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Dokumentenidentifikation DE102007003475A1 30.08.2007
Titel System und Verfahren zum Steuern des Einkuppelns eines Drehmomentübertragungsmechanismus
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Hagelskamp, Bryan H., Carmel, Ind., US;
Shultz, Jeffrey E., Zionsville, Ind., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 24.01.2007
DE-Aktenzeichen 102007003475
Offenlegungstag 30.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse F16H 61/04(2006.01)A, F, I, 20070504, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Steuersystem, das in der Lage ist, einen Drehmomentübertragungsmechanismus einzukuppeln, wobei das Steuersystem mindestens ein variables Magnetablassventil aufweist, das in der Lage ist, unter Druck gesetztes Fluid selektiv bereitzustellen, um mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln. Eine elektronische Steuereinheit wird auch zur Verfügung gestellt, um dem mindestens einen variablen Magnetablassventil eine Steuerung zur Verfügung zu stellen. Die elektronische Steuereinheit befiehlt dem variablen Magnetablassventil, das unter Druck gesetzte Fluid dem mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus für eine erste vorbestimmte Zeit bereitzustellen und anschließend das unter Druck gesetzte Fluid dem mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus für eine zweite vorbestimmte Zeit im Anschluss an die erste vorbestimmte Zeit im Wesentlichen nicht bereitzustellen. Die elektronische Steuereinheit befiehlt anschließend einen Zwischendruckpegel, um den Drehmomentübertragungsmechanismus in Einkupplung zu trimmen. Ein Verfahren zum Bereitstellen eines Einkuppelns an den Drehmomentübertragungsmechanismus wird auch zur Verfügung gestellt.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern des Einkuppelns eines Drehmomentübertragungsmechanismus für ein automatisch schaltbares Getriebe.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Im Allgemeinen umfassen automatisch schaltbare Getriebe eine Anzahl von Zahnradelementen und selektiv einkuppelbaren Reibungselementen (hier als Drehmomentübertragungsmechanismen bezeichnet), die gesteuert werden, um eines von mehreren Vorwärts-Übersetzungsverhältnissen zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes einzurichten. Die Antriebswelle ist durch eine Fluidkupplung, wie zum Beispiel einen Drehmomentwandler, mit einer Maschine gekoppelt und die Abtriebswelle ist durch einen Differential-Zahnradsatz mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt.

Ein Schalten von einem aktuell eingerichteten Übersetzungsverhältnis in ein neues Übersetzungsverhältnis beinhaltet in den meisten Fällen ein Auskuppeln eines Drehmomentübertragungsmechanismus (abgehender Drehmomentübertragungsmechanismus), der dem aktuellen Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist, und ein Einkuppeln eines Drehmomentübertragungsmechanismus (ankommender Drehmomentübertragungsmechanismus), der dem neuen Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Jede derartige Schaltung umfasst eine Vorbereitungs- oder Füllphase, während der eine Arbeitskammer des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus in Vorbereitung der Drehmomentübertragung mit unter Druck gesetztem Fluid gefüllt wird. Sobald bis zu einer vorbestimmten Menge gefüllt wurde, wird der an den Drehmomentübertragungsmechanismus gelieferte Fluiddruck abgesenkt, um ein weiches Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus zu ermöglichen.

Typischerweise wird die Füllphase ausgeführt, indem für eine empirisch ermittelte Füllzeit ein maximaler Druck für den ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus befohlen wird. Siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,707,789 von Downs et al., erteilt am 17. November 1987 und an den Rechtsinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen, welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Bei Downs et al. wird die Füllzeit für einen beliebigen gegebenen Drehmomentübertragungsmechanismus aus einer Nachschlagetabelle als Funktion des befohlenen Fülldrucks abzüglich des Rückholfederdrucks des Drehmomentübertragungsmechanismus erhalten und dann als Funktion der Fluidtemperatur angepasst, um Variationen der Fluidviskosität zu kompensieren. Im Betrieb werden dann die gespeicherten Füllzeiten auf der Grundlage der beobachteten Trägheitsphasenverzögerung adaptiv angepasst, um Fehlerquellen zu kompensieren, welche die Füllzeit beeinflussen. Ein ähnlicher Ansatz findet sich in dem US-Patent Nr. 5,216,606 von Lentz et al., erteilt am 1. Juni 1993 und an den Rechtsinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen, welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Bei Lentz et al. wird die Füllzeit durch eine Nachschlagetabelle auf der Grundlage der Pumpgeschwindigkeit ermittelt, die bezüglich der Effizienz und der Fluidviskosität kompensiert ist, und die ferner auf der Grundlage der Zeit seit der letzten Schaltung und eines hydraulischen Begrenzungsfaktors modifiziert ist.

Herkömmliche Verfahren zum Einkuppeln eines Drehmomentübertragungsmechanismus sehen eine Trimmphase im Anschluss an die Füllphase vor, um ein weiches Einkuppeln zu ermöglichen und die Schaltqualität zu verbessern. Die Trimmphase sorgt für einen gleichmäßigen Anstieg des Arbeitsdrucks des Drehmomentübertragungsmechanismus bei dem ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus. Druckvariationen oder eine Instabilität des Steuersystems während der Trimmphase können bzw. kann eine schlechte Schaltqualität verursachen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird ein elektrohydraulisches Steuersystem für ein automatisch schaltbares Getriebe zur Verfügung gestellt, das mindestens ein variables Magnetablassventil umfasst, das in der Lage ist, unter Druck gesetztes Fluid selektiv bereitzustellen, um mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln. Es wird auch eine elektronische Steuereinheit zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, das variable Magnetablassventil zu steuern. Die elektronische Steuereinheit ist ausreichend programmiert, um das variable Magnetablassventil zu steuern, um das unter Druck gesetzte Fluid dem Drehmomentübertragungsmechanismus für eine erste vorbestimmte Zeit bei einem hohen Druckpegel bereitzustellen. Anschließend befiehlt die elektronische Steuereinheit dem variablen Magnetablassventil, das unter Druck gesetzte Fluid dem Drehmomentübertragungsmechanismus für eine zweite vorbestimmte Zeit im Anschluss an die erste vorbestimmte Zeit im Wesentlichen nicht bereitzustellen.

Das variable Magnetablassventil kann mindestens ein Druckreglerventil modulieren, das in der Lage ist, das unter Druck gesetzte Fluid selektiv und variabel bereitzustellen, um den Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln. Die Steuereinheit kann ausreichend programmiert sein, um ferner das variable Magnetablassventil zu steuern, um das unter Druck gesetzte Fluid dem Drehmomentübertragungsmechanismus für eine dritte vorbestimmte Zeit im Anschluss an die zweite vorbestimmte Zeit bei einem niedrigeren Druckpegel bereitzustellen.

Es wird auch ein Verfahren zum Steuern eines automatisch schaltbaren Getriebes mit einem hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen mindestens eines variablen Magnetablassventils, das in der Lage ist, unter Druck gesetztes Fluid selektiv bereitzustellen, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln. Dem variablen Magnetablassventil wird befohlen, für eine erste vorbestimmte Zeit einen maximalen Druckwert abzugeben, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus im Wesentlichen zu füllen. Anschließend wird das variable Magnetablassventil für eine zweite vorbestimmte Zeit auf einen minimalen Druckwert befohlen. Schließlich wird das variable Magnetablassventil für eine dritte vorbestimmte Zeit auf einen Zwischendruckwert befohlen, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus in Eingriff zu trimmen.

Das Verfahren kann ferner ein Befehlen des variablen Magnetablassventils auf einen maximalen Druckwert im Anschluss an die dritte vorbestimmte Zeit umfassen, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus vollständig einzukuppeln. Das Verfahren kann auch ein Bereitstellen einer Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid und ein Ermitteln einer Zeit umfassen, die erforderlich ist, um die Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid nach der ersten vorbestimmten Zeit zu stabilisieren. Danach wird die Zeit, die erforderlich ist, um die Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid zu stabilisieren, der zweiten vorbestimmten Zeit im Wesentlichen gleichgesetzt.

Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein schematisches Schaltbild eines Fahrzeugantriebsstrangs, das ein beispielhaftes automatisch schaltbares Getriebe und ein elektrohydraulisches Steuersystem der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ist eine grafische Darstellung einer typischen Strategie zum Steuern des Einkuppelns eines ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus;

3 ist eine grafische Darstellung einer Strategie zum Steuern des Einkuppelns eines ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus, die ein Verfahren im Einklang mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und

4 ist eine grafische Darstellung im Flussdiagramm-Format, welche das Verfahren zum Einkuppeln eines ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus im Einklang mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit einem automatisch schaltbaren Mehrstufengetriebe beschrieben, das Planetenradsätze des Typs aufweist, der in dem US-Patent Nr. 4,070,927 von Polak beschrieben ist, und das ein elektrohydraulisches Steuersystem des Typs aufweist, der in dem US-Patent Nr. 5,601,506 von Long et al. beschrieben ist, die beide hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen werden. Dementsprechend wurden die hier in 1 gezeigten Zahnradsatz- und Steuerelemente stark vereinfacht, und weitere Informationen in Bezug auf die Struktur und den Betrieb können in den vorgenannten Patenten gefunden werden. Zusätzlich ist das Getriebe und das elektrohydraulische Steuersystem nur beispielhafter Natur und Fachleute werden erkennen, dass die durch die vorliegende Erfindung verkörperten Ideen auf andere derartige Systeme angewendet werden können.

Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein einen Fahrzeugantriebsstrang, der eine Maschine 12, ein automatisch schaltbares Getriebe 14 und einen Drehmomentwandler 16 umfasst. Der Drehmomentwandler 16 stellt eine Fluidkupplung zwischen der Maschine 12 und einer Antriebswelle 18 des Getriebes 14 bereit. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 19 ist selektiv einkuppelbar und stellt dadurch eine mechanische Kupplung zwischen der Maschine 12 und der Antriebswelle 18 für eine im Wesentlichen einheitliche Rotation bereit. Eine Abtriebswelle 20 des Getriebes 14 kann auf eine von mehreren Arten ein Drehmoment an die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen. Die dargestellte Ausführungsform beschreibt eine Hinterradantriebs-Anwendung (RWD-Anwendung, RWD von rear wheel drive), bei welcher die Abtriebswelle 20 an einen Achsantriebs- oder Differential-Zahnradsatz 22 angeschlossen ist.

Das Getriebe 14 weist drei untereinander verbundene Planetenradsätze auf, die allgemein mit den Bezugszeichen 23, 24 und 25 bezeichnet sind. Die Antriebswelle 18 treibt kontinuierlich ein Sonnenrad 28 des Zahnradsatzes 23 an, treibt über den Drehmomentübertragungsmechanismus C1 selektiv die Sonnenräder 30 und 32 der Zahnradsätze 24 und 25 an und treibt über den Drehmomentübertragungsmechanismus C2 selektiv den Planetenträger 34 des Zahnradsatzes 24 an. Die Hohlräder 36, 38 und 40 der Zahnradsätze 23, 24 und 25 sind über Drehmomentübertragungsmechanismen C3, C4 bzw. C5 selektiv an einem Getriebekasten oder einem Gehäuse 42 fixiert.

Der Zustand der Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, C4 und C5, oder C1–C5 (d.h. eingekuppelt oder ausgekuppelt) kann gesteuert werden, um sechs Vorwärts-Übersetzungsverhältnisse, ein Rückwärts-Übersetzungsverhältnis und einen neutralen Zustand bereitzustellen. Das erste Vorwärts-Übersetzungsverhältnis wird durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C1 und C5 erzielt. Das zweite Vorwärts-Übersetzungsverhältnis wird durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C1 und C4 erzielt. Das dritte Vorwärts-Übersetzungsverhältnis wird durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C1 und C3 erzielt. Das vierte Vorwärts-Übersetzungsverhältnis wird durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C1 und C2 erzielt. Das fünfte Vorwärts-Übersetzungsverhältnis wird durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C2 und C3 erzielt. Das sechste Vorwärts-Übersetzungsverhältnis wird durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C2 und C4 erzielt. Zusätzlich wird das Rückwärts-Übersetzungsverhältnis durch Einkuppeln der Drehmomentübertragungsmechanismen C3 und C5 erzielt, während der neutrale Zustand dadurch erzielt wird, dass nur der C5-Drehmomentübertragungsmechanismus eingekuppelt wird. Ein Schalten von einem Vorwärts-Übersetzungsverhältnis in ein anderes wird im Allgemeinen dadurch erzielt, dass ein Drehmomentübertragungsmechanismus (als der abgehende Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet) ausgekuppelt wird, während ein anderer Drehmomentübertragungsmechanismus (als der ankommende Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet) eingekuppelt wird. Zum Beispiel wird das Getriebe 14 von dem ersten Vorwärts-Übersetzungsverhältnis in das zweite Vorwärts-Übersetzungsverhältnis geschaltet, indem der Drehmomentübertragungsmechanismus C5 ausgekuppelt wird, während der Drehmomentübertragungsmechanismus C4 eingekuppelt wird.

Das selektive Einkuppeln der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 19 und der Drehmomentübertragungsmechanismen C1–C5 wird durch ein elektrohydraulisches Steuersystem gesteuert, das allgemein durch das Bezugszeichen 44 bezeichnet wird. Der hydraulische Teil des elektrohydraulischen Steuersystems 44 umfasst eine hydraulische Verdrängerpumpe 46, die ein hydraulisches Fluid aus einem Reservoir 48 zieht. Es ist auch ein Druckreglerventil 50 vorgesehen, das einen Teil des unter Druck gesetzten Fluids, welches die Pumpe 46 verlässt, an das Reservoir 48 zurückführt, wodurch ein regulierter Druck oder Hauptdruck in dem Kanal 52 begründet wird, um eine Drucksteuerung bereitzustellen. Ein sekundäres Druckreglerventil 54 reguliert ferner den Hauptdruck in dem Kanal 52. Ein handbetriebenes Ventil 56 wird durch den Bediener des Fahrzeugs beim Schalten oder beim Auswählen von Getriebestufen betätigt. Ein Magnetventil 58, wie zum Beispiel ein variables Magnetablassventil oder VBS-Ventil (VBS von variable bleed solenoid) bewirkt, dass die Strömung von unter Druck gesetztem Fluid zu der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 19 moduliert wird, wodurch die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 19 selektiv eingekuppelt und ausgekuppelt wird.

Ein Satz von drei Schaltventilen, die selektiv durch Magnetventile des Ein/Aus-Typs betrieben werden und die in 1 als der zusammengefasste Block 60 dargestellt sind, wird zusammen mit dem handbetriebenen Ventil 56 verwendet, um durch die Verwendung von nur zwei Trimmventilanordnungen 62 und 62' ein gesteuertes Einkuppeln und Auskuppeln jedes der Drehmomentübertragungsmechanismen C1–C5 zu ermöglichen. Für ein ausgewähltes Verhältnis wird eine bestimmte Kombination von Schaltventilen in dem zusammengefassten Block 60 selektiv an eine der Trimmventilanordnungen 62 und 62' gekoppelt, um das Einkuppeln des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus zu bewirken, und an die andere der Trimmventilanordnungen 62 und 62', um das Auskuppeln des abgehenden Drehmomentübertragungsmechanismus zu bewirken.

Die Trimmventilanordnungen 62 und 62' umfassen jeweils ein Druckreglerventil 63 bzw. 63', welche durch einen variablen Vorsteuerdruck beaufschlagt sind, der durch ein jeweiliges variables Magnetablassventil oder VBS-Ventil 65 und 65' entwickelt wird. Eine elektronische Steuereinheit oder ECU (von electronic control unit) 66 ermittelt Druckanforderungen für ein weiches Einkuppeln des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus bei einem gleichzeitigen weichen Auskuppeln des abgehenden Drehmomentübertragungsmechanismus, um von einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes zu schalten. Die ECU 66 entwickelt anschließend die entsprechenden Signale für den befohlenen Druck und liefert dann das Signal an die jeweiligen VBS-Ventile 65 und 65'.

Der elektronische Teil der Steuerung ist hauptsächlich durch die ECU 66 verkörpert. Die Architektur der ECU 66 ist Mikroprozessor-basiert. Die ECU 66 steuert das elektrohydraulische Steuersystem 44 auf der Grundlage einer Anzahl von Eingaben 68, um ein gewünschtes Getriebe-Übersetzungsverhältnis zu erzielen. Die Eingaben 68 können zum Beispiel Signale umfassen, welche die Getriebeantriebsdrehzahl TIS, eine Fahrer-Drehmomentanweisung TQ, die Getriebeabtriebsdrehzahl TOS und die hydraulische Fluidtemperatur Tsump repräsentieren. Sensoren zum Entwickeln derartiger Signale sind den Fachleuten bekannt und wurden zur Einfachheit weggelassen. Die ECU 66 kann auf der Grundlage von experimentellen Ergebnissen, auf der Grundlage von Modellierergebnissen oder auf der Grundlage von beidem programmiert sein, um die unten detailliert dargelegten Funktionen durchzuführen.

Die Schaltventile in dem zusammengefassten Block 60 sind mit Druckschaltern 74, 76, 78 versehen, um über mehrere Leitungen oder Kabel 80 auf der Grundlage der jeweiligen Schaltventilstellungen Diagnosesignale an die ECU 66 zu liefern. Die ECU 66 überwacht wiederum die verschiedenen Diagnosesignale zu dem Zweck, den korrekten Betrieb der gesteuerten Elemente elektrisch zu verifizieren. Ein Steuerhebel 82 des handbetriebenen Ventils 56 ist mit einem Sensor- und Anzeigemodul 84 gekoppelt, welches auf der Grundlage der Stellung des Steuerhebels 82 ein Diagnosesignal auf einer Leitung oder einem Kabel 86 erzeugt. Ein derartiges Diagnosesignal wird typischerweise als ein PRNDL-Signal bezeichnet, da es angibt, welche der Getriebestufen (P – Park/Parkstellung, R – Reverse/Rückwärtsgang, N – Neutral/Leerlauf, D – Drive/Fahrstellung oder L – Low/1. Gang) durch den Bediener ausgewählt wurde.

Die VBS-Ventile 65 und 65' sind vom Typ des geschlossenen Endes und bewirken, dass dem jeweiligen Druckreglerventil 63 und 63' ein variables Drucksignal bereitgestellt wird, indem der durch das sekundäre Druckreglerventil 54 gelieferte Steuerdruck abgelassen wird, um den erforderlichen Ausgangsdruck zu erhalten. Die VBS-Ventile 65 und 65' stellen eine genaue Drucksteuerung bereit, vorausgesetzt, dass der Steuerdruck von dem sekundären Druckreglerventil 54 über einem Schwellenpegel bleibt. Wenn der Steuerdruck von dem sekundären Druckreglerventil 54 zu stark abfällt, kann das VBS-Ventil 65, 65' den Ausgangsdruck oder den ankommenden Druck nicht wie durch die ECU 66 befohlen aufrechterhalten. Der Ausgangsdruck wird in Abhängigkeit davon, ob das VBS-Ventil 65, 65' einen hohen oder einen niedrigen Pegel des Ausgangsdrucks ausgibt, variieren. Wenn das VBS-Ventil 65, 65' einen hohen Pegel des Ausgangsdrucks ausgibt, wird die Abnahme des Steuerdrucks von dem sekundären Druckreglerventil 54 bewirken, dass der Ausgangsdruck abnimmt. Anderenfalls, wenn das VBS-Ventil 65, 65' einen niedrigen Ausgangsdruck ausgibt, wird der Abfall des Steuerdrucks bewirken, dass der Ausgangsdruck ansteigt. Diese Instabilität bei niedrigen Steuerdrücken kann eine schlechte Schaltqualität verursachen. Wegen den mechanischen Eigenschaften der VBS-Ventile 65 und 65' mit geschlossenen Enden kann der Abfall des Steuerdrucks bewirken, dass aus den VBS-Ventilen 65 und 65' Fluid entweicht, wenn sie in einen hydraulischen Aus-Zustand befohlen werden, wodurch der Abfall des Steuerdrucks weiter verschlimmert wird.

Wie oben angegeben ist, umfasst jede Schaltung von einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes eine Vorbereitungs- oder Füllphase, während der eine Arbeitskammer des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus zur Vorbereitung der Drehmomentübertragung bis zu einem vorbestimmten Wert mit Fluid gefüllt wird. Sobald die Füllphase abgeschlossen ist, beginnt eine Trimmphase, bei welcher der befohlene Druck auf einen Zwischenwert abgesenkt wird, um eine genaue Steuerung des für ein Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus an die Arbeitskammer gelieferten unter Druck gesetzten Fluids zu ermöglichen. Das unter Druck gesetzte Fluid komprimiert eine innere Rückholfeder des Drehmomentübertragungsmechanismus und treibt einen Kolben an, um mit den Drehmomentübertragungsmechanismus-Platten in Kontakt zu gelangen, wodurch eine Drehmomentkapazität über den anfänglichen Rückholfederdruck hinaus entwickelt wird. Danach beginnt die Arbeitsphase, wobei ein maximal befohlener Druck angefordert wird, wodurch ein volles Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus ermöglicht wird.

Eine typische Steuerstrategie für ein Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus beinhaltet ein Befehlen eines maximalen Drucks des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus für eine empirisch ermittelte Füllzeit und dann ein Fortfahren mit den nachfolgenden Phasen der Schaltung. Siehe z.B. die vorgenannten US-Patente Nr. 4,707,789 und 5,216,606. Diese Patente erkennen, dass sich die Füllzeit für eine gegebene Schaltung abhängig von verschiedenen Faktoren ändern kann.

Die Füllphase bildet den Teil der Einkuppelstrategie für einen Drehmomentübertragungsmechanismus, welcher die größte Menge an Fluid erfordert. Falls die Füllphase auftritt, wenn die Maschine 12 bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit arbeitet und das Fluid in dem Getriebe 14 warm ist, kann die Füllphase bewirken, dass der Leitungsdruck oder Hauptdruck in dem Kanal 52 und der durch das sekundäre Druckreglerventil 54 gelieferte Steuerdruck abnehmen. Dementsprechend kann das VBS-Ventil 65 und 65', das hydraulisch auf Aus befohlen ist, zu lecken beginnen und bewirken, dass das VBS-Ventil 65 und 65', das hydraulisch auf Ein befohlen ist, einen höheren Steuerdruck ausgibt als befohlen. Sobald das VBS-Ventil 65 und 65', das hydraulisch auf Aus befohlen ist, zu lecken beginnt, nehmen der Hauptdruck und der Steuerdruck sogar noch weiter ab, wodurch bewirkt wird, dass die Leckage der hydraulisch auf Aus befindlichen VBS-Ventile 65 und 65' weiter ansteigt. Der Steuerdruckschaltkreis zu den VBS-Ventilen 65 und 65' kann zur Systemstabilität auch eine nicht gezeigte Drosselblende umfassen. Sobald die Leckage des hydraulisch auf Aus befindlichen VBS-Ventils 65 und 65' genügend groß wird, kann das Fluid, das aus dem Steuerdruckschaltkreis herausströmt, größer sein als das Fluid, das in den Steuerdruckschaltkreis hineinströmt.

2 ist eine grafische Darstellung einer typischen Einkuppelstrategie für einen Drehmomentübertragungsmechanismus. 2 kann am besten unter Bezugnahme auf 1 verstanden werden. Die Kurve 90 stellt den Leitungsdruck oder Hauptdruck in dem Kanal 52 dar. Die Kurve 92 stellt den Steuerdruck dar, der das sekundäre Druckreglerventil 54 verlässt und an die VBS-Ventile 65 und 65' geliefert wird. Die Kurve 94 stellt das befohlene Druckwertsignal dar, das durch die ECU 66 zum Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus bereitgestellt wird. Dagegen stellt die Kurve 96 den Fluiddruck in dem ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus dar, üblicherweise als der Ausgangsdruck oder der ankommende Druck bezeichnet. Die Kurve 98 stellt den Leckage-Wert der VBS-Ventile dar, die in dem Steuersystem 44 auf "aus" befohlen sind. Zu einer Zeit gleich t0 beginnt die Füllphase, und die ECU 66 befiehlt einem der VBS-Ventile 65 oder 65', den vollen Druck zu befehlen, wie durch den Stufenanstieg des befohlenen Druckwerts der Kurve 94 gezeigt ist. Wie zuvor bemerkt, kann durch ein Befehlen eines maximalen Druckwerts während der Füllphase die Arbeitskammer des Drehmomentübertragungsmechanismus schnell gefüllt werden. Wie durch die Kurve 90veranschaulicht ist, wird der Hauptdruck jedoch als eine Folge der hohen Fluidanforderungen des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus abfallen. Der durch die Kurve 92 dargestellte Steuerdruck wird in Ansprechen auf den Abfall des Hauptdruckwerts abnehmen. Die abgesenkten Haupt- und Steuerdruckwerte werden bewirken, dass das VBS-Ventil 65 und 65', das sich hydraulisch auf Aus befindet, leckt, wie durch die Kurve 98 veranschaulicht ist.

Zu einem Zeitwert gleich t1 ist die Füllphase beendet und die Trimmphase beginnt. Das befohlene Drucksignal von der ECU 66 fällt auf einen Zwischendruckwert ab, wie durch die Stufenänderung der Kurve 94 bei t1 gezeigt ist. Als Folge der fortgesetzten Leckage des VBS-Ventils, demonstriert durch die Kurve 98, weisen der Hauptdruck und der Steuerdruck eine lange "Nachlaufzeit" auf, um sich zu erholen, dargestellt durch L in 2. Diese "Nachlaufzeit" ist als die Zeitdifferenz zwischen t2 und t1 gezeigt. Während dieser "Nachlaufzeit" ist die Stabilität des ankommenden Drucksignals an den ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus beeinträchtigt, wie durch die Kurve 96 zwischen t1 und t2 demonstriert ist. Wenn der Hauptdruckwert und der Steuerdruckwert einen Wert erreichen, der hoch genug ist, um das VBS-Ventil 65 und 65', das hydraulisch auf Ein befohlen ist, zu stabilisieren, wird die Leckage von dem VBS-Ventil 65 und 65', das hydraulisch auf Aus befohlen ist, abklingen und der ankommende Druck wird sich für den Rest der Trimmphase stabilisieren, wie durch die Kurve 96 zwischen t2 und t3 gezeigt ist. Zu einer Zeit gleich t3 fordert die ECU 66 den vollen befohlenen Druck an, wodurch ein volles Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus bereitgestellt wird. Die Instabilität des ankommenden Drucks zwischen t1 und t2 als Folge der "Nachlaufzeit" kann ein schlechtes Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus zur Folge haben.

3 ist eine grafische Darstellung einer Einkuppelstrategie für einen Drehmomentübertragungsmechanismus im Einklang mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. 3 kann am besten unter Bezugnahme auf 1 verstanden werden. Zu einer Zeit gleich t0 beginnt die Füllphase, und die ECU 66 befiehlt eines der VBS-Ventile 65 oder 65' auf einen maximal befohlenen Druck, wie durch den Stufenanstieg des befohlenen Druckwerts von Kurve 94 gezeigt ist. Wie zuvor bemerkt, kann durch ein Anfordern eines maximal befohlenen Druckwerts während der Füllphase die Arbeitskammer des Drehmomentübertragungsmechanismus schnell gefüllt werden. Wie durch die Kurve 90 veranschaulicht ist, wird jedoch der Hauptdruck als Folge der großen Fluidanforderungen des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus abfallen. Der durch die Kurve 92 dargestellte Steuerdruck wird in Ansprechen auf den Abfall des Hauptdruckwerts abnehmen. Der abgesenkte Hauptdruckwert und der abgesenkte Steuerdruckwert werden bewirken, dass die VBS-Ventile 65 und 65' in dem Steuersystem 44, welche sich in dem hydraulischen Aus-Zustand befinden, zu lecken beginnen, wie durch die Kurve 98 veranschaulicht ist.

Zu einer Zeit gleich t1 ist die Füllphase beendet und die Trimmphase beginnt. Das befohlene Drucksignal von der ECU 66 fällt für eine vorbestimmte Zeit auf einen minimalen Wert von ungefähr Null ab und wird dann auf einen Zwischendruckwert erhöht, wie durch die Kurve 94 zwischen t1 und t2' gezeigt ist. Durch Anfordern eines befohlenen Drucks von ungefähr Null oder durch im Wesentlichen nicht Bereitstellen einer Strömung von unter Druck gesetztem Fluid für eine vorbestimmte Zeitdauer an den Drehmomentübertragungsmechanismus können sich der Hauptdruck und der Steuerdruck mit einer verringerten oder kürzeren "Nachlaufzeit" gegenüber der "Nachlaufzeit" L, die in 2 gezeigt ist, erholen. Diese "Nachlaufzeit" ist in 3 als Zeitdifferenz zwischen t2' und t1 gezeigt. Als Folge dieser verringerten "Nachlaufzeit" wird die Stabilität des ankommenden Drucksignals, das an den ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus vermittelt wird, stabilisiert, wie durch die Kurve 96 zwischen t1 und t2' demonstriert ist. Zusätzlich ermöglicht die verringerte "Nachlaufzeit", dass der Hauptdruckwert und der Steuerdruckwert einen Wert erreichen, der groß genug ist, um das VBS-Ventil 65 und 65', das leckt, zu stabilisieren, die Leckage von dem VBS-Ventil 65 und 65' wird kurz nach t1 abklingen. Ungefähr bei t2' wird ein Zwischendruck befohlen, um den Drehmomentübertragungsmechanismus in eine gesteuerte Einkupplung zu trimmen. Der ankommende Druck wird über die gesamte Trimmphase stabil bleiben, wie durch die Kurve 96 im Wesentlichen zwischen t2' und t3 gezeigt ist. Zu einer Zeit gleich t3 fordert die ECU 66 den vollen befohlenen Druck an, wodurch ein vollständiges Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus bereitgestellt wird. Die Stabilität des ankommenden Drucks zwischen t1 und t3 als Folge der verringerten Nachlaufzeit wird ein weiches Einkuppeln des Drehmomentübertragungsmechanismus zur Folge haben.

4 beschreibt ein Verfahren 100 zum Einkuppeln eines ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus, wie zum Beispiel C1, C2, C3, C4 oder C5 von 1. Das Verfahren 100 kann am besten unter Bezugnahme auf 1 beschrieben werden. Das Verfahren wird bei Schritt 102 begonnen.

Bei Schritt 104 befiehlt die ECU 66 einem der VBS-Ventile 65 und 65', ein jeweiliges Trimmventil 63 und 63' zu steuern, um dem ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus einen maximalen ankommenden Druck bereitzustellen. Dieser Schritt wird hier als die Füllphase bezeichnet. Der maximale Druckwert wird für eine vorbestimmte Zeitdauer befohlen und wird in Abhängigkeit des Volumens der Arbeitskammer des ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus, des Hauptdruckwerts, der Fluidtemperatur etc. variieren. Die Füllzeit kann durch eine Modellieranalyse oder direkt durch Experimentieren ermittelt werden. Bei Abschluss der Füllphase rückt das Verfahren 100 zu Schritt 106 vor.

Bei Schritt 106 fordert die ECU 66 einen befohlenen Druck von im Wesentlichen Null an, wodurch ermöglicht wird, dass der Hauptdruckwert ansteigt und jedes möglicherweise leckende VBS-Ventil in dem Steuersystem 44 stabilisiert wird. Das Verfahren 100 rückt dann zu Schritt 108 vor.

Bei Schritt 108 ermittelt die ECU 66, ob sich der Hauptdruckwert um einen vorbestimmten Betrag erholt hat. Dies kann bewerkstelligt werden, indem Drucksensoren in dem Kanal 52 verwendet werden, oder durch ein anderes Verfahren, das den Fachleuten bekannt ist. Wenn sich der Hauptdruckwert nicht um einen vorbestimmten Betrag erholt hat, springt das Verfahren 100 zu Schritt 106, anderenfalls rückt das Verfahren 100 zu Schritt 110 vor.

Bei Schritt 110 fordert die ECU 66 einen erhöhten befohlenen Druck an, um den ankommenden Drehmomentübertragungsmechanismus in eine Einkupplung zu trimmen. Durch Befolgen dieses Verfahrens des Einkuppelns eines Drehmomentübertragungsmechanismus können weiche Einkupplungen erreicht werden, ohne die Notwendigkeit, die Kapazität der Pumpe 46 zu erhöhen, um den Hauptdruck für die Effizienz des Antriebsstrangs 10 aufrechtzuerhalten.

Während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem diese Erfindung betreffenden Gebiet innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen zum Anwenden der Erfindung erkennen.


Anspruch[de]
Elektrohydraulisches Steuersystem für ein automatisch schaltbares Getriebe, das umfasst:

mindestens ein variables Magnetablassventil, das in der Lage ist, unter Druck gesetztes Fluid selektiv bereitzustellen, um mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln;

eine elektronische Steuereinheit, die in der Lage ist, das mindestens eine variable Magnetablassventil zu steuern; und

wobei die elektronische Steuereinheit ausreichend programmiert ist, um das mindestens eine variable Magnetablassventil zu steuern, um das unter Druck gesetzte Fluid dem mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus für eine erste vorbestimmte Zeit mit einem hohen Druckpegel bereitzustellen und um anschließend das unter Druck gesetzte Fluid dem mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus für eine zweite vorbestimmte Zeit im Anschluss an die erste vorbestimmte Zeit im Wesentlichen nicht bereitzustellen.
Elektrohydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine variable Magnetablassventil mindestens ein Druckreglerventil moduliert, wobei das Druckreglerventil in der Lage ist, das unter Druck gesetzte Fluid selektiv und variabel bereitzustellen, um den mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln. Elektrohydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ausreichend programmiert ist, um ferner das mindestens eine variable Magnetablassventil zu steuern, um das unter Druck gesetzte Fluid dem mindestens einen Drehmomentübertragungsmechanismus für eine dritte vorbestimmte Zeit im Anschluss an die zweite vorbestimmte Zeit bei einem niedrigeren Druckpegel bereitzustellen. Verfahren zum Steuern des Einkuppelns eines füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus, das umfasst:

ein Bereitstellen mindestens eines variablen Magnetablassventils, das in der Lage ist, unter Druck gesetztes Fluid bei verschiedenen Druckwerten selektiv bereitzustellen, um den Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln;

ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils für eine erste vorbestimmte Zeit auf einen maximalen Druckwert, um den füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus im Wesentlichen zu füllen; und

anschließend ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils für eine zweite vorbestimmte Zeit auf einen minimalen Druckwert.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst:

ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils für eine dritte vorbestimmte Zeit auf einen Zwischendruckwert, um den füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus in Einkupplung zu trimmen.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst:

ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils auf einen maximalen Druckwert im Anschluss an die dritte vorbestimmte Zeit, um den füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus vollständig einzukuppeln.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst:

ein Bereitstellen einer Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid;

ein Ermitteln einer Zeit, die erforderlich ist, um die Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid nach der ersten vorbestimmten Zeit zu stabilisieren; und

ein im Wesentlichen Gleichsetzen der Zeit, die erforderlich ist, um die Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid zu stabilisieren, mit der zweiten vorbestimmten Zeit.
Verfahren zum Steuern eines automatisch schaltbaren Getriebes mit einem hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus, wobei das Verfahren umfasst:

ein Bereitstellen mindestens eines variablen Magnetablassventils, das in der Lage ist, unter Druck gesetztes Fluid selektiv bereitzustellen, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einzukuppeln;

ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils auf einen maximalen Druckwert für eine erste vorbestimmte Zeit, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus im Wesentlichen zu füllen;

anschließend ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils auf einen minimalen Druckwert für eine zweite vorbestimmte Zeit; und

ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils auf einen Zwischendruckwert für eine dritte vorbestimmte Zeit, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus in Einkupplung zu trimmen.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst:

ein Befehlen des mindestens einen variablen Magnetablassventils auf einen maximalen Druckwert im Anschluss an die dritte vorbestimmte Zeit, um den hydraulisch betätigten füllbaren Drehmomentübertragungsmechanismus vollständig einzukuppeln.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst:

ein Bereitstellen einer Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid;

ein Ermitteln einer Zeit, die erforderlich ist, um die Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid nach der ersten vorbestimmten Zeit zu stabilisieren; und

ein im Wesentlichen Gleichsetzen der Zeit, die erforderlich ist, um die Hauptquelle von unter Druck gesetztem Fluid zu stabilisieren, mit der zweiten vorbestimmten Zeit.






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