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Kupplungssteuerungsregelventil mit Füllen-Beendet-Erkennung - Dokument DE102006040364A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006040364A1 19.04.2007
Titel Kupplungssteuerungsregelventil mit Füllen-Beendet-Erkennung
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Gunderson, Joel H., Canton, Mich., US;
Moorman, Steven P., Dexter, Mich., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 29.08.2006
DE-Aktenzeichen 102006040364
Offenlegungstag 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse F16D 48/02(2006.01)A, F, I, 20061212, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Drehmomentübertragungsregelsystem verwendet einen Ventilmechanismus, der einen Fluiddruck von einer Druckquelle gesteuert an einen Drehmomentübertragungsmechanismus zum Einrücken und Ausrücken desselben verteilt. Dem Ventilmechanismus ist ein Drucksensormechanismus zugeordnet, der ein Steuersignal an das elektronische Steuermodul (ECM) verteilt, um das ECM über den Arbeitszustand des Drehmomentübertragungsmechanismus zu informieren. Ein Ventilmechanismus stellt ein erstes Drucksignal während des Ausrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus, ein zweites Drucksignal während des Befüllungszeitraums des Drehmomentübertragungsmechanismus und ein drittes Signal während des vollständig eingerückten Zustands des Drehmomentübertragungsmechanismus zur Verfügung.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft Druckfüllsteuerungsventile und insbesondere Druck- und Füllsteuerungsventile in Automatikgetrieben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Automatische Leistungsschaltgetriebe umfassen normalerweise mehrere Schaltsteuerungsventile, die einen Druck an die und von der Anwendungskammer eines Getriebekupplungskolbens liefern. Die Ventile sind mit einer Druckquelle und mit einer Steuersignalquelle verbunden. Die Steuersignalquelle wird das Ventil öffnen, um mit dem Füllen der Kupplung zu beginnen, und das Ventil wird sich vollständig öffnen, um es dem Fluid zu erlauben, in die Kolbenkammer zu strömen. Das Fluid in der Kolbenkammer wird anfänglich die Kupplungsrückholfeder zusammenpressen, was eine Reaktion auf den Kupplungsdruck auslösen wird, und nach dem Kontaktieren der Kupplungsscheibe wird der Kupplungsdruck schnell ansteigen, und das Steuerungsventil wird mit einem Regelprozess beginnen, in dessen Verlauf der Druck innerhalb der Kupplung bei einem gewünschten Pegel gehalten wird, der im Allgemeinen niedriger als der volle Systemdruck ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kupplungsregelventil zu schaffen.

Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert das Kupplungsregelventil in Ansprechen auf ein Steuersignal Fluiddruck von einer Druckquelle an eine Kupplungsanwendungskammer.

Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Regelventil einen damit verbundenen Drucksensor auf, der einem elektronischen Steuermodul (ECM für electronic control module), welches den Signaldruck bereitstellt, eine Rückmeldungsfunktion zur Verfügung stellt.

Bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drucksensor während eines ersten Abschnitts der Kupplungsbetätigung, bei dem die Kupplungsanwendungskammer anfänglich mit Fluid gefüllt wird und die Feder dagegen arbeitet, entlastet, wodurch er ein erstes Signal an das elektronische Steuermodul sendet.

Bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steigt der Druck in der Kupplungskammer bei Beendigung des Zusammendrückens der Feder und beginnendem Eingriff der Kupplungsscheiben durch den Kupplungskolben deutlich an, und der Fluiddruck in dem Drucksensor steigt entsprechend, wodurch signalisiert wird, dass die Kupplungskammer gefüllt ist und der Kupplungseingriff beginnt.

Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird während des Kupplungsfüllvorgangs ein Signal von dem Regelventil an den Drucksensor gesandt, um einen Druckpegel bei dieser Einrichtung zu kennzeichnen, wodurch signalisiert wird, dass das Befüllen der Kupplungskammer begonnen hat.

Bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt das Kupplungsregelventil die Regelstellung, bei der der Druck innerhalb des Füllkreises durch den Drucksensor detektiert wird, bei einem Pegel an, der niedriger ist als der Druckpegel beim Füllen der Kupplung.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Diagrammdarstellung einer Kupplungssteuerungsvorrichtung mit einem Regelventil und einem herkömmlichen Drehmomentübertragungsmechanismus.

2 ist eine Ansicht ähnlich 1, wobei der Arbeitsschritt des Kupplungseingriffs begonnen hat.

3 ist eine Ansicht ähnlich 2, wobei die Betätigung der Kupplung abgeschlossen ist.

4 ist eine Diagrammdarstellung einer alternativen Ausführungsform, die das Kupplungssteuerungssystem in dem ausgekuppelten Zustand zeigt.

5 ist eine Darstellung, welche die Kupplungssteuerungsvorrichtung in einem Füllzustand vor dem Eingriff des Kolbens mit den Reibscheiben zeigt.

6 ist eine Ansicht ähnlich 4, die das Kupplungssteuerungssystem in einem vollständig angewandten Zustand zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist in 1 ein Drehmomentübertragungsregelungs- und -steuersystem 10 dargestellt, das ein Regelventil 12 und einen Drehmomentübertragungsmechanismus 14 aufweist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 14 umfasst einen Anwendungskolben 16, der in einer Anwendungskammer 18 gleitend angeordnet ist und durch eine Rückholfeder 20 in eine Richtung gezwungen wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 14 umfasst auch mehrere Reibscheiben 22, die mit einem Gehäuse 24 antreibend verbunden sind, und mehrere dazwischen liegende Scheiben 26, die mit einem Wellenelement 28 antreibend verbunden sind.

Das Regelventil 12 umfasst einen Ventilkolben 30, der in einer Ventilbohrung 32 gleitend angeordnet ist und innerhalb der Ventilbohrung 32 durch eine Rückholfeder 34 nach links gezwungen wird. Der Ventilkolben 30 weist drei Stege 36, 38 und 40 mit gleichem Durchmesser und einen Steg 42 mit großem Durchmesser auf, der entweder einstückig mit den Stegen 36, 38 und 40 ausgebildet oder als Ventilstopfen separat sein kann. Der Ventilsteg 38 liegt in der Mitte zwischen den Ventilstegen 36 und 40 und weist eine konische Fläche 44 auf.

Die Ventilbohrung 32 ist ein Teil eines Ventilkörpers 46, der einen Steuersignaldurchgang 48, einen Kupplungseinspeisedurchgang 50, einen Versorgungsdurchgang 52, einen Druckschalter- oder Sensorsteuerungsdurchgang 54 und mehrere Auslassdurchgänge 56 aufweist. Der Signaldurchgang 48 steht in Verbindung mit einem herkömmlichen elektronischen Steuermodul (ECM) 58, das eine Druckquelle und einen vorprogrammierbaren digitalen Computer umfasst. Dies sind wohlbekannte Einrichtungen, die beim Steuern von Leistungsgetrieben verwendet werden.

Der Kupplungseinspeisedurchgang 50 steht mit der Drehmomentübertragungsanwendungskammer 18 in Verbindung. Der Versorgungsdurchgang 52 steht wie der Drucksensordurchgang 54 mit dem elektronischen Steuermodul 58 in Verbindung. Ein Rückmeldungsdurchgang 60 steht mit einer Kammer 62 in Verbindung, in welcher die Feder 34 angeordnet ist. Der Rückmeldungsdurchgang 60 steht auch mit dem Kupplungseinspeisedurchgang 50 in Verbindung. Daher ist der Druck in der Kammer 62 gleich dem Druck in der Kammer 18.

Der Zustand des Drehmomentübertragungsmechanismus 14 in 1 ist in einem ausgerückten Stadium, so dass der Fluiddruck in der Kammer 18 im Wesentlichen Null ist. Es kann jedoch ein leichter Druck wie z.B. 13790 oder 20684 Pa (2 oder 3 psi) in der Kammer enthalten sein, um sicherzustellen, dass die Durchgänge gefüllt bleiben, wenn die Kupplung ausgerückt ist. Es wird auch darauf hingewiesen, dass der Versorgungsdurchgang 52 im inaktiven oder ausgerückten Stadium mit dem Druckschalterdurchgang 54 in Verbindung steht, so dass ein Signal, das gleich dem Versorgungsfülldruck ist, durch das ECM 58 übertragen wird, um zu signalisieren, dass das Kupplungssystem ausgerückt ist.

In 2 wurde ein Steuersignal an den Durchgang 48 ausgegeben, der auf das Ende des Stegs 42 wirken wird, wodurch der Ventilkolben 30 nach rechts gegen die Feder 34 gezwungen wird. Der Ventilsteg 42 weist einen Bereich A1 auf, und der Steg 40 weist einen Rückmeldungssteg gleich dem Bereich A2 auf. Wenn der Ventilkolben 30 vollständig nach rechts gegen die Feder 34 bewegt ist, wird ein Fluid in dem Versorgungsdurchgang 52 vollständig an den Kupplungseinspeisedurchgang 50 übertragen, und der Drucksensordurchgang 54 ist mit dem Auslassdurchgang 56 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Fluiddruck von dem Ventil 12 an die Anwendungskammer 18 verteilt, und der Kolben 16 fängt an, sich nach rechts gegen die Rückholfeder 20 zu bewegen, was einen Druckaufbau innerhalb des Rückmeldungsdurchgangs 60 erzeugen wird.

Bei dem Füllvorgang bei Kammer 18 ist der Druck in dem Rückmeldungsdurchgang 60 nicht ausreichend, um den Druck in dem Durchgang 48 zu überwinden, der auf den Bereich A1 des Stegs 42 wirkt. Es wird darauf hingewiesen, dass während dieses Vorgangs der Druck in dem Drucksensordurchgang 54 mit einem Auslass verbunden ist und an der ECM 58 ein Niederdrucksignal auftritt, das anzeigt, dass das Befüllen der Kammer 18 begonnen hat.

In 3 hat das Fluid in der Kammer 18 den Kolben 16 gegen die Reibscheibe 22 bewegt, so dass in dem Durchgang 50 ein erhöhter Druck herrscht, wodurch der Druck in dem Rückmeldungsdurchgang 60 und der Druck, der auf den Bereich A2 des Ventilkolbens 30 wirkt, ansteigen. Wenn dies eintritt, wird der Druck im Durchgang 48, der auf den Bereich A1 des Ventilstegs 42 wirkt, durch den erhöhten Druck in dem Rückmeldungsdurchgang 60 ausgeglichen, so dass der Ventilkolben 30 eine Regelstellung einnehmen wird. Der Druck in dem Versorgungsdurchgang 52 wird an einen Druck in dem Drucksensordurchgang 54 und, mit einem gesteuerten Verhältnis, an den Kupplungseinspeisedurchgang 50 verteilt. Der Druck in dem Kupplungseinspeisedurchgang 50 erhöht sich, und der Druck in dem Sensordurchgang 54 erhöht sich ebenfalls. Der erhöhte Druck in dem Durchgang 54 wird an das ECM 58 übertragen, so dass das Steuerungsmodul alarmiert wird, dass das Ende des Befüllens aufgetreten ist und das Einrücken der Kupplung beginnt.

Bei vollem Eingriff wird das Ventil 12 den Druck in der Kammer 18 regeln, um die Kupplung bei dem gewünschten Drehmomentpegel in Eingriff zu halten, und der Druck in dem Durchgang 54 (der Schaltzustand ist derselbe, ob der Kupplungseingriff gehalten wird oder aus ist) bleibt bei dem Versorgungsdruckpegel.

Ein Drehmomentüberträgerregelsystem und -steuerung 100 umfasst einen Drehmomentübertragungsmechanismus 114 und die ECM und Drucksteuerungsquelle 58, wie in 4 gezeigt ist. Ein Steuerventil 112 weist einen Ventilkolben 130 auf, der mehrere Stege 132, 134 und 136 mit gleichem Durchmesser und einen Steg 138 mit großem Durchmesser aufweist, der entweder einstückig mit dem Steg 132 ausgebildet oder als ein getrennter Ventilstopfen ausgebildet sein kann. Der Ventilkolben 130 ist in einer Ventilbohrung 140 gleitend angeordnet, mit welcher mehrere Durchgänge verbunden sind, welche einen Versorgungsdurchgang 152 aufweist, der über eine Verengung 154 mit der Ventilbohrung 140 und durch einen Durchgang 156 ohne Verengung in dem Bereich des Ventilstegs 136 mit der Ventilbohrung 140 verbunden ist. Der Druck in dem Durchgang 152 wird durch die Verengung 154 durch einen Kupplungseinspeisedurchgang 158 in dem Bereich des Ventilstegs 134 verteilt.

Die Ventilbohrung 140 steht auch mit einem Kupplungseinspeisedurchgang 160 in Verbindung. Fluid in dem Kupplungseinspeisedurchgang 160 wird durch einen Rückmeldungsdurchgang 162 an eine Rückmeldekammer 164 verteilt, welche auf den Ventilsteg 136 wirkt, der einen Bereich von A2 aufweist. Der Ventilsteg 138 ist in der Ventilbohrung 140 gleitend angeordnet und steht mit einem Kupplungseingriffssignaldurchgang 168 in Verbindung, der von dem ECM 58 dahin verteilt wird. Ein Drucksensor 170 steht durch einen Durchgang 172 zwischen den Stegen 136 und 134 mit der Ventilbohrung 140 in Verbindung.

Das in 4 gezeigte Ventil 112 ist in der Kupplung-ausgerückt- oder Aus-Stellung, so dass der Fülldruck in dem Drehmomentübertragungsmechanismus 114 mit einem Auslassdurchgang 176 verbunden ist. Dieser Auslassdurchgang 176 kann einen darin aufrecht erhaltenen leichten Druck aufweisen, um sicherzustellen, dass der Durchgang 160 zu jeder Zeit mit Fluid gefüllt ist. Dieser ist jedoch nicht ausreichend, um die Kupplungsrückholfeder zu überwinden oder auch nur, um irgendeinen wesentlichen Druck in dem Rückmeldungsdurchgang 162 zu schaffen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck in dem Durchgang 172 gleich dem Druck in dem Kupplungseinspeisedurchgang 160, welcher im Wesentlichen Null ist, und der auf den Sensor 170 wirkende Druck, der von dem ECM 58 gemessen wird, zeigt an, dass der Drehmomentübertragungsmechanismus 114 ausgerückt ist.

Wenn es gewünscht ist, den Drehmomentübertragungsmechanismus 114 einzurücken, nimmt der Ventilkolben 130 aufgrund eines Drucks in dem Signaldurchgang 168, der auf den Bereich A1 des Ventilstegs 138 wirkt, die in 5 gezeigte Stellung ein. Der auf den Ventilsteg 138 wirkende Druck bewirkt, dass sich das Ventil nach rechts gegen eine Rückholfeder 178 in die in 5 gezeigte Stellung bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck in dem Durchgang 158 zwischen den Ventilstegen 132 und 134 an den Durchgang 160 verteilt, so dass das Befüllen des Drehmomentübertragungsmechanismus 114 beginnt. Der Druck in dem Durchgang 160, der durch den Rückmeldedurchgang 162 arbeitet, wirkt auf den Ventilbereich A2. Dieser ist jedoch nicht ausreichend, um den Druck zu überwinden, der auf den Bereich A1 wirkt. Daher nimmt der Ventilkolben 130 die gezeigte Vollhubstellung ein.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck in dem Durchgang 152 zwischen den Stegen 134 und 136 an den Durchgang 172 verteilt, was den Sensor 170 unter Druck setzt, wodurch das ECM 58 mit einem neuen Signal versorgt wird, das anzeigt, dass das Befüllen des Drehmomentübertragungsmechanismus 114 begonnen hat. Wenn die Füllzeitspanne endet, ist die Rückholfeder (Feder 20 in 1) zusammengedrückt, was es dem Kolben ermöglicht, die Reibscheiben in Eingriff zu bringen, der Druck in dem Durchgang 160 steigt an auf den Kupplungsarbeitsdruck, wodurch sich der Druck in der Rückmeldungskammer 164 erhöht, so dass der Druck, der auf den Bereich A2 wirkt, den Druck ausgleicht, der auf den Bereich A1 wirkt, und der Ventilkolben 130 bewegt sich in die in 6 dargestellte Regelstellung.

An dem Regelungspunkt wird der Druck in dem Durchgang 160 zwischen den Ventilstegen 134 und 136 an den Durchgang 172 verteilt, was an dem Sensor 170 einen Signaldruck zur Verfügung stellt. Der gemessene Druck ist niedriger als der Druck während des Füllvorgangs, und deshalb empfängt das ECM 58 ein Signal, das anzeigt, dass der Druck abgenommen hat und dass das Ende des Füllens eingetreten ist und dass die Kupplung vollständig eingerückt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Unterschied zwischen den die Drehmomentübertragung regelnden Steuerungssystemen 10 und 100 die Tatsache ist, dass die Rückmeldesensoren 170 in dem System 100 und 54 in dem System 10 verschiedene Steuersignale aufweisen.

In dem regelnden Steuerungssystem 10 ist der Rückmeldedruck in dem ausgerückten Zustand maximal, während des Füllvorgangs im Wesentlichen Null, und bei dem Kupplung-Gefüllt-Zustand wieder bei einem vollen Druckzustand. Auf diese Weise geht der gemessene Druck während dieses Vorgangs von einem Maximum zu einem Minimum zu einem Maximum. Bei dem regelnden Steuerungssystem 100 ist der Druck bei dem Sensor 170 im betätigungslosen oder ungefüllten Zustand im Wesentlichen Null, er steigt während des Füllzustands auf ein Maximum und wird in dem gefüllten oder eingerückten Zustand auf einen Zwischendruck reduziert, der gleich dem Kupplungsdruck ist. Auf diese Weise geht der Druck in dem Sensor 170 von einem Minimum zu einem Maximum zu einem Zwischenwert. Bei jedem System durchläuft der Druck an dem Sensor zwei Änderungen, eine während des Füllzustands und eine während des eingerückten Zustands. Bei dem in 4 dargestellten System weist der Sensordruck drei verschiedene Pegel auf, wodurch dem ECM angezeigt wird, dass drei unterschiedliche Pegel erreicht worden sind, während bei dem in 1 dargestellten System der Druck an dem Sensor sowohl im ausgerückten als auch im voll eingerückten Zustand im Wesentlichen maximal ist, während er während des Befüllungszeitraums entlastet oder im Wesentlichen Null ist. Beide diese Systeme liefern dem ECM 58 ausreichende Rückmeldebotschaften, um es dem Steuerungsmechanismus zu erlauben, das Getriebe richtig zu bedienen und den Bediener über jede Fehlfunktion, zu informieren, die auftreten könnte.


Anspruch[de]
Drehmomentübertragung regelnde Vorrichtung, die eine Druckquelle und ein elektronisches Steuerungsmodul aufweist, umfassend:

eine Kupplungsanwendungsregelventilvorrichtung zum Verteilen eines Fluiddrucks von einer Druckquelle an einen zu steuernden Drehmomentübertragungsmechanismus;

wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus einen ausgerückten Zustand, einen Befüllungszustand und einen angewendeten Zustand aufweist;

wobei der Steuermechanismus den Ventilmechanismus mit einem Signal versorgt, um einen ersten Arbeitszustand zu schaffen, während dem Fluiddruck während eines Befüllungszeitraums an eine Kupplungsanwendungskammer verteilt wird;

wobei dem Ventil ein Drucksensor zugeordnet ist, um von dort einen Messdruck zu empfangen und während des Befüllungszeitraums ein Steuersignal mit einem Pegel an die elektronische Steuerung zu verteilen;

wobei der Ventilmechanismus nach dem Befüllen der Kupplung, um den Drehmomentübertragungsmechanismus vollständig einzurücken, und dem Versorgen des elektronischen Steuermoduls mit dem gemessenen Druck während des Kupplung-Angewendet-Zustands in einer geregelten Stellung positioniert wird.
Drehmomentübertragung regelndes Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei ferner:

der gemessene Druck während des ausgerückten Zustands hoch ist, während des Befüllungszustands niedrig ist und während des angewendeten Zustands hoch ist.
Drehmomentübertragung regelndes Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei ferner:

der Sensordruck während des ausgerückten Zustands niedrig ist, während des Befüllungszustands hoch ist und während des eingerückten Zustands bei einem Zwischenpegel liegt.






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