arbeit des Steuerventils abgibt, um mit einer Reibvorrichtung dadurch in Eingriff zu kommen, daß der Druckaufbau der Reibvorrichtung einem Sägezahn-Sollverlauf folgt.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des gesamten Rahmens der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektronischen Reglers;

Fig. 3 eine Darstellung von Idealkurven zur Erläuterung der Schalteigenschaften eines automatischen Getrieges;

Fig. 4 ein Blockschaltbild teilweise als Stromlaufplan ausgeführt, wie Fig. 2, mit zusätzlichen Einzelheiten der Erfindung;

Fig. 5 ein Kurvenbild des über der Zeit aufgetragenen Druckes für ein Reibteil; und

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Fig. 6 ein Blockschaltbild eines in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzten Adaptivrechners.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Rahmen des erfindungsgemäßen Reglers wobei ein Motor 10 eine Welle 12 mit einem Regler 14 zur Steuerung eines Getriebes 20 umfaßt. Der Getriebesatz 2O besitzt eine Abtriebswelle 42, welche mit einen Drehmomentfühler 44 in Wirkverbindung steht. Der Drehmomentfühler 44 ist durch eine Leitung 46 mit dem Regler 14 verbunden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Planetengetriebes 20 wie es bei automatischen Getrieben verwandt wird. Es dient dazu, eine Antriebskupplung zwischen der Antriebswelle 12 und
der Abtriebswelle 42 herzustellen. Mit der Welle 12 ist ein
Sonnenrad 21 verbunden, welches den Antrieb für das automatische Getriebe darstellt. Das heißt, die Antriebswelle 12 und das
Sonnenrad 21 bekommen ihre Antriebskraft vom Motor 10 oder einer anderen Kraftquelle. Eine Anzahl von auf einem Planetenradträger 23 montierten Ritzeln 22 greift in das Sonnenrad 21 ein, und der Planetenradträger 23 ist mit der Abtriebswelle 42 verbunden. Ein Hohlrad 24 vermascht sich mit dem Planetengetriebe wenn es sich gegenüber dem Hohlrad dreht. Wenn das Sonnenrad 21 bei stationärem Hohlrad 24 angetrieben wird, steht ein Ausgangsantriebsmoment am Planetenradträger 23 und ein Abtriebsmoment am Planetenradträger 23 sowie an der Abtriebswelle 42 zur Verfügung. Ein Freilauf 25 ist schematisch zwischen Masse oder einem stationären

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Teil und dem Hohlrad 24 geschaltet. Anstelle des Freilaufs kann auch ein Band oder ein anderes gegenwirkendes Teil eingesetzt werden. Eine schematisch dargestellte Reibkupplung 26 greift in das Hohlrad 24 und das Sonnenrad 21 zur gemeinsamen Drehung ein.

Wenn das Hohlrad 24 verriegelt ist,dreht sich das Planetengetriebe 22, und der Planetenradträger 23 wird angetrieben, wenn das Sonnenrand angetrieben ist, wobei ein Ausgangs-Antriebsmoment im ersten Gang an der Antriebswelle 42 zur Verfügung steht. Wenn geschaltet werden soll oder das Untersetzungsverhältnis verändert werden soll, wird das Hohlrad 24 freigegeben, wobei es mit dem Sonnenrad 21 in Eingriff steht. Dies ergibt einen Direktantrieb zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle im zweiten Gang mit einem Untersetzungsverhältnis von 1:1. Natürlich können weitere Verbindungen von Planeten- und Hohlrädern vorgesehen sein, um eine Vielzahl von Untersetzungsverhältnissen in einem automatischen Getriebe zu schaffen, doch genügt die Darstellung der Fig. 4 für eine Erläuterung der Erfindung. Der Freilauf 25 sperrt das Hohlrad 24 gegen Drehung in einer Richtung, um ein vermindertes Antriebsverhältnis herzustellen und gestattet die freie Drehung des Hohlrades 24 in der anderen Richtung. Die Kupplung verbindet das Sonnenrad mit dem Hohlrad direkt und ergibt das zweite Untersetzungsverhältnis.

Fig. 3 zeigt zwei verschiedene kurven 30 und 31 als Beispiel

einer Hochschaltung. Die Kurve 30 zeigt das Drehmoment am Ge- und

triebeabtrieb/heißt allgemein Kraftübertragungsmoment. Kurve

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zeigt den auf den Kolben des entgegenkommenden Reibteiles wirkenden Druck. Anfangs ist das Kraftübertragungsmoment gleich dem mit der? Übersetzungsverhältnis multiplizierten Abtriebsmoment des Motors (Wirkungsgrad wird nicht berücksichtigt), und der Druck des Teiles bleibt auf Null. Zum Zeitpunkt to wird ein Schaltbefehl eingeleitet. Dieser r.efehl kann vom Fahrer gegeben v/erden oder von einen- allgemein bekannten Schaltpunktrechner. Zwischen den Zeitpunkten to und ti bleibt das Getriebe in der Leerlaufoder "Füllphase" der Schaltfolge, da das Krlbenvolumen des Stellgliedes praktisch ohne änderung des Steuerdrucks sowie des Drehmoments aufgefüllt wird. Es ergibt sich daraus, daß ein bestimmter Totgang oder offener Raum im Kolben vorhanden ist, selbst wenn Strömungsmittel unter Druck zugeführt vird, um das Reibteil in Eingriff zu bringen, und dieses Volumen muß aufgefüllt werden, ehe das Reibteil mit dem gegenwirkenden Teil in Eingriff kommt. Zum Zeitpunkt ti beginnt die "statische" Phase |

i der Schaltfolge, da das entgegenkommende Reibteil beginnt, Dreh- j moment an seinem zugeordneten Zahnrad oder anderem Bauteil aufzubringen. In der von ti bis t3 reichenden statischen Phase ändern sich Steuerdruck und Drehmoment, jedoch nicht die Motoren-;

i drehzahl. Eine nachstehend näher erläuterte Mitkopplungsschal- j

tung dient zur Kompensation der Betriebsverzögerung, die sich I

sonst aus der zur Auffüllung des Kolbenvolumens erforderlichen : Zeit ergibt, und zum Beginn der statischen Phase der Schaltung zum Zeitpunkt ti . I

Zum Zeitpunkt t2 ist die Hälfte der statischen Phase der Schal- i tung vollendet. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Anlage einen be-

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stimmten logischen Befehl, wie nachstehend näher erläutert wird, doch genügt es jetzt, zu bemerken, daß der Steuerdruck zum Zeit- ! punkt t2 noch ansteigt und das Kraftübertngungsmoment noch ab fällt, wenn das entgegenkommende Reibteil eine Kraft auf sein

! zugeordnetes Vorgelege auszuüben beginnt. Zum Zeitpunkt t3 ist die statische Phase des Schaltvorganges vollendet, und der Freilauf 25 wurde freigegeben. Zum Zeitpunkt t3 beginnt am Punkt 32 der Drehmomentkurve 30 das Kraftübertragungsmoment anzusteigen, wobei der Punkt 32 auch das Ende der statischen Phase und den Anfang der "dynamischen" Phase eines Schaltvorganges kennzeichnet Zu diesem Zeitpunkt - zum Beginn der dynamischen Phase der Schaltung - wird der erfindungsgemäße Regelkreis geschlossen, wie nachstehend näher erläutert wird.

Die Änderung des Kraftübertragungsinomentes kann in einer kurzen, mittleren oder langen Zeitspanne auftreten. Wenn der Schaltvorgang in einer verhältnismäßig kurzen Zeit durchgeführt wird, ergibt dies ein schlechtes "Gefühl" oder der Fahrer spürt einen schädlichen Ruck. Wenn sich die dynamische Phase des Schaltvorganges über einen sehr langen Zeitraum hinzieht, werden das Getriebe und seine zugeordneten Bauteile einem übermäßigen Ver schleiß ausgesetzt. Ein zufriedenstellender Kompromiß ist durch

j die Kurve 35 dargestellt. Das heißt, daß der Schaltvorgang in j einer genügend kurzen Zeitdauer abläuft, so daß kein übermäßiger , Verschleiß auftritt und, daß der Fahrer keinen Ruck oder einen schnellen übergang der Schaltung spürt. Die Erfindung ist mit

der Schaffung eines Schaltvorganges guter Qualität befaßt, wie ι

er durch die Kurve 35 dargestellt wird. j -14-

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Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen elektronischen Regler zur Änderung des Untersetzungsverhältnisses in einem automatischen Getriebe 20 als Blockschaltbild. Eine Antriebswelle 12 stellt die mechanische Antriebsverbindung zum Getriebe her. Die Ausgangsantriebs\a:bindung des Getriebes, die wie vorstehend beschrieben von Planetenträger abgenommen wird, ist durch die Welle 4 2 dargestellt. Diese Welle ist normalerweise mit einer Welle zum Antrieb der Fahrzeugräder gekuppelt. Außerdem umfaßt das Getriebe mindestens einen Strömungsmitteleinlaß 43 zur Aufnahme eines Druckströmungsmittels für die Steuerung des Reibteiles und damit für die Steuerung der Änderung des Unterset ζ ungs Verhältnisses.

Ein Meßwertwandler 44 dient zur Abtastung des Drehmomentes an der Ausgangsantriebsverbindung des Getriebes sowie zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit vom Abtriebsmoment auf den Leitungen 45 und 46. Ein Regler 47 umfaßt eine Anzahl von Bauteilen, die nachstehend näher erläutert werden, um ein Fehlersignal an die Leitung 48 in Abhängigkeit vom Signal für das Abtriebsmoment, das als Rückführungssignal auf der Leitung i 46 anliegt sowie von einer Anzahl von logischen Befehlen auf einer^!

abzugeben j Leitung 50 von einer logischen Steuerschaltung 51/. Das Fehler- i signal auf der Leitung 48 gelangt an einen Impulsbreitenmodulator. 52, an dem ebenfalls eine Anzahl von logischen Steuerbefehlen derj

logischen Steuerschaltung auf einer Leitung 53 anliegt. Das Aus- '

gangssignal des Impulsbreitenmodulators ist ein Steuersignal,das j über eine Leitung 54 an eine Wicklung 55 gelangt, welche Teil eines ölektro-hydraulischen Steuerventils 56 ist, dessen Aus-

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gangsseite mit dem Einlaß 43 des automatischen Getriebes verbunden ist. Eine Leitung 57 fördert Druckströmungsmittel von einer nicht gezeigten Pumpe in bekannter Weise heran. Die Leitung ist eine mit der Wanne verbundene Rückstromleitung.

I Λη einem Rechenkreis 60 für das Reaktionsmoment liegt über die ι Leitung 45 das Abtriebsmomentensignal an, wobei diese Rechenschaltung ein Ausgangssignal 61 erzeugt, d.h. ein berechnetes ¹ Reaktionsmomentensignal für die logische Steuerschaltung 51. I Die logische Steuerschaltung erhält auch ein Signal über eine ! Leitung 62 für einen Schaltpunkt zur Anzeige der Abgabe eines

j Schaltbefehles. Ein Schaltungsartsignal kann erzeugt und über

¹ eine Leitung 63 der logischen Steuerschaltung 51 zugeführt werden

Dieses Schaltungsartsignal auf der Leitung 63 wird erzeugt, wenn , der Fahrer den Schalthebel in eine Stellung bewegt (d.h., eine

Stellung wie "Parken", "Rückwärtsgang", "Neutral", "Fahren" usw.) I welches die Arbeitsweise eines nicht gezeigten Steuerventiles

j ändert und der elektrischen Anlage meldet, welche Schaltphase ! gewählt wurde. Das Schaltpunktsignal auf der Leitung 63 wird I von einem nicht gezeigten Stromkreis abgegriffen, der ein Signal abgibt, wenn eine Hoch- oder Herabschaltung eingeleitet werden soll. Es stehen auch elektronische Schaltungen für dieses Signal

' zur Verfügung. Für die Zwecke dieser Beschreibung sei die Lei-

tung 62 als Vorrichtung zur Erzeugung des Schaltpunktsignals . und die Leitung 63 als Vorrichtung zur Erzeugung des Schaltartensignals betrachtet. An der logischen Steuerschaltung 51

ι liegt das Reaktionsmomentsignal, das Schaltpunktsignal sowie

^: das Schaltartensignal an (eine Erklärung dieses Signals ist I

zum Verständnis der Grundlage der Erfindung nicht erforderlich) , wobei die logische Steuerschaltung 51 eine Anzahl von logischen Befehlen über die Ausgangsleitungen 50, 53 abgibt, um die Arbeit der Bauteile des Reglers 47 sowie des Impulsbreitenmodulators 52 auszulösen. Weitere Erklärungen zeigen, daß der Rechenkreis 60 für das Reaktionsmoment ein wichtiger Bestandteil der Erfindung ist.

Der Rechenkreis oder die Rechenschaltung 60 für das Reaktions- j

moment gibt auch an die Leitung 71 ein Drehmomentpegelsignal da- I durch ab, daß das vom Meßwertwandler während einer gegebenen j Zeitspanne her anliegende Signal für das Augenblicksdrehmoment ausgemittelt wird. Dieses Signal für das durchschnittliche Drehmoment liegt an einem Adaptivrechner 93 an, dessen Ausgangssignal« sich in Abhängigkeit vom durchschnittlichen Drehmomentpegel änderjn. Das erste Ausgangssignal des Rechners 93 gelangt über eine Leitung 92, 94 als ein Eingangsbefehl an den Regler 47. Das erste Ausgangssignal schaltet den Regler an und steuert sowohl die Steil- ι heit oder den Abfall des Sägezahnteiles der Drehmomentkurve 35 ' als auch den Verstärkungsgrad des Reglers und dient ferner zur

Steuerung des Steuerventils 56 wie nachstehend näher erläutert wird. Das zweite Ausgangssignal des Adaptivrechners 93 gelangt über eine Leitung 95 an einen Mitkopplungskreis 96 welcher seinerseits über eine Leitung 101 ein Signal an den Impulsbreitennodulator 52 abgibt. Der Mitkopplungskreis kompensiert die Arbeitsweise des Steuerventils 56 während der erforderlichen Zeit (tO-t1 , Fig. 3), um den Kolben vor Beginn der statischen Phase des Schaltvoraannos aufzufüllen. Daher verbessern der

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π η ρ 8 ? β / π R 3 7

Adaptivrechner 93 und der Mitkopplungskreis 96 die Gesamtregelung des erfindungsgemäßen Reglers.

Fig. 4 zeigt die erfinaungsgemäße elektronische Steuerung in weiteren Einzelheiten. Der Rechenkreis 60 für das Rekationsmoment umfaßt mehrere Stufen, wobei er über die Leitung 45 an den Eingang einer Integrationsstufe 65 und über die Leitung 66 an einen Eingang eines Summierwerkes 67 gekoppelt ist. Der Ausgang der Integrationsstufe 65 gibt das integrierende Drehmomentsignal über die Leitung 68 an einen Passivkreis 70 ab, um das auf der Leitung 68 anliegende Signal mit dem Verhältnis 1/T zu multipliziere^, welches eine Zeitteilung darstellt, um auf einer Leitung 71 ein Signal für das durchschnittliche Kraftübertragungsmoment an der Welle 42 während des Zeitabschnittes T zu erzeugen. Es wird gezeigt, wie der logische Befehl LC2 an der Integrationsstufe 65 ; und LC3 am Speicher 72 anliegen, wobei jeder logische Befehl j durch die logische Steuerschaltung 51 erzeugt wird, wie nach-{ stehend näher erklärt wird. Der Ausgang des Speichers 72 gibt

dann das Signal für das durchschnittliche Kraftübertragungsmoment (für die Zeit T) über eine Leitung 73 an den Passivkreis 74 ab, um dieses Signal mit 1/R zu multiplizieren oder auf der Leitung 75 ein Signal anliegen zu lassen, welches das auf das Untersetzungsverhältnis R abgestimmte durchschnittliche Kraft-Ubertragungsmoment darstellt. Das Signal auf der Leitung 75 ist das andere Eingangssignal des Summierwerkes 67, welches dann das Reaktionsmomentsignal auf der Leitung 61 zur Einspeisung

j in die logische Steuerschaltung 51 erzeugt.

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Man erkennt, daß der Rechner 60 für das Rekationsmoment mit vereinfachten Analogbausteinen dargestellt ist, um ein Reaktionsmomentensignal auf der Leitung 61 in Abhängigkeit von einem auf der Leitung 4 5 anliegenden Signal für das Augenblicksdrehmoment abzugeben. Dies erfolgt mit den dargestellten Integrations-, Speicher-, Teiler- und Summierstufen. Es ist offensichtlich, daß ein Mikroprozessor oder andere Digitalschaltungen in bekannter Weise eingesetzt werden können, um das Reaktionsmomentensignal auf der Leitung 61 in Abhängigkeit vom anliegenden Signal für das Augenblicksdrehmoment auf der Leitung 4 5 zu erzeugen. Daher umfassen die in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwandten Ausdrücke "Rechenkreis für das Reaktionsmoment", "Reaktionsmomentenrechner" sowie "Adaptivrechner" sowohl die analoge als auch die digitale Ausführungsform solcher Schaltungen, die allgemein bekannt sind.

Der Schaltpunktrechner 77 gibt ein Signal über die Leitung 62 an die logische Steuerschaltung 71 ab, wenn ein Schaltbefehl ausgelöst wird. Ebenso dient ein Schaltartenhebel 78 herkömmlicher- ·

weise zur Erzeugung des Schaltartensignals auf der Leitung 63 fürj

I die logische Steuerschaltung. ι

Das Signal für das augenblickliche Abtriebsmoment auf der Leitung 46 gelangt an den Regler 47 und liegt dort zunächst an einem Rückführungsfilterkreis 80 an. Das Signal durchläuft zuerst einen passiven Baustein 81 sowie eine aktive Stufe 82; parallel zur Stufe 82 ist ein passiver Eaustein 83 geschaltet. Die durch _; Kreise (wie 81 , 83) dargestellten Passivbausteine sind in der

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Praxis feste oder regelbare Widerstände. Die Filterschaltung 8O ergibt ein gefiltertes Ausgangssignal auf einer Leitung 84, welches sowohl am Eingang eines Speichers 85 und über eine Leitung 8( an einem Eingang eines Summierwerkes 87 anliegt, welches auch zweite und dritte Eingangssignale empfängt. Das zweite Eingangssignal liegt vom Speicher 85 über eine Leitung 88 her an, an wel-

eher nicht nur das gefilterte Eingangssignal über die Leitung 84 , hör ansteht, sondern auch ein logischer Befehl LC5 von der logi-' scher Steuerstufe 51. Alle logischen Befehle (LC1-LC5) sind Signale für die Betriebsart. Wie nachstehend näher erläutert wird, werden sie in zeitlicher Folge (tO-t3, Fig. 3) abgegeben,

un den Betriebszustand anderer Bauteile zu regeln und nicht die-, sen Bauteilen Daten oder Eingangsbefehle zu erteilen. Das dritte an der Suiranierstufe 87 anliegende Signal liegt über eine Leitung 90 von einer anderen Aktivstufe 91 her an, eine Integrationsstufe, welche in Abhängigkeit von einem über die Leitung 92 vom

, Adaptivrechner 93 her empfangenen Pegel- oder Amplitudensignal

ι er

j ein sägezahnförmiges Signal empfängt. Die Sägezahnstufe 91 Miält

auch einen logischen Befehl LC5. Somit erhält die Stufe 87 ein ^! Rückführungssignal über eine Leitung 86 und sägezahnförmige Gignale der Leitungen 88, 90, welche zusammen der "Eingangsbefohl" genannt werden. Der Adaptivrechner 93 in Fig. 6 umfaßt drei nachstehend näher beschriebene Kreise, an welchem jeweils das Signal über die Leitung 71 des Rechners für das Reaktionsinomcnt anliegt und das durchschnittliche Kraftübertragungsinoment während der Zeitspanne T kennzeichnet. Das augenblick-Iiehe Kraftübertragungsmoment ändert sich wegen Motoränderungen,

Drehschwingungen, Radschlupf und anderen Unregelmäßigkeiten. Um eine falsche Arbeitsweise der Anlage zu vermeiden, wird daher ein Durchschnittssignal erzeugt, das in einem vorgegebenen Zeitraum

Um

während der Schaltfolge anliegen muß./eine Vorstellung der Arbeitszeiten zu vermitteln, sei bemerkt, daß die Zeitspanne von t1-t2 (Fig.3) etwa bO Millisekunden beträgt. Aus dem Signal für das durchschnittliche Drehmoment auf der Leitung 71 und den im Rechner gespeicherten Daten wird ein Pegelsignal auf der Leitung 92 zur Regelung des Drehmomentes während der Schaltzeit dadurch gewonnen, daß es im allgemeinen die Steilheit des Sägezahnes der Drehmomentenkurve steuert, die durch die Kurve 35 der Fig. 3 dargestellt ist und damit auch die in Fig. 5 gezeigte Druckkurve
steuert. Der Adaptivrechner 93 erzeugt auch ein Verstärkungsregelsignal auf der Leitung 94 sowie ein drittes Ausgangssignal auf der Leitung 95, das an einem Mitkopplungskreis 96 anliegt.
Diese Mitkopplungsschaltung umfaßt ein erstes massives Bauteil
97, einen Aktivbaustein 98, an welchem nicht nur das Signal des Bauteils 97 sondern auch ein logischer Befehl LC4 anliegt sowie einen aktiven Endbaustein 100 zur Erzeugung eines Ausgangssignals der Mitkopplungsschaltung auf einer Leitung 101. Ein passiver
Rückführungsbaustein 102 ist zur Aktivstufe 98 parallel geschaltet, und eine direkte Signalverbindung vom Eingang des
Bauteils 97 ist über eine Leitung 103 an einen Eingang der
Stufe 100 geführt. Diese Mitkopplungsschaltung ist eine Vorausgleichsstufe zur Erzeugung eines Signals auf der Leitung 100,
welche die Zeitverzögerung ausgleichen soll, die zur Auffüllung des Kolbenraumes zwischen den Zeiten to und ti vor dem Beginn

der statischen Phase des Schaltvorganges erforderlich ist.

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Das Ausgangssignal der Mitkopplungsstufe 100 gelangt über die Leitung 101 zu einem anderen Aktivbaustein 104, der als Schalter arbeitet und bei Anliegen des logischen Befehls LC4 fließt, um ein Ausgangssignal über eine Leitung 105 an den Impulsbreitenmodulator 52 abzugeben. Der Impulsbreitenmodulator 52 erhält somit vier Eingangssignale: Das Fehlersignal über die Leitung 48 von Regler; das Mitkopplungskompensationssignal über die Leitung 105 sowie die logischen Befehle LC1 und LC2 von der logischen Steuerschaltung 51. Da LC1 nur erzeugt wird und über das Kabel 53 anliegt, wenn ein Signal durch die Bewegung des Gangwählhebels erzeugt wird, braucht dieses Signal nicht mehr näher erörtert zu werden.

Eine Schaltung 1O6 zur Steuerung des Verstärkungsgrades im Regler 47 erhält die beiden Verstärkungsregelsignale über die Leitung 94 des Adaptivrechners 93 sowie ein Ausgangssignal über die Leitung 107 vom Summierwerk 87. Das Ausgangssignal eines Verstärkerregelkreises 106 gelangt über ein anderes passives Bauteil 108 an eine Kompensationsregelschaltung 11O im Aktivschaltzustand mit einer Integrationsschaltung 111, einem parallel geschalteten passiven Element 112, einem anderen zwischen den Ausgang der Stufe 111 und einen Eingang der Aktivstufe 114 geschalteten passiven Baustein 113 sowie mit einer Leitung 115, welche ein Signal direkt vom Bauteil 108 an einen Eingang der Stufe 114 führt. Der Ausgang der Stufe 114 ist das Ausgangεsignal des Reglers oder das Fehlersignal, welches am Impulsbreitenmodulator 52 anliegt.

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Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Schaltung des Adaptivrechners 93, an welcher zwei Eingangssignale anliegen. Das erste, auf der Leitung 71 ist eine Funktion des durchschnittlichen übertragungsmomentes, und das zweite ein logischer Befehl LC3, der zu Beginn der statischen Phase des Schaltvorganges anliegt. Beispielsweise gelangt das Drehmomentsignal auf der Leitung 71 über eine gemeinsame Leitung 140 an ein erstes passives Bauteil 141,

die
um zunächst/Verstärkung des anliegenden Signals nachzustellen, welches dann über einen Pufferverstärker 142 an den Eingang eines Verstärkungsreglers 143 geführt wird. Die ansteigende Kurve 144 in diesem Verstärker zeigt, daß durch Auswahl des geeigneten Bauteiles ein vorgegebener Verstärkungsgrad erreicht werden kann, um die Steilheit der Kurve und damit den gewünschten Verstärkungsgrac zu erzielen. Das Ausgangssignal der Verstärkungsregelstufe 143 liegt am Eingang eines Speichers 145 an. Dieser empfängt laufend das Eingangssignal der Stufe 143 und, bei Anliegen des logischen Befehles LC3, wird der dann vorhandene Signalpegel gespeichert und laufend der Ausgangsleitung 92 zur Regelung des Sägezahnanteils der Drehmomentkurve (Fig. 3) angeboten. Gleiche Bauteile mit den Zusatzkennzeichen "a" und "b" dienen zur Speicherung und Zurückhaltung von Signalen auf Leitungen 94 und 95, um an die Verstärkungsregelstufe 106 sowie den Mitkopplungskreis 96 angelegt zu werden, wenn der logische Befehl LC3 auftritt. Andere geeignete Schaltungen können zur Durchführung der Adaptivrechnung verwendet werden, wobei die einzige Forderung der Einzelabänderung des Signals für das Eingangsdrehmoment auf der Leitung 71 in verschiedenen Kanälen besteht, sowie zur Speicherung der sich ergebenden abgeänderten Signale zum Zeitpunkt ti, wenn LC3 erzeugt

wird._ -23-

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Das in Fig. 4 gezeigte Steuerventil 56 besteht im allgemeinen aus einem Membransteuerventil 200 sowie einem Auslaßmembranventil 202. Das Membransteuerventil 200 umfaßt ein Gehäuse 204 mit einer Einlaßöffnung 206,einer Auslaßöffnung 208 sowie den Druckleitungen 210 und 212. Das Membranventil 200 besitzt eine Membran 214 sowie einen Steuerteil 216. Der Membranteil 214 umfaßt eine biegsame Membran 218, welche den Membranteil in Kammern 220 und 222 unterteilt. Ferner umfaßt der Membranteil eine Feder 224, welche die biegsame Membran 218 abwärts drückt. Auf der Membran 218 ist eine Gummi- oder Kunststoffichtung 226 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 204 in Eingriff steht, um die Auslaßdruckleitung 210 abzudichten. Ferner umfaßt die Membran 218 eine Öffnung 230 zwischen den Kammern 220 und 222.

Der Steuerteil 216 umfaßt einen hin- und hergehenden Steuerteil oder Kolben 232, welcher eine in der Trennwand zwischen den Teilen 216 und 214 ausgeformte Auslaßöffnung 234 abdichtet. An beiden Enden besitzt der Kolben 232 eine Nase, welche konisch ausgeformt sein kann und die Auslaßöffnung 208 in einer oberen sowie die Auslaßöffnung 234 an einer unteren Stellung abdichtet. Eine Magnetspule 55 umschließt den Kolben 232 und bei Beaufschlagung durch elektrische Energie über eine an den Impulsbreitenmodulator 52 führende Leitung 54 dient sie dazu, das Ventil zu schließen und damit auch die Auslaßöffnung 208. Fließt kein Strom in der Magnetspule 55, drückt eine Feder 238 das Teil 233 in seine untere Stellung, wobei die öffnung 234 abgedichtet wird.

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Die Auslaßöffnung 208 ist nit einer Strömungsmittelwanne 250 verbunden, die schematisch in verschiedenen Teilen der Zeichnung dargestellt ist, es soll sich jedoch natürlich um eine gemeinsame Strömungs^iittelwanne 2 50 handeln. Eine Druckstromungsrittelpunpe 252 kann eine Pumpe und ein Regelventil umfassen oder eine andere Quelle von Druckströr.iungsniittel sein, und ist mit der Leitung 57 an den Einlaß 206 geführt. Eine Druckauslaßöffnung 210 ist nit einer Leitung 254 mit einem Rückschlagventil 256 verbunden, zudem eine Überbrückungsleitung 2 58 mit einer Engstelle 260 parallel geschaltet ist. Das Rückschlagventil 256 sowie die überbrückung 258 sind mit einer Leitung 262 durch eine Einlaßöffnung 264 mit dem Auslaßventil 202 verbunden. Dieses besitzt eine mit der Wanne 250 über eine Leitung 268 verbundene Auslaßöffnung 266. Eine Leitung 270 verbindet die Auslaßöffnung 212 des Ventils 200 mit einer Steueröffnung 272 des Auslaßventils 202 sowie mit der Leitung 254. Außerdem sind Rückschlagventil 256 und überbrückung 258 durch die Leitung 4 3 mit der Kupplung 26 des Planetengetriebes 20 verbunden. So v;ird durch die Regelung des Druckes in der Leitung 4 3 vom Steuerventil 56 der Druck der in Eingriff stehenden Kupplung 26 geregelt, wodurch auch die Drehmomentleistung der Kupplung geregelt wird, wenn sie eingekuppelt ist.

Das Auslaßventil 202 umfaßt eine biegsame Membran 290, welche das Ventil in zwei Kammern 292 und 294 unterteilt. Die biegsame Membran besitzt eine Gummi- oder Kunststoffdichtung 296 zur Abdichtung der Auslaßöffnung 266, wenn die biegsame Membran 290 in ihre unterste Stellung gezogen wird, um das Teil 296 mit dem Gehäuse für das Membranventil in Eingriff zu bringen. Die Arbeits-

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weise des Steuerventils 56 besteht darin, daß Druck zur Leitung 57 und Kammer 22O gelangt, wenn ein Schaltvorgang ausgelöst werden soll, und die Kupplung 26 in Eingriff gebracht werden soll, wobei der Kolben 232 beaufschlagt wird und die öffnung 234 freigibt, worauf der Druck in der Kammer 220 die biegsame Membran nach oben biegt, wodurch er durch die Druckauslaßöffnung 210 und eine Leitung über das Rückschlagventil 256 zur Kupplung 26 abfließen kann. Wenn sich der Kolben 232 in seine untere Stellung bewegt und die öffnung 234 schließt, wird der Strom in die Kammer 216 unterbrochen und Druck gelangt über die öffnung 230 in die Kammer 222, die dann mit der Kammer 220 druckgleich ist, wodurch die Feder 224 jetzt auf die Membran drücken kann, damit die Dichtung 226 mit dem Gehäuse in Eingriff kommen kann und die Auslaßöffnung verschließen kann, wobei die Auslaßöffnung 210 verschlossen und die Druckverbindung mit der Kupplung über die Leitung 254 unterbrochen ist. Wenn die Magnetspule 55 beaufschlagt wird, bewegt sich der Kolben 232 in eine Sperrstellung für die Auslaßöffnung 208, wobei die öffnung 234 aufmacht, und der Druck in der Kammer 222 abfällt, wenn das Strömungsmittel durch die Auslaßöffnung 212 und die Leitung 270 abfließt. Der Druckabfall bewegt die Membran 218 aufwärts, um dem Strömungsmittelfluß durch die öffnung 210 und 254 einen Abfluß zu bieten.

Wenn die Kupplung 26 nach dem Einkuppeln wieder ausgekuppelt werden soll, wird der Kolben 232 durch die Feder 238, die Auslaßleitung 240 bis zur öffnung 212, die Kammer 216, die öffnung 208 und die Wanne 250 in seiner unteren Stellung gehalten. Da

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der Strömungsweg auf dieser Leitung durch die Engstelle 260 eingeschränkt wird, v/ird das Auslaßventil 202 dadurch beaufschlagt, daß bei ausgelassenem Druck in der Leitung 270 der Druck in der Kammer 292 herabgesetzt wird, wodurch die Membran 290 durch den Druck in den Leitungen 4 3 und 262 aufwärts bewegt wird und einen Stromweg zur Wanne 2 50 über die öffnung 266 und die Leitung 268 öffnet, um die Kupplung 26 schnell auskuppeln zu können.

Anhand der Fig. 5 kann jetzt eine Hochschaltung unter Verwendung des Steuerventils 56 sowie des elektronischen Reglers 14 beschrieben werden. Der elektronische Regler 14 arbeitet in Abhängigkeit vom Drehmoment, um das Steuerventil zu regeln und damit auch die Kupplung 26 zu steuern, wenn sie eingekuppelt ist. Fig. 5 zeigt ein Kurvenbild des über der Zeit aufgetragenen Druckes in der Kupplung 26 während eines normalen Schaltvorganges. Die ausgezogene Linie stellt den in der Kupplung ansteigenden Druck dar, um diese voll einzukuppeln. Die waagerechte Linie PD zeigt den Solldruckpegel in der Kupplung, der mit der richtigen Kraft eingehalten werden soll,damit die für eine Änderung des Untersetzungsverhältnisses erforderliche Drehmomentleistung erbracht wird. Die Linie PD kann auch ansteigend verlaufen, um einen weicheren Eingriff zu erreichen, wie es durch die strichpunktierte Linie PS im Gegensatz zur geraden Horizontalen PD gezeigt ist. Dieser Anstieg der Druckkurve wird durch die Druck- oder Drehmomentrampe (Sägezahn) bestimmt, die durch den vorstehend beschriebenen Adaptivrechner 93 geliefert wird. Wie bereits erwähnt, können im Adaptivrechner Daten ge-

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gespeichert sein, die auf den Schaltpunktrechner, den Gangwahlhebel und das Drehmomentsignal des Drehmomentfühlers 44 zu beliebiger Zeit ansprechen, um die Drucksägezahnkurve PD für die Kupplung 26 oder eine flacher verlaufende Druckrampe PS zu erzeugen.

Diese Art von Regelung kann von dem auf Drehmoment ansprechenden elektronischen Regler 14 durchgeführt werden, da der an der Kupplung 26 wirkende Druck eng auf das Drehmoment in der Abtriebswelle 42 bezogen ist und eine Änderung des Eingriffdruckes an der Kupplung 26 das Drehmoment der Abtriebswelle direkt verändert. Da der Druck in der Kupplung 26 den Drehmomentpegel in der Abtriebswelle 42 direkt beeinflußt, kann die Steilheit des Druckanstieges in der Kupplung 26 mit Hilfe des Drehmomentsignals an der Abtriebswelle 42 durch den Drehmomentfühler 44 geregelt werden, indem die Daten für die zu verfolgende Drehmomentanstiegskurve für die Abtriebswelle 42 im Adaptivrechner 93 gespeichert werden. Wie nachstehend näher erläutert wird, werden bei einem Einkuppeln der Kupplung 26 Fehler, die durch das von einem bestimmten Anstiegsverhalten zu einem gegebenen Zeitpunkt abweichende Abtriebsmoment angezeigt werden, das Steuerventil 56 beeinflussen, um diesen Fehler zu kompensieren und den Kupplungsdruckpegel zu veranlassen, so eng wie möglich z.B. der Anstiegskurve PD oder PS für ein Eingreifen der Kupplung zu folgen.

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Das Schaltbeispiel für das Einkuppeln der Kupplung 26 nach den Vorbild der Druckkurve PC (voll ausgezogene Linie Fig. 5) nimmt den folgenden Verlauf: Zum Zeitpunkt to wird die Schaltung durch den Schaltpunktrechner eingeleitet, welcher der logischen Steuerung 51 meldet, den Schaltvorgang auszulösen, der über die Leitung 53 den Impulsbreitenmodulator 52 ansteuert, damit der Arbeitszyklus des Kolbens 232 des Steuerventils 2OO für den Eingriff der Kupplung 26 beginnen kann. Wie nachstehend erläutert wird, v/ird der Druck, der über die Leitungen 2 54, 43 und die Kupplung 26 geleitet wird, durch Verwendung des in der vorstehend erwähnten mitanhängigen Anmeldung beschriebenen Impulsbreitenmodulationsverfahrens dadurch gesteuert, daß sich der Kolben 232 zwischen seinen Stellung hin- und herbewegt und da bei die Auslaßöffnungen 234 und 208 schließt. Bei geschlossener Auslaßöffnung 234 ist der Druck in der Leitung 254, 4 3 sowie in der Kupplung 26 auf seinem Maximum, während er bei geschlossener Auslaßöffnung 208 auf seinem Minimum läge. Die Aufgabe des Impulsbreitenmodulators 52, welcher das Bauteil 232 zwischen der Maximal- und Minimalstellung hin- und herlaufen läßt, besteht darin, den Druckpegel in der Leitung 43 dadurch zu verändern, daß die eine oder die andere öffnung länger geöffnet bleibt und zwar in Abhängigkeit von einem am Regler 14 anliegenden Fehlersignals des Drehmomentfühlers 44, welches die Abweichung von dem in Fig. 5 gezeigten Solldruckanstieg anzeigt.

Wie bereits erwähnt, wird zum Zeitpunkt to ein Schaltsignal gegeben, worauf der Impulsbreitenmodulator 52 beginnt, den Kolben 232 in Betrieb zu setzen. Druckströmungsmittel gelangt von der

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Leitung 57 über die Kammer 220, die Drucköffnung 210, die Leitungen 254, 43 zur Kupplung, um diese in Eingriff zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Durchsatz der öffnung 234 verhältnismäßig begrenzt, und an dem Leitungsmundstück 230 fällt er in der Druckkammer 222 ab, um den Dichtungsstöpsel 226 mit der öffnung 234 zum Verschluß derselben in Eingriff zu bringen, und einen maximalen Druckanstieg in den Leitungen 254, 43 sowie in der Kupplung 26 zu ermöglichen. Zum Zeitpunkt ti ist der Servomotor der Kupplung druckgefüllt, und die Lose in den Reibelementen beseitigt, worauf sich Druck nach der Linie PC (Fig. 5) in einem viel steileren Anstiegswinkel als vorher aufzubauen beginnt.

Zum Zeitpunkt t2 hat der Druckanstieg am Reibelement der Kupplung 26 die Rampe PD überschritten und erzeugt ein Drehmomentfehlersignal» welches durch den Drehmomentfühler 44 abgegriffen wird; dieses Drehmomentsignal wird durch den Adaptivrechner, sowie den Regler 47 geleitet, um den Impulsbreitenmodulator 52 zu beaufschlagen und den Kolben 232 zu veranlassen, die öffnung 234 zu schließen und die Ablaßöffnung 208 zu öffnen. Bei geschlossener öffnung 234 gleicht sich der Druck in den Kammern 222 und des Membranteiles 214 aus und schließt die Auslaßöffnung 210 mit der Dichtung 226, da die Drücke ausgeglichen sind, und die Feder 224 die Membran 218 abwärts drückt. Zu diesem Zeitpunkt kann auch das Druckströmungsmittel durch die Leitung 43, die überbrückung 258, die Leitung 270, die Kammer 216, die Auslaßöffnung 208 zur Wanne 250 abfließen. Dadurch vermindert sich der auf das Reibteil wirkende Druck, und kurz nach dem Zeitpunkt t2 beginnt dieser Druck abzufallen. Er fällt solange ab, bis ein neues Fehler- -3O-

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signal durch den Drehmomentfühler 44 erzeugt wird, der einen Druck pegel abgreift, welcher einem unterhalb der Anstiegsflanke PD anliegenden Druck entspricht, und dieses Fehlersignal beaufschlagt am Punkt t3 den Impulsbreitenmodulator 52, um den Kolben 232 zum Schließen der öffnung 208 und zum öffnen der öffnung 234 zu veranlassen. Drucköl fließt dann durch die öffnung 230, Kammer 214, öffnung 234, Auslaßöffnung 212, Leitung 270 zum Reibteil 26, um den Druckaufbau in der Kupplung 26 wieder herzustellen. Wenn der Druck der Kupplung 26 auf einen genügend niedrigen Pegel abfällt, bewirkt der Durchsatz des MündungsStückes 230 einen genügend großen Druckabfall zwischen den Kammern 222 und 220, um die Membran 218 anzuheben und deir Reibteil durch die Drucköffnung 210 und die Leitung 254 weiteres Strömungsmittel zuzuführen. Dadurch wird der auf das Reibteil 226 einwirkende Druck wieder hergestellt und steigt zum Zeitpunkt t3 von neuem an.

Dieser Vorgang wird wiederholt, wenn der Druck die Kurve PD im Zeitpunkt t4 übersteigt, wobei der Kolben 232 durch die vom Impulsbreitenmodulator 52 gesteuerte Magnetspule 55 bewegt wird, um die öffnung 234 zu schließen und die Öffnung 208 zu öffnen, wie vorstehend erläutert wurde. Langsam beginnt sich nun die Kurve PC auf dem Pegel PD zu stabilisieren, und dem Kolben 232 wird gemeldet, die öffnung 208 zu schließen und in dieser Stellung zu verbleiben, (Zeitpunkt t5), wodurch die Kurve PC schnell auf vollem Druck zur Linie PM ansteigt.

Durch Einsatz des Impulsbreitenmodulators ergibt das Steuerventil 56 eine schnell ansprechende Vorrichtung, welche den Steuer-

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Signalen dicht folgt, um den Druckaufbau und damit den Drehmomentenanstieg über das Reibteil und dadurch auch den Drehmomentenauf· bau an der Abtriebswelle zu regeln, so daß Drehzahl und SchaltqualitSt leicht durch den elektronischen Regler 14 überwacht und geregelt werden können.

Außer den Vorteilen der sehr genauen Regelung durch die bekanntgenachte Membraneinrichtung sei bemerkt, daß das Membranventil dadurch besonders vorteilhaft ist, daß es sehr kompakt gebaut werden kann, wie bekannt ist, da die Membrane nur einen sehr kleinen Weg zum Verschließen oder öffnen einer Drucköffnung zurückzulegen hat und die Ventile außerdem in sehr begrenzten räumlichen Verhältnissen aufeinander gestapelt werden können. Weiter bedürfen Tauchspulenregler einer genaueren Bearbeitung, weil die Spule im Paßsitz in ihre Bohrung eingepaßt werden muß, um eine hinreichende Strömungsmitteldichtung zu ergeben, während bei der Verwendung von Membranventilen eine solche erhöhte Präzision nicht erforderlich ist, wenn die Feder und die Membranflächen richtig dimensioniert werden. Daher besteht der Hauptvorteil der Erfindung darin, daß die Kosten des Steuerventils 56 erheblich herabgesetzt werden können und der Platzbedarf durch das erfindungsgeroäße vorstehend beschriebene Steuerventil 56 sehr eingeschränkt werden kann.

Ferner ergibt das Membranventil dadurch einen Vorteil, daß es weniger anfällig für Schmutz und Leckerscheinungen als ein Tauchspulenregler ist, weil es keine festen lichten Weiten wie bei einem Tauchspulenregler oder einem anderen Gerät mit genauen Abmessungen gibt. -32-

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Ferner unterscheidet sich das erfindungsgemäße Membranventil vorteilhafterweise dadurch, daß das Teil 226 die öffnung 234 verschließt, wobei wegen der Wirkung des Mundstückes 230 der Druck in der Kammer 222 auf einen Wert ansteigt, der gleich ist dem Druck in der Kammer 220 abzüglich der Kraft der Feder 224. Daher fühlt die Membran 218 zu beiden Seiten einen verhältnismäßig gleichen Druck und wird somit nicht beschädigt oder verformt wie es möglich wäre, wenn die Membran verhältnismäßig großen Druckdifferenzen zu ihren beiden Seiten widerstehen müßte.

Außer den vorstehend erwähnten Vorteilen sei bemerkt, daß durch Verwendung des Uberschlagventils 256 und der öffnung 260 sowie zweier Strömungswege 254 und 270 zwischen dem Ventil 2OO und der Kupplung 26 zwei Durchsätze zur Verfügung stehen, welche sowohl Druck in der Kupplung 26 aufbauen und abziehen, wodurch die Vielseitigkeit zur Steuerung der Kupplung erhöht wird.

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Claims

Pateittanwane DJpI. Ing. H. H*uck

Oipl. Phyo. V-. Schnitt Z / 00 0 M

Dipl. Ins- E- Graalfs

Dipl. Ina· W. Wshneft

Dipl. Phys. Vi. Caraton·

Dr.-lng. W. Döring

MosartstrcBa 23 8OOO München S

BORG-WARNER CORPORATION

South Michigan Ave. München, 14. Dezember 1977

Anwaltsakte: M-4454

Gangschaltungsregler

Patentansprüche

Elektronischer Regler zur Regelung der Änderung des Untersetzungsverhältnisses in einem Getriebe mit einem Eingangsanschluß für den Antrieb von einem Motor und einem mechanischen Abtriebsanschluß zur Übertragung eines Antriebsmomentes an eine Last, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Regler (14) einen mit dem Getriebe gekuppelten Ausgangsanschluß (54) besitzt, um eine Änderung eines Untersetzungsverhältnisses herbeizuführen, wenn der Regler (14) ein Gang-

! wechselsignal abgibt, ferner dadurch, daß ein Membranventil

(200) ein regelbares Ventil (214) besitzt, daß ein neben dem mechanischen Ausgangsantrieb (42) des Getriebes angeordneter j Fühler (44) ein Signal für das Abtriebsmoment erzeugt, das sich in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Getriebes ! ändert, weiter dadurch, daß eine zwischen den Fühler (44)

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und den Regler (14) geschaltete Vorrichtung (46) das Signal für das Ausgangsdrehmoment dem Regler (14) zuführt, damit dieser die Änderung des Untersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment das Signal regeln kann, und

mit

schließlich dadurch, daß das Membranventil (200)/einem hin- und hergehenden Kolben (232) in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal des Reglers (14) Strömungsmittelöffnungeri

um

im Ventil (200) öffnet und schließt,/die Stellung der Membran zu steuern und dadurch das Untersetzungsverhältnis zu regeln.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der übertragungsweg eine strcmungsmittelbetätigte Reibvorrichtung (26) umfaßt, um das Untersetzungsverhältnis zu verändern, sowie dadurch, daß die Reibvorrichtung (26) mit dem Membranventil (20O) verbunden ist.

3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranventil (200) zwei durch die Membran getrennte Strömungsmittelkammern (220,222) besitzt, ferner dadurch, daß das Ventil (200) mit einer an die Druckquelle und an eine Kammer (220) geführten Einlaßöffnung (206) versehen ist sowie dadurch, daß im Ventil (200) eine Druckauslaßöffnung (210) in der mit der Reibvorrichtung (26) verbundenen Kammer ausgeformt ist.

4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (200) eine mit der anderen Kammer (222) verbundene Auslaßöffnung (234) besitzt, ferner dadurch,daß ein Kolben (232)

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das öffnen und Schließen dieser Auslaßöffnung (234) steuert, um die Stellung der Membran (214) zu steuern, sowie dadurch, daß die Membran (214) in einer Stellung die Druckauslaßöffnung (210) verschließt, wenn die Auslaßöffnung (234) geschlossen ist.

5. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (200) eine Strömungsmittelauslaßöffnung (208) umfaßt sowie dadurch, daß der Kolben (232) die Auslaßöffnung (208) in der Stellung öffnet, in welcher die Auslaßöffnung (234) geschlossen ist und schließlich dadurch, daß die Auslaßöffnung (208) mit der Reibvorrichtung (26) verbunden ist, um den Druck in dieser abzubauen, wenn sie offen steht.

6. Elektronischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine strömungsmittelbetätigte Vorrichtung (26) Strömungsmittel unter regelbarem Druck aufnimmt sowie, daß ein Steuerventil (56) das Membranventil (200) umfaßt und zwischen eine Strömungsmittelquelle (252) und die strömungsmittel betätigte Vorrichtung (26) geschaltet ist, um den Strömungsmitteldruck zur Durchführung und Regelung der Änderung des Untersetzungsverhältnisses zu regeln, weiter dadurch, daß der Regler (14) folgende Bausteine umfaßt: Einen zwischen den Dreh momentfühler (44) und das elektrisch beaufschlagte Bauteil geschalteten Regler (47), an welchem das Signal für das Ausgangs drehmoment als Rückführungssignal anliegt und der ein Fehlersignal zur Regelung der Arbeitsweise des Membranventils (200) in Abhängigkeit vom Fehlersignal erzeugt, weiter dadurch, daß

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ein Ausgangsdrehir.omentsignal des Meßv.ertwandlers (46) an einem Rechner für das Reaktionsmoment (60) anliegt, der ein Ausgangs signal für das Reaktionsmoment erzeugt und schließlich dadurch, daß eine logische Steuerschaltung (51) an den Rechner (60) für das Reaktionsmoment gekoppelt ist und eine Anzahl von logischen Befehlen bei Anliegen des Signals für das | Reaktionsmoment an den Regler (47) abgibt, um die Änderung j

des Untersetzungsverhältnisses dadurch zu regeln, daß die Strömungsmittelversorgung der strömungsnittelbetätigten Vorrichtung (26) geregelt wird.

7. Elektronischer Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch betätigte Teil (232) ein Kolben einer Magnetjspule (55) ist, welche die Stellung des Kolbens in Abhängigkeit von einem anliegenden elektrischen Regelsignal regelt, ferner dadurch, daß die Einrichtung einen Impulsbreitenmodulator (52) umfaßt, der ausgangsseitig das elektrische Regelsignal zur Regelung der Arbeitsweise der Magnetspule (55) abgibt und eingangsseitig das Fehlersignal vom Regler (47) erhält.

8. Elektronischer Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner für das Reaktionsmoment (60) Vorrichtungen zur Erzeugung eines Signals für ein durchschnittliches Drehmoment einen Anschlußpunkt umfaßt sowie dadurch, daß der Regler

(14) einen Adaptivrechner (93) besitzt, dessen Eingangskreis an den Anschlußpunkt des Rechners für das Reätionsmoment (60) geführt ist und der eine Anzahl von Ausgangssignalen zur

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Änderung der Arbeitsweise des Reglers (47) in Abhängigkeit vom Signal für das durchschnittliche Drehmoment abgibt, das vom Rechner für das Reaktionsmoment (60) her anliegt.

,9. Elektronischer Regler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (47) ein Summierwerk (87) umfaßt, an welchem das Rückführungssignal anliegt sowie eine Sägezahnsteuerstufe i (91), an welcher eines der Ausgangssignale des Adaptivrechners I (93) anliegt und ein rampenspannungssteuerndes Ausgangssignal

, bildet, das an einen Eingang des Summierwerkes (87) angelegt wird, so daß das rampenspannungsbildende Signal eine Funktion des Signals für das durchschritt liehe Drehmoment ist, welches

i am Adaptivrechner (93) anliegt und durch welches der Druckpegel

ι der strömungsmittelbetätigten Vorrichtung (26) so geregelt wird

daß er dem rampenspannungsregelnden Ausgangssignal folgt. \o. Elektronischer Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

l daß das Membranventil (200) zwei durch die Membran (218) gei

trennte Strömungsmittelkammern (220,222) besitzt, daß im Ven-

■ til (200) eine Einlaßöffnung (206) ausgeformt ist, welche mit einer Druckströmungsmittelquelle und einer der Kammern verbunden ist, ferner dadurch, daß eine Auslaßdrucköffnung (210) des Ventils (200) an die Reibvorrichtung (26) sowie eine Kammer ge-

; führt ist, daß eine Auslaßöffnung (234) mit der anderen Kammer verbunden ist sowie dadurch, daß der Kolben (232) das öffnen

j und Schließen der Auslaßöffnung (234) steuert, um die Stellung

I der Membran (218) zu regeln, und schließlich dadurch, daß die

J Membran (218) eine Stellung einnimmt, in der sie die Druckaus-

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laßöffnung (208) schließt, wenn die Auslaßöffnung (234) geschlossen ist.

11. Regler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ven- I

ί til (200) eine Strömungsnittelauslaßöffnung (208) besitzt und j

daß der Kolben (232) diese öffnung (208) frei gibt, wenn er ' die Auslaßöffnung (210) schließt, sowie dadurch, daß die Strö-I

! mungsmittelauslaßöffnung (208) mit der Reibvorrichtung (26) |

i verbunden ist und, wenn sie offen steht, den Druck in der j

Reibvorrichtung (26) herabsetzt. '

12. Regler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu- ; sätzliches Auslaßmembranventil (202) an die Reibvorrichtung
(26) angeschlossen ist, um einen Auslaßströmungsweg zu öffnen,, wenn die Auslaßöffnung (208) im Membranventil (200) durch den
Kolben (232) geöffnet wird.

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