DE3214494C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Betätigung
einer im Drehmoment-Übertragungsweg zwischen Motor und
Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordneten Reibungskupplung,
deren Betätigungsorgan von einer steuerbaren Antriebsvorrichtung
zwischen einer Auskuppelposition, bei der die Kupplung
drehzahlunabhängig ausgekuppelt ist, und einer Einkuppelposition,
bei der die Kupplung vollständig eingekuppelt ist, bewegbar ist,
wobei die Position des Betätigungsorgans im Bereich (Schleifbereich)
zwischen einer Position beginnender Drehmomentübertragung
und der Einkuppelposition von einer auf die Motordrehzahl ansprechenden,
den Einkuppelbetrieb der Antriebsvorrichtung steuernden
Programmsteuerung nach einer mittels eines Funktionsgebers vorgegebenen
Positionscharakteristik als Funktion der Motordrehzahl
einstellbar ist und die Programmsteuerung einen zweiten, die Position des Betätigungsorgans unabhängig vom ersten, auf die Motordrehzahl
ansprechenden Funktionsgeber steuernden Funktionsgeber
aufweist.
Aus dem Stand der Technik entsprechend der DE 25 00 330 A1 ist es
bekannt, über einen ersten Funktionsgeber den Einrückvorgang der
Kupplung zum Zwecke des Anfahrens zu steuern und über einen zweiten
Funktionsgeber die Kupplung zu betätigen, wenn sie zum Zwecke
des Gangwechselns geöffnet war. Dabei wird entsprechend dem Stand
der Technik vorgeschlagen, daß der Einkuppelvorgang der Kupplung
nach einem Schaltvorgang durch eine festgelegte Anstiegssteilheit
eines Signalanstiegsgenerators erfolgt.
Nun hat sich jedoch herausgestellt, daß der Einkuppelvorgang bei
einer festgelegten Anstiegssteilheit des entsprechenden Signalanstiegsgenerators
nicht für alle Betriebszustände optimal ist. So
besteht u. a. ein wesentlicher Unterschied darin, ob von einer
niedrigen in eine höhere Getriebestufe umgeschaltet wird oder umgekehrt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs erläuterte
automatische Kupplungs-Betätigungs-Vorrichtung so zu
verbessern, daß sowohl beim Anfahren als auch beim Gangwechsel
während der Fahrt ruckfrei eingekuppelt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Programmsteuerung
eines zweiten, die Position des Betätigungsorgans
unabhängig vom ersten, auf die Motordrehzahl ansprechenden Funktionsgeber
steuernden Funktionsgeber aufweist, der mehrere das
Betätigungsorgan als Funktion der Zeit unterschiedlich rasch über
den Schleifbereich hinweg verstellende Positionscharakteristika
vorgibt, und daß die Programmsteuerung abhängig von der Motordrehzahl
und der Drehzahl der Eingangswelle des Schaltgetriebes
eine vergleichsweise raschere Positionscharakteristik einschaltet,
wenn die Motordrehzahl größer als die Eingangsdrehzahl
des Schaltgetriebes ist, und eine vergleichsweise langsamere Positionscharakteristik,
wenn die Motordrehzahl kleiner als die
Eingangsdrehzahl ist.
Die Positionierung des Betätigungsorgans und damit das
Einkuppeln erfolgt während der Fahrt nicht als Funktion
der Motordrehzahl, sondern nach vorgegebenen Positioniergeschwindigkeitsprogrammen.
Die Positioniergeschwindigkeit
kann über den Schleifbereich der Kupplung konstant vorgegeben
sein; sie kann sich aber auch abhängig von der
momentanen Position des Betätigungsorgans im Schleifbereich
kontinuierlich ändern. Die Programmsteuerung bestimmt die
Zeitspanne, in der der Schleifbereich der Kupplung durchlaufen
wird, bzw. die Geschwindigkeit, mit der sich das
Betätigungsorgan bewegt, abhängig vom Verhältnis der Motordrehzahl
zur Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes. Wenn
die Motordrehzahl niedriger als die Eingangsdrehzahl ist,
wird das Fahrzeug beim Einkuppeln abgebremst und seine
Insassen nach vorne beschleunigt. In diesem Betriebszustand
wird langsam eingekuppelt. Ist die Motordrehzahl
höher als die Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes, so
wird das Fahrzeug beim Einkuppeln beschleunigt. In diesem
Fall wird schnell eingekuppelt, um unerwünschtes Ansteigen
der Motordrehzahl bei ausgekuppelter Kupplung, das heißt
"Drehzahlüberschwinger", zu vermeiden.
Die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes kann unmittelbar
mittels eines Drehzahlgebers, beispielsweise eines
Impulsgebers, dessen Impulsfrequenz der Drehzahl proportional
ist, gemessen werden. Die Eingangswelle des Getriebes
ist bei herkömmlichen Getriebekonstruktionen nicht oder
nur mit relativ großem konstruktivem Aufwand zugänglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb der Drehzahlgeber
mit der Abtriebswelle beispielsweise über die
ohnehin vorhandene Tachometer-Abtriebswelle gekuppelt.
Eine Rechenschaltung, beispielsweise eine Multiplizierschaltung
multipliziert das von diesem Drehzahlgeber abgegebene
Signal mit einem Faktor, welcher das Verhältnis
von Eingangsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl des Schaltgetriebes
für jeden der Gänge repräsentiert. Die Rechenschaltung
liefert so ein der Eingangsdrehzahl proportionales
Signal.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß
die Programmsteuerung zumindest bei Motordrehzahlen größer
als der Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes auf die
Gangschaltstellung des Schaltgetriebes anspricht und für
jede Gangschaltstellung oder für Gruppen von Gangschaltstellungen
unterschiedliche Positionscharakteristika des
zweiten Funktionsgebers einschaltet, wobei mit wachsendem
Verhältnis der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl des
Schaltgetriebes raschere Positionscharakteristika eingeschaltet
werden. Die Einkuppelgeschwindigkeit wird also abhängig
von dem eingelegten Gang gesteuert. Je höher das
Verhältnis der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl ist,
desto geringer wirken sich ruckartige Drehmomentänderungen,
die durch das Einkuppeln hervorgerufen werden, auf das
Fahrzeug aus und um so rascher kann eingekuppelt werden.
Zweckmäßigerweise ist jeder Gangschaltstellung des Schaltgetriebes
eine gesonderte Positionscharakteristik des zweiten
Funktionsgebers zugeordnet. Die Positionscharakteristika
der Vorwärts-Gangschaltstellungen, mit Ausnahme der
Vorwärts-Gangschaltstellung mit dem kleinsten Verhältnis
der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl werden eingeschaltet,
wenn die Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes
größer als ein vorgegebener Drehzahlwert ist. Diese vorgegebene
Drehzahlschwelle kann beispielsweise bei 800 Umdrehungen/Minute
liegen und liegt damit über der Leerlaufdrehzahl.
Die Positionscharakteristik des zweiten Funktionsgebers
für den Rückwärtsgang und/oder den Vorwärtsgang mit
kleinstem Verhältnis der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl
kann entsprechend eingeschaltet werden, wenn die Abtriebsdrehzahl
und damit die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
über einem vorgegebenen Wert liegt. Dieser Wert kann
beispielsweise so gewählt sein, daß er einer Fahrgeschwindigkeit
von mehr als 15 km pro Stunde entspricht.
Eine weitere Verbesserung bringt ein dritter Funktionsgeber,
dessen Positionscharakteristik der Positionscharakteristik
des ersten, auf die Motordrehzahl ansprechenden
Funktionsgebers überlagert wird. Die Programmsteuerung
schaltet den dritten Funktionsgeber zusätzlich
zu dem ersten Funktionsgeber ein, wenn die Abtriebsdrehzahl
des Schaltgetriebes größer als ein vorgegebener Wert
ist, zugleich ein Vorwärtsgang mit einem Verhältnis von
Abtriebsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes
größer als das kleinste Verhältnis der Vorwärtsgänge eingeschaltet
ist und darüber hinaus die Eingangsdrehzahl des
Schaltgetriebes kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Der dritte Funktionsgeber verkürzt unnötig lange Schleifzeiten
beim Anfahren. Darüber hinaus wird beim langsamen
Fahren in den höheren Gängen die Kupplung nach dem Gangwechsel
kontinuierlich eingerückt, selbst wenn die Motordrehzahl
nicht durch Gasgeben beschleunigt wird.
Die Programmsteuerung schaltet den dritten Funktionsgeber
unabhängig von dem eingestellten Gang nach Ablauf einer
vorgegebenen Zeitspanne zusätzlich zum ersten Funktionsgeber
ein. Diese Maßnahme verhindert zu langsames Einrücken
der Kupplung beim Anfahren am Berg oder aus dem Stand, wenn
nur wenig beschleunigt wird und die Kupplung durch langen
Schleifbetrieb thermisch belastet würde. Da die Kupplung
mit steigender Anfahrdrehzahl thermisch stärker belastet
wird, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Zeitspanne, nach
der die Programmsteuerung den dritten Funktionsgeber einschaltet,
abhängig vom Quadrat der Motordrehzahl vorgegeben
wird.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer automatischen
Kupplungs-Betätigungsvorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines die Kupplung zeitabhängig
mit vorgegebener Einrückgeschwindigkeit einkuppelnden
Funktionsgebers und
Fig. 3a und b Zeitdiagramme zur Erläuterung des Funktionsgebers
nach Fig. 2.
In Fig. 1 treibt ein Motor 1 eines Kraftfahrzeugs über
eine Reibscheiben-Trockenkupplung 3 ein Mehrganggetriebe 5,
dessen Gänge über einen Gangschalthebel 7 oder über eine
nicht dargestellte Servosteuerung geschaltet werden. Die
Kupplung 3 ist herkömmlich ausgebildet und wird von nicht
dargestellten Federn normalerweise eingerückt gehalten. Mit
einem Betätigungsorgan 9 der Kupplung ist ein Servoantrieb
11 verbunden, der die Ist-Position des Betätigungsorgans 9
entsprechend einem über eine Leitung 13 aus einer allgemein
mit 15 bezeichneten Programmsteuerung zugeführten Sollwert-
Signal auf eine Soll-Position einstellt. Der Servoantrieb
11 umfaßt z. B. einen Elektromotor, der die Ist-Position des
Betätigungsorgans 9 abhängig vom einen Sollwert-Istwert-
Vergleich steuert.
Zum Ausrücken der Kupplung 3 wird dem Servoantrieb 11 über
einen elektronischen, steuerbaren Umschalter 17 aus einer
Signalquelle 19 ein Sollwert-Signal zugeführt, welches das
Betätigungsorgan 9 in die Auskuppelposition der Kupplung 3
bewegt. Der Umschalter 17 wird von einer Auskuppelsteuerung
21 gesteuert, die auf mehrere Auskuppelbedingungen anspricht,
wie dies z. B. in der deutschen Patentanmeldung P 30 28 250
erläutert ist. Auskuppelbedingungen sind beispielsweise die
Betätigung eines an dem Gangschalthebel 7 angeordneten
Schaltkontakts, der den Gangwechsel einleitet oder aber das
Absinken der Motordrehzahl n unter einen vorgegebenen Drehzahlwert
beim Abbremsen des Fahrzeugs. Die Motordrehzahl n
wird mittels eines Drehzahlgebers 23 erfaßt. Entsprechende
Signalgeber für die Auskuppelbedingungen sind an Eingänge
25 der Auskuppelsteuerung 21 angeschlossen. Sofern eine
der Auskuppelbedingungen erfüllt ist, schaltet die Auskuppelsteuerung
21 den Umschalter 17 in seine erste, die
Signalquelle 19 mit der Leitung 13 verbindende Stellung,
wodurch der Servoantrieb 11 die Kupplung 3 rasch und vollständig
auskuppelt.
Der Einkuppelvorgang wird beim Anfahren aus dem Stand abhängig
von der mittels des Drehzahlgebers 23 erfaßten Motordrehzahl
n gesteuert. Der Drehzahlgeber 23 gibt vorzugsweise
zeitlich kurz verzögert ein drehzahlproportionales
Signal an einen ersten Funktionsgeber 27 der Programmsteuerung
15 ab. Das Ausgangssignal des ersten Funktionsgebers
27 ändert sich drehzahlabhängig, und wird über eine Summierstufe
29 über die zweite Stellung des Umschalters 17 dem
Servoantrieb 11 zugeführt. Die Auskuppelsteuerung 21 schaltet
den Umschalter 17 in die zweite Stellung, wenn keine
der Auskuppelbedingungen erfüllt ist, womit die Kupplung 3
beim Gasgeben und damit bei der Erhöhung der Motordrehzahl
entsprechend der von dem ersten Funktionsgeber 27 vorgegebenen
Kupplungsweg-Drehzahl-Charakteristik eingekuppelt
wird. Der Einkuppelvorgang verläuft, wie in Fig. 1 durch
eine schematische Figur bei 27 dargestellt ist, wie folgt:
Mit der beim Gasgeben zunehmenden Motordrehzahl n gibt der
Funktionsgeber 27 bei Überschreiten einer vorgegebenen
Motordrehzahl ein sprunghaft sich änderndes Positions-
Sollwertsignal s ab, daß den Servoantrieb 11 rasch in eine
Position beginnender Drehmomentübertragung steuert. Bei
weiter anwachsender Motordrehzahl n wird ein der Motordrehzahl
beispielsweise direkt proportionales Positions-Sollwertsignal
abgegeben, dem der Servoantrieb 11 folgt und
das Betätigungsorgan 9 entsprechend verstellt. Der Schleifbereich
der Kupplung 3 bis zum vollständigen Einrücken
wird damit motordrehzahlabhängig durchlaufen.
Beim Gangwechsel während der Fahrt kann das drehzahlabhängige
Einrücken der Kupplung zu ruckartigem Beschleunigen
oder Verzögern des Fahrzeugs führen. In diesen Einkuppelsituationen
wird das Einrücken der Kupplung von einem
zweiten Funktionsgeber 31 abhängig von der Drehzahl N
der Eingangswelle des Getriebes 5 gesteuert. Die Eingangsdrehzahl
des Getriebes 5 kann mittels eines Drehzahlgebers
umittelbar erfaßt werden oder, was aus konstruktiven
Gründen vielfach erwünscht ist, aus der Abtriebsdrehzahl
des Getriebes 5, insbesondere der Abtriebsdrehzahl des
Tachometers durch Multiplikation mit einem dem Übersetzungsverhältnis
von Eingangsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl entsprechenden
Faktor abgeleitet wird. In Fig. 1 wird der Auskuppelsteuerung
21 über eine Leitung 33 ein der Abtriebsdrehzahl
proportionales Signal eines Drehzahlgebers 35
zugeführt. Eine Leitung 37 liefert der Auskuppelsteuerung
21 Signale, die dem eingelegten Gang des Getriebes 5 entsprechen.
Der Funktionsgeber 31 steuert über die Summierstufe
29 und den Umschalter 17 den Servoantrieb 11 anstelle
des Funktionsgebers 27, wenn die Eingangsdrehzahl N des
Getriebes 5 über einem vorgegebenen Drehzahlwert, beispielsweise
800 Umdehungen pro Minute, liegt. Der Funktionsgeber
31 gibt mehrere zeitabhängige Geschwindigkeitsprogramme
vor, die, wie bei 31 schematisch dargestellt ist, den Positions-
Sollwert s für den Servoantrieb 11 abhängig von der
Zeit t vorgeben. Diese Geschwindigkeitsprogramme oder Positionscharakteristika
sind so bemessen, daß der Schleifbereich
der Kupplung 3 langsam durchlaufen wird, wenn die
Motordrehzahl n kleiner als die Eingangsdrehzahl N des Getriebes
5 ist, wohingegen der Schleifbereich der Kupplung
3 rasch durchlaufen wird, wenn die Motordrehzahl n größer
als die Eingangsdrehzahl N ist. Bei Motordrehzahlen n kleiner
als der Eingangsdrehzahl N wird das Fahrzeug beim Einrücken
der Kupplung gebremst, so daß das Einrücken weich
erfolgt. Bei größerer Motordrehzahl n als der Eingangsdrehzahl
N wird das Fahrzeug analog dem Gasgeben beschleunigt,
ohne daß es jedoch zu "Drehzahlüberschwingen" während des
Gangwechselns kommt.
Die Einkuppelgeschwindigkeit des Funktionsgebers 31 wird
zusätzlich abhängig von dem eingelegten Gang gesteuert.
Das Einkuppeln erfolgt am schnellsten im größten Gang, in
dem das Verhältnis der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl
am größten ist und sich ruckartige Änderungen des von
der Kupplung übertragenen Drehmoments am wenigsten auf
das Fahrzeug auswirken. In den unteren Gängen wird entsprechend
langsamer eingekuppelt.
Während der Funktionsgeber 31 unabhängig vom Funktionsgeber
27 den Servoantrieb 11 steuert, kann für bestimmte Anfahrsituationen
ein dritter Funktionsgeber 39 vorgesehen sein,
dessen Positions-Sollwertsignale entsprechend einem zeitabhängig
vorgegebenen Geschwindigkeitsprogramm bzw. einer
zeitabhängigen Positionscharakteristik der Positionscharakteristik
des Funktionsgebers 27 überlagert wird. Mit Hilfe
des Funktionsgebers 39 werden lange Schleifzeiten der Kupplung
beim langsamen Anfahren verhindert. Beim langsamen
Anfahren steigt die Motordrehzahl nur langsam an, womit der
Funktionsgeber 27 die Kupplung nur langsam einrückt. Der
Funktionsgeber 39 sorgt in diesen Situationen dafür, daß
die Kupplung mit vorgegebener Einrückgeschwindigkeit kontinuierlich
eingerückt wird. Der Funktionsgeber 39 wird von
der Auskuppelsteuerung 21 eingeschaltet, wenn der zweite
oder ein höherer Gang eingeschaltet ist und die Abtriebsdrehzahl
des Getriebes 5 einen, beispielsweise einer Fahrgeschwindigkeit
von wenigstens 2 km pro Stunde, entsprechenden
Wert überschreitet und darüber hinaus die Eingangsdrehzahl
N unter dem vorstehend erläuterten vorgegebenen
Wert verbleibt, also beispielsweise kleiner als 800 Umdrehungen
pro Minute ist.
Ähnliche Kupplungssituationen, die zu thermischen Schäden
an der Kupplung 3 führen können, können beim Anfahren am
Berg oder durch bewußtes Schleifenlassen der Kupplung durch
entsprechende Betätigung des Gaspedals entstehen. Um dies
zu verhindern, ist vorgesehen, daß die Auskuppelsteuerung
21 den Funktionsgeber 39 nach einer vorgegebenen Zeitspanne,
beispielsweise 15 Sekunden, einschaltet und so das Einrücken
der Kupplung veranlaßt. Diese Zeitspanne kann variiert
werden, insbesondere in Abhängigkeit von der Motordrehzahl,
da die thermische Belastung der Kupplung mit steigender
Motordrehzahl wächst. Geeignet ist z. B. eine von der Motordrehzahl
quadratische Abhängigkeit der Einschaltverzögerung.
Ein typisches von der Auskuppelsteuerung 21 vorgegebenes
Kupplungsprogramm genügt folgenden Bedingungen:
Auskuppeln: Gangschalthebel 7 betätigen oder Motordrehzahl n kleiner 500 Umdrehungen/Minute oder 2. bzw. höherer Gang eingelegt und Fahrgeschwindigkeit kleiner 2 km/h oder Gaspedal nicht betätigt bei eingeschalteter Freilauffunktion und eingelegtem 2. bzw. höheren Gang.
Anfahrprogramm des Funktionsgebers 27, wenn der 1. Gang bzw. der Rückwärtsgang
Anfahrprogramm des Funktionsgebers 39 zusätzlich zum Anfahrprogramm des Funktionsgebers 27, wenn der 2. oder ein höherer Gang eingelegt ist und die Fahrgeschwindigkeit größer 2 km/h und die Eingangsdrehzahl N kleiner als 800 Umdrehungen pro Minute ist oder wenn der 1. Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist und nach dem Einschalten des Funktionsgebers 27 15 Sekunden verstrichen sind.
Auskuppeln: Gangschalthebel 7 betätigen oder Motordrehzahl n kleiner 500 Umdrehungen/Minute oder 2. bzw. höherer Gang eingelegt und Fahrgeschwindigkeit kleiner 2 km/h oder Gaspedal nicht betätigt bei eingeschalteter Freilauffunktion und eingelegtem 2. bzw. höheren Gang.
Anfahrprogramm des Funktionsgebers 27, wenn der 1. Gang bzw. der Rückwärtsgang
Anfahrprogramm des Funktionsgebers 39 zusätzlich zum Anfahrprogramm des Funktionsgebers 27, wenn der 2. oder ein höherer Gang eingelegt ist und die Fahrgeschwindigkeit größer 2 km/h und die Eingangsdrehzahl N kleiner als 800 Umdrehungen pro Minute ist oder wenn der 1. Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist und nach dem Einschalten des Funktionsgebers 27 15 Sekunden verstrichen sind.
Schaltprogramm des Funktionsgebers 31, wenn der 1. Gang
oder der Rückwärtsgang eingelegt ist und die Fahrgeschwindigkeit
mehr als 15 km/h beträgt oder wenn der 2. oder ein
höherer Gang eingelegt ist und die Eingangsdrehzahl N des
Getriebes 5 mehr als 800 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines in der Schaltung
nach Fig. 1 verwendbaren Funktionsgebers 31. An einem Eingang
41 wird ein Impulssignal zugeführt, dessen Frequenz
der Abtriebsdrehzahl V des Getriebes 5 proportional ist.
Das Signal wird über einen Frequenz-Spannungs-Wandler 43
dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers
45 zugeführt, dessen Verstärkung zur Bildung eines der
Eingangsdrehzahl N des Getriebes 5 proportionalen Spannung
entsprechend den Übersetzungsstufen des Getriebes einstellbar
ist. An den invertierenden Eingang des Opertionsverstärkers
45 ist hierzu herkömmlich ein zum Ausgang führender
Gegenkopplungswiderstand 47 sowie mehrere
durch gesonderte Widerstände einschaltbare, nach Masse führende
Widerstände 49, 51, 53, 55 angeschlossen. Das Verhältnis
des Widerstands 47 zu den einzelnen Widerständen
49 bis 55 ist abhängig von den Übersetzungsverhältnissen
der einzelnen Gänge gewählt. Der Schalter SR ist bei eingelegtem
Rückwärtsgang geschlossen; die Schalter S₁, S₂ und
S₃ werden bei Einlegen des 1. bis 3. Gangs geschlossen.
Sofern weitere Gänge vorhanden sind, sind zusätzliche
Schalter und Widerstände vorzusehen. Am Ausgang des Operationsverstärkers
45 ist ein der Eingangsdrehzahl N des
Getriebes proportionales Signal verfügbar. Ein Komparator
57 vergleicht das der Eingangsdrehzahl N proportionale
Signal mit einem der Motordrehzahl n proportionalen Signal,
welches über einen Frequenz-Spannungs-Wandler 59 seinem
invertierenden Eingang zugeführt wird. Der Komparator
57 steuert einen elektronischen Schalter 61, der geschlossen
ist, wenn die Motordrehzahl n größer oder gleich der
Eingangsdrehzahl N des Getriebes 5 ist. Ist die Motordrehzahl
n kleiner, so ist der Schalter 61 geöffnet.
Der Schalter 61 ist in einen ersten Ladekreis eines Kondensators
63 geschaltet, der über einen zweiten Ladekreis
bei ausgerückter Kupplung auf einen vorgegebenen Anfangsspegel
Emin (Fig. 3a, b) aufgeladen wird. Der zweite Ladekreis
umfaßt einen elektronischen Schalter 65, der bei Vorlegen
einer der Auskuppelbedingungen von der Auskuppelsteuerung 21
geschlossen wird und den Kondensator 63 mit einer einstellbaren
Spannungsquelle 67, beispielsweise in Form eines
Potentiometers, verbindet. Ein elektronischer Schalter 69
verbindet über einen Ladewiderstand 71 den Kondensator 63
mit einer zweiten einstellbaren Spannungsquelle 73, über
die er auf einen Spannungspegel Emax aufgeladen wird, wenn
die Auskuppelsteuerung 21 zum Einschalten des Funktionsgebers
31 den Schalter 69 schließt.
Dem Widerstand 71 sind über den Schalter 61 mehrere Widerstände
75, 77, 79 parallel geschaltet, von denen jeder über
einen zusätzlichen, in Serie geschalteten Schalter SR/1,
S₂ bzw. S₃ usw. eingeschaltet werden kann. Die Schalter
SR/1, S₂, S₃ werden abhängig von dem eingelegten Gang des
Getriebes 5 geschlossen und legen die Zeitkonstante fest,
mit der der Kondensator 63 ausgehend vom Spannungspegel Emin
auf den Spannungspegel Emax aufgeladen wird. Dem Widerstand
71 ist ferner ein weiterer Widerstand 81 über einen
Schalter S parallel geschaltet, der beim Einlegen des 2.
oder eines höheren Gangs geschlossen ist und der ebenfalls
die Ladezeitkonstante des Kondensators 63 beeinflußt. Die
Widerstände 75, 77, 79 und 81 sind so bemessen, daß sich in
den einzelnen Gängen unterschiedliche Anstiegsgeschwindigkeiten
des Spannungspegels des Kondensators 63 ergeben. Ein
mit dem Kondensator 63 verbundener Verstärker 83 liefert
das Ausgangssignal des Funktionsgebers 31 an die Summierstufe
29 bzw. den Umschalter 17.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel bei einem 5-Gang-
Getriebe wurden die Widerstände so bemessen, daß der Schleifbereich
in den Einkuppelzeiten gemäß folgender Tabelle
durchlaufen wurde:
Vorteil der getrennten Justierung von Emin und Emax ist,
daß das Geschwindigkeitsprogramm, welches nach einer
exponentiellen Zeitfunktion die Kupplung einrückt, so
justiert werden kann, daß die Einkuppelgeschwindigkeit
in einer Einrückposition, in der die Kupplung nahezu geschlossen
ist, also große Drehmomente zu übertragen hat,
verlangsamt wird. Wie der
Verlauf des Spannungspegels an dem Kondensator 63 in
Abhängigkeit von der Zeit t in Fig. 3a und b zeigt,
ist der zeitliche Verlauf des Spannungspegels im
Bereich des die Kupplung vollständig einrückenden Pegels
Eein stärker gekrümmt, wenn der maximale Spannungspegel
Emax näher an den Pegel Eein herangerückt wird. Durch
Variation des Pegels Emax kann damit die Einkuppelzeit
im Bereich großer Drehmomentübertragung variiert werden.
Die einstellbaren Spannungsquellen 73 und 67 können in
bestimmten Anwendungsfällen auch durch Festwiderstände
oder dergleichen ersetzt sein.
Die Schaltung der Fig. 1 und 2 kann in Digitalform, insbesondere
in Form eines Mikroprozessors verwirklicht sein.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg
zwischen Motor (1) und Schaltgetriebe (5) eines
Kraftfahrzeugs angeordneten Reibungskupplung (3), deren Betätigungsorgan
(9) von einer steuerbaren Antriebsvorrichtung (11)
zwischen einer Auskuppelposition, bei der die Kupplung (3)
drehzahlunabhängig ausgekuppelt ist, und einer Einkuppelposition,
bei der die Kupplung (3) vollständig eingekuppelt ist,
bewegbar ist, wobei die Position des Betätigungsorgans (9) im
Bereich (Schleifbereich) zwischen einer Position beginnender
Drehmomentübertragung und der Einkuppelposition von einer auf
die Motordrehzahl ansprechenden, den Einkuppelbetrieb der Antriebsvorrichtung
(11) steuernden Programmsteuerung (15) nach
einer mittels eines Funktionsgebers (27) vorgegebenen Positionscharakteristik
als Funktion der Motordrehzahl (n) einstellbar
ist und die Programmsteuerung (15) einen zweiten, die
Position des Betätigungsorgans (9) unabhängig von dem ersten,
auf die Motordrehzahl (n) ansprechenden Funktionsgeber (27)
steuernden Funktionsgeber (31) aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Funktionsgeber (31)
mehrere das Betätigungsorgan (9) als Funktion der Zeit unterschiedlich
rasch über den Schleifbereich hinweg verstellende
Positionscharakteristika vorgibt und daß die Programmsteuerung
(15) abhängig von der Motordrehzahl (n) und der
Drehzahl (N) der Eingangswelle des Schaltgetriebes (5) eine
vergleichsweise raschere Positionscharakteristik einschaltet,
wenn die Motordrehzahl (n) größer als die Eingangsdrehzahl
(N) des Schaltgetriebes (5) ist und eine vergleichsweise langsamere
Positionscharakteristik, wenn die Motordrehzahl (n)
kleiner als die Eingangsdrehzahl (N) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rechenschaltung (45-55) zur
Ermittlung der Eingangsdrehzahl (N) des Schaltgetriebes
(5) ein der Drehzahl der Abtriebswelle des Schaltgetriebes
(5) proportionales Signal eines Drehzahlgebers
(35) mit einem abhängig von der Gangschaltstellung des
Schaltgetriebes (5) vorgegebenen, das Verhältnis von
Eingangsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl des Schaltgetriebes
(5) repräsentierenden Faktor multipliziert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Programmsteuerung (15) zumindest
bei Motordrehzahlen größer als der Eingangsdrehzahl
des Schaltgetriebes (5) auf die Gangschaltstellung
des Schaltgetriebes (5) anspricht und für die
einzelnen Gangschaltstellungen oder für Gruppen von
Gangschaltstellungen unterschiedliche Positionscharakteristika
des zweiten Funktionsgebers (31) einschaltet,
wobei mit wachsendem Verhältnis der Abtriebsdrehzahl
zur Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes (5) raschere
Positionscharakteristika eingeschaltet werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß für Eingangsdrehzahlen des Schaltgetriebes
(5) größer als ein vorgegebener Drehzahlwert
jeder Vorwärts-Gangschaltstellung mit Ausnahme der Vorwärts-
Gangschaltstellung mit dem kleinsten Verhältnis
der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl eine gesonderte
Positionscharakteristik des zweiten Funktionsgebers
(31) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Programmsteuerung (15) eine
dem Rückwärtsgang und/oder dem Vorwärtsgang mit kleinstem
Verhältnis der Abtriebsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl
zugeordnete Positionscharakteristik des zweiten
Funktionsgebers (31) einschaltet, wenn ein der Abtriebsdrehzahl
des Schaltgetriebes (5) proportionales Signal
eines Drehzahlgebers (35) über einem vorgegebenen Wert
liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Funktionsgeber einen
an eine Ladeschaltung (73) angeschlossenen Kondensator
(63) und ein in Stufen von der Programmsteuerung (15)
schaltbares Widerstandsnetzwerk (71, 75-79, 81) in
der Ladeschaltung oder einer Entladeschaltung aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Programmsteuerung (15) einen
dritten, die Position des Betätigungsorgans (9) unabhängig
von dem ersten Funktionsgeber (27) steuernden
Funktionsgeber (39) aufweist, der eine das Betätigungsorgan
(9) als Funktion der Zeit über den Schleifbereich
hinweg verstellende, der Positionscharakteristik des
ersten Funktionsgebers (27) überlagerte Positionscharakteristik
vorgibt und daß die Programmsteuerung
(15) auf ein der Drehzahl der Abtriebswelle des Schaltgetriebes
(5) proportionales Signal eines Drehzahlgebers
(35) sowie auf die Vorwärts-Gangschaltstellung
des Schaltgetriebes (5) anspricht und den dritten Funktionsgeber
(39) zusätzlich zum ersten Funktionsgeber
(25) einschaltet, wenn die Abtriebsdrehzahl des Schaltgetriebes
(5) größer als ein vorgegebener Wert ist und
ein Vorwärtsgang mit einem Verhältnis von Abtriebsdrehzahl
zu Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes (5) größer
als das kleinste Verhältnis der Vorwärtsgänge eingeschaltet
ist und die Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes
(5) kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Programmsteuerung (15) den
dritten Funktionsgeber (39) nach Ablauf einer vorgegebenen
Zeitspanne nach Einschalten des ersten Funktionsgebers
(27) zusätzlich einschaltet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die vorgegebene Zeitspanne
abhängig vom Quadrat der Motordrehzahl ändert.
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