DE102005018358B4

DE102005018358B4 - Steuergerät für Kontaktmechanismus

Info

Publication number: DE102005018358B4
Application number: DE102005018358A
Authority: DE
Inventors: Kanako Wako Shimojo; Yuji Wako Yasui
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: US20050234625A1; CN1690480A; JP2005309642A; JP3970864B2; US7203586B2; DE102005018358A1; CN100523557C

Abstract

Steuergerät für einen Kontaktmechanismus (2b) zum Regeln des Betriebs des Kontaktmechanismus (2b), wobei der Kontaktmechanismus umfasst:
ein kontaktierendes Element (22; 101), das in Richtung einer Achse beweglich ist,
einen Aktuator (12, 13), der mit dem kontaktierenden Element (22; 101) gekoppelt ist und das kontaktierende Element (22, 101) bewegt, sowie ein kontaktiertes Element (23b; 100), das von dem kontaktierenden Element (22; 101) kontaktiert wird, sobald sich das kontaktierende Element (22, 101) zu einer vorbestimmten Position (Psc_scf) bewegt,
wobei durch Bewegen des kontaktierenden Elements (22) mittels des Aktuators (12, 13) über die vorbestimmte Position (Psc_scf) hinaus das kontaktierende Element (22, 101) eine Druckkraft auf das kontaktierte Element (23b, 100) ausübt,
wobei das Steuergerät (1) umfasst:
ein Soll-Positionssetzmittel (52, 56) zum Festlegen einer Soll-Position (Psc_cmd) des kontaktierenden Elements (22, 101);
ein Ist-Positions-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ist-Position (Psc) des kontaktierenden Elements (22, 101);
ein Regeleingabe-Bestimmungsmittel (50) zum...

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen Kontaktmechanismus, um ein kontaktierendes Element mit einem kontaktierten Element in Kontakt zu bringen, in dem das kontaktierende Element mittels eines Aktuators bewegt wird.
Es ist bereits ein Kontaktmechanismus bekannt, um ein kontaktierendes Element mit einem kontaktierten Element in Kontakt zu bringen, in dem das kontaktierende Element mittels eines Aktuators bewegt wird, z. B. ein automatisches/manuelles Getriebe (automatisches MT), worin ein Motor oder irgendein anderer Aktuator dazu benutzt wird, einen Wählvorgang und einen Schaltvorgang eines manuellen Getriebes durchzuführen, wobei eine Kraftübertragung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Fahrzeugs mittels eines Wählvorgangs und eines Schaltvorgangs mit manueller Bedienung des Fahrers durchgeführt wird.
In dem Schaltvorgang des Automatik-MT wird die Drehzahl einer Kupplungshülse mit jener eines synchronisierten Zahnrads synchronisiert, indem eine Kupplungshülse, die sich integral mit der Eingangswelle dreht, bewegt wird, um sie über einen Synchronring mit dem synchronisierten Zahnrad in Kontakt zu bringen, bevor ein Eingriff zwischen der Kupplungshülse und dem synchronisierten Zahnrad hergestellt wird.
Darüber hinaus ist eine Technik bekannt, einen Puffermechanismus zwischen einer Kupplungshülse und einem Synchronring vorzusehen, um den Automatik-MT-Mechanismus zu schützen und die für den Schaltvorgang erforderliche Zeit zu verkürzen und hierdurch den mechanischen Stoß zu absorbieren, wenn die Kupplungshülse den Synchronring kontaktiert (siehe z. B. japanische Patent-Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2002-195406 ).
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben bereits ein Steuergerät für einen Kontaktmechanismus vorgeschlagen, um eine Druckkraft zu verändern, die von einem kontaktierenden Element auf ein kontaktiertes Element ausgeübt wird, indem ein Betriebskoeffizient in einer reaktionsspezifischen Regelung verändert wird, um eine Regeleingabe zu einem Aktuator gemäß einer Differenz zwischen einer Soll-Position und einer Ist-Position des kontaktierenden Elements zu bestimmen, wenn die Regeleingabe zu dem Aktuator bestimmt wird, und zwar mittels einer Positionsregelung, die bewirkt, dass die Position des kontaktierenden Elements der Soll-Position folgt, wobei in dem Kontaktmechanismus das kontaktierende Element mit dem kontaktierten Element in Kontakt gebracht wird, indem das kontaktierende Element mittels eines Aktuators bewegt wird.
In diesem Typ von Steuergerät wird die Positionssteuerung durchgeführt, um die Regeleingabe zu dem Aktuator gemäß der Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position des kontaktierenden Elements zu bestimmen, so dass die Soll-Position des kontaktierenden Elements zu dessen Ist-Position passt. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben herausgefunden, dass bei einer geringen Reaktionskraft des kontaktierten Elements während des Kontakts zwischen dem kontaktierenden Element und dem kontaktierten Element, und bei einer kleinen Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position des kontaktierenden Elements, eine Ausgangsleistung des Aktuators niedrig wird und es hierdurch an Druckkraft mangelt, die von dem kontaktierenden Element auf das kontaktierte Element ausgeübt wird.
Die DE 43 19 022 A1 zeigt ein Steuergerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Steuerung eines fluiddruckbetätigten Positionierungs- oder Klemmwerkzeugs.
Die DE 100 38 380 C2 zeigt ein Steuergerät für ein Automatikgetriebe.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Steuergerät für einen Kontaktmechanismus anzugeben, um eine mangelnde Druckkraft zu verhindern, die von einem kontaktierenden Element auf ein kontaktiertes Element ausgeübt wird, wenn eine Regeleingabe zu einem Aktuator bestimmt wird, um das kontaktierende Element mit einer Positionsregelung zu bewegen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Steuergerät für einen Kontaktmechanismus gemäß Anspruch 1 angegeben.
Das Soll-Positionssetzmittel setzt die Soll-Position des kontaktierenden Elements derart, dass die Regeleingabe zu dem Aktuator die Soll-Regeleingabe ist, die bewirkt, dass die von dem kontaktierenden Element auf das kontaktierte Element ausgeübte Druckkraft auf der vorbestimmten Höhe liegt, wenn das Kontakterfassungsmittel erfasst, dass das kontaktierende Element das kontaktierte Element kontaktiert. Wenn daher eine Reaktionskraft des kontaktierten Elements niedrig ist, während das kontaktierende Element das kontaktierte Element kontaktiert, und es daher schwierig ist, eine große Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position des kontaktierenden Elements zu erzeugen, wird die Soll-Position des kontaktierenden Elements derart gesetzt, dass die Regeleingabe zu dem Aktuator die Soll-Regeleingabe ist, um hierdurch eine mangelnde Druckkraft zu verhindern, die von dem kontaktierenden Element auf das kontaktierte Element ausgeübt wird.
Das Sollpositions-Setzmittel setzt die Soll-Position des kontaktierenden Elements, indem es den Offsetwert zu der vorbestimmten Position addiert, um hierdurch die Differenz zu einer Position, die jenseits der vorbestimmten Position liegt, leicht und sofort zu vergrößern. Darüber hinaus ermöglicht dies eine sofortige Änderung der Regeleingabe zu dem Aktuator, die durch das Regeleingabe-Bestimmungsmittel bestimmt ist, in eine Richtung zum Erhöhen der Ausgangsleistung des Aktuators, um hierdurch die Druckkraft, die von dem kontaktierenden Element auf das kontaktierte Element ausgeübt wird, in kurzer Zeit zu erhöhen.
Bevorzugt bestimmt das Aktuator-Steuermittel die Regeleingabe zu dem Aktuator für jeden vorbestimmten Steuerzyklus, und das Steuergerät für den Kontaktmechanismus ein Offsetwert-Bestimmungsmittel zum Bestimmen des Offsetwerts mittels einer reaktionsspezifischen Regelung enthält, worin ein Dämpfverhalten und eine Dämpfgeschwindigkeit einer Differenz zwischen einer Regeleingabe zu dem Aktuator in vergangenen Steuerzyklen und die Regeleingabe von dem Soll-Wert der Druckkraft, die von dem kontaktierenden Element auf das kontaktierte Element ausgeübt wird, abhängig sind.
Gemäß dem obigen Merkmal wird der Offsetwert mittels der reaktionsspezifischen Regelung bestimmt, durch die die Soll-Position des kontaktierenden Elements so eingestellt werden kann, dass sie eine Druckkraft, die von dem kontaktierenden Element auf das kontaktierte Element ausgeübt wird, stabil erzeugt, ohne dass ein Überschießen auftritt, und zwar auch in einer Situation, wo die Bedingungen an dem Kontakt zwischen dem kontaktierenden Element und dem kontaktierten Element variieren, wie bei einer Fluktuation der Reaktionskraft des kontaktierten Elements während des Kontakts. Zusätzlich kann der Kontaktmechanismus vor Beschädigung durch eine zu hohe Druckkraft geschützt werden.
Bevorzugt vergrößert das Soll-Positionssetzmittel die Differenz, indem es den Offsetwert zu der Druck-Soll-Position addiert, bis die Ist-Position des kontaktierenden Elements eine voreingestellte Grenzposition erreicht.
Gemäß dem obigen Merkmal lässt sich verhindern, dass das kontaktierende Element über die Grenzposition hinaus in das kontaktierte Element hineingedrückt wird und den Kontaktmechanismus beschädigt.
Bevorzugt ist der Kontaktmechanismus ein Synchronisationsmechanismus zum Umschalten zwischen einer Übertragung und Trennung von Drehkraft. Das kontaktierende Element ist ein erstes Eingriffselement, welches integral an einer Welle drehbar vorgesehen ist, und das kontaktierte Element ein Synchronisationselement ist, das zwischen einem zweiten Eingriffselement, welches auf der Welle relativ drehbar und axial nicht beweglich ist, und dem ersten Eingriffselement derart angeordnet ist, dass es in Bezug auf das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement frei drehbar ist und in dessen axialer Richtung bewegbar ist und einen Eingriff zwischen dem ersten Eingriffselement und dem zweiten Eingriffselement ermöglicht, indem es Umdrehungen zwischen dem ersten Eingriffselement und dem zweiten Eingriffselement mittels einer Reibkraft synchronisiert, die an einem Kontakt zwischen dem ersten Eingriffselement und dem zweiten Eingriffselement mit der sich drehenden Welle erzeugt wird.
Gemäß dem obigen Merkmal lässt sich eine mangelnde Druckkraft des ersten Eingriffselements bei der Synchronisation der Umdrehungen zwischen dem ersten Eingriffselement und jener des zweiten Eingriffselements über das Synchronisationselement verhindern, um hierdurch den Eingriff zwischen dem ersten Eingriffselement und dem zweiten Eingriffselement sicherzustellen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung im Bezug auf die 1 bis 12 im Detail beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Getriebes, das einen erfindungsgemäßen Kontaktmechanismus enthält.
2 ist eine Detailansicht eines Schalt-/Wählmechanismus des in 1 gezeigten Getriebes.
3 ist ein schematisches Diagramm eines in 1 gezeigten Steuergeräts.
4 ist eine Graphik mit Darstellung von Änderungen in den Störsteuereigenschaften, die durch Verändern eines Reaktions-Spezifikationsparameters hervorgerufen werden.
5 ist eine Graphik mit Darstellung einer Verlagerung eines Schaltarms bei einem Schaltvorgang und der Einstellungen des Reaktions-/Spezifikationsparameters.
6 ist ein Flussdiagramm eines Gangschaltvorgangs.
7 ist ein Flussdiagramm eines Gangschaltvorgangs.
8 ist ein Flussdiagramm eines Schalt-/Wählvorgangs.
9 ist ein Flussdiagramm der Berechnung eines Soll-Werts in einem Drehzahlsynchronisiervorgang.
10 ist ein Flussdiagramm der Berechnung eines Soll-Werts in einem Drehzahlsynchronisiervorgang.
11 ist eine Graphik mit Darstellung der Ausführungszeitsteuerung und des Effekts einer Erhöhung einer Soll-Position in einer Schaltrichtung.
12 ist ein Beispiel, wo die vorliegende Erfindung auf eine Werkzeugmaschine angewendet wird.
In 1 ist ein an einem Fahrzeug angebrachtes Getriebe 80 gezeigt, um die Ausgangsleistung einer Maschine 81 über eine Kupplung 82 und ein Kupplungszahnrad 90 zu übertragen. Das Kupplungszahnrad 90 steht mit einem Zahnrad 91 eines Differentials 93 in Eingriff, wodurch die Ausgangsleistung der Maschine 81 über eine Antriebswelle 92 auf ein Antriebsrad 94 übertragen wird.
Der Betrieb des Getriebes 80 wird durch ein Steuergerät 1 gesteuert/geregelt (das Funktionen eines Steuergerät für den einen Kontaktmechanismus der vorliegenden Erfindung enthält), das eine elektronische Einheit ist, gebildet durch einen Mikrocomputer, einen Speicher und dergleichen. Das Steuergerät 1 steuert/regelt einen Gangschaltvorgang des Getriebes 80 durch Antrieb eines Wählmotors 12, eines Schaltmotors 13 (entsprechend einem Aktuator der vorliegenden Erfindung) sowie eines Kupplungsaktuators 16 entsprechend den Zuständen eines Gaspedals 95, einer Kraftstoffzufuhrsteuereinheit 96, eines Schalthebels 97, eines Kupplungspedals 98 und eines Bremspedals 99.
Das Getriebe 80 umfasst eine Eingangswelle 5, eine Ausgangswelle 4, erste bis sechste Vorwärtsradpaare 7a bis 7f und 9a bis 9f, eine Rückwärtsgangwelle 84 und einen Rückwärtsradzug 83, 85 und 86. Hier sind die Eingangswelle 5, die Ausgangswelle 4 und die Rückwärtsgangwelle 84 parallel zueinander angeordnet.
Die ersten bis sechsten Vorwärtsradpaare 7a bis 7f und 9a bis 9f haben voneinander unterschiedliche Gangverhältnisse. Das erste Vorwärtsrad 7a an der Eingangsseite und das zweite Vorwärtsrad 7b an der Eingangsseite sind integral mit der Eingangswelle 5 angeordnet, während das entsprechende erste Vorwärtsrad 9a an der Ausgangsseite und das zweite Vorwärtsrad 9b an der Ausgangsseite aus Laufzahnrädern gebildet sind, die in Bezug auf die Ausgangswelle 4 frei drehbar sind. Ein erster/zweiter Gangsynchronisationsmechanismus 2a sorgt für einen Schaltvorgang zwischen einem Zustand, indem das erste Vorwärtsrad 9a an der Ausgangsseite und das zweite Vorwärtsrad 9b an der Ausgangsseite selektiv mit der Ausgangswelle 4 verbunden sind (Gangeinlegezustand), und einem Zustand, in dem beide Zahnräder 9a und b von der Ausgangswelle 4 getrennt sind (Neutralzustand).
Das dritte Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite und das vierte Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite sind aus Laufrädern gebildet, die in Bezug auf die Eingangswelle 5 frei drehbar sind, während das entsprechende dritte Vorwärtsrad 9c an der Ausgangsseite und das vierte Vorwärtsrad 9d an der Ausgangsseite integral mit der Ausgangswelle 4 angeordnet sind. Ein dritter/vierter Gangsynchronisationsmechanismus 2b sorgt für einen Schaltvorgang zwischen einem Zustand, in dem das dritte Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite und das vierte Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite selektiv mit der Eingangswelle 5 verbunden sind (Gangeinlegezustand), und einen Zustand, in dem beide Zahnräder 7c und 7d von der Eingangswelle 5 getrennt sind (Neutralzustand).
Ähnlich sind das fünfte Vorwärtsrad 7e an der Eingangsseite und das sechste Vorwärtsrad 7f an der Eingangsseite aus Laufrädern gebildet, die in Bezug auf die Eingangswelle 5 frei drehbar sind, während das entsprechende fünfte Vorwärtsrad 9e an der Ausgangsseite und das sechste Vorwärtsrad 9f an der Ausgangsseite integral mit der Ausgangswelle 4 angeordnet sind. Ein fünfter/sechster Gangsynchronisationsmechanismus 2c sorgt für einen Schaltvorgang zwischen einem Zustand, in dem das fünfte Vorwärtsrad 7e an der Eingangsseite und das sechse Vorwärtsrad 7f an der Eingangsseite selektiv mit der Eingangswelle 5 verbunden sind (Gangeinlegezustand), und einem Zustand, in dem beide Zahnräder 7e und 7f von der Eingangswelle 5 getrennt sind (Neutralzustand).
Ferner ist der Rückwärtsradzug 83, 85 und 86 gebildet aus einem ersten Rückwärtsrad 85, das an der Rückwärtsgangwelle 84 angebracht ist, einem zweiten Rückwärtsrad 83, das integral mit der Eingangswelle 5 angeordnet ist, und einem dritten Rückwärtsrad 86, das mit dem erster/zweiter Gangsynchronisationsmechanismus 2a der Ausgangswelle 4 integral ist. Das erste Rückwärtsrad 85 ist mit der Rückwärtsgangwelle 84 durch Keilnuten verbunden. Hierdurch dreht sich das erste Rückwärtsrad 85 integral mit der Rückwärtsgangwelle 84 und ist in der axialen Richtung der Rückwärtsgangwelle 4 zwischen einer Position, wo es mit sowohl dem zweiten Rückwärtsrad 83 als auch dem dritten Rückwärtsrad 86 in Eingriff steht, und einer Position, wo es aus dem Eingriff mit diesem gelöst ist (Neutralstellung), frei verschiebbar.
Ferner sind die Synchronisationsmechanismen 2a, 2b und 2c und das erste Rückwärtsrad 85 mit jeweiligen Schaltgabeln 10a, 10b, 10c und 10d mit einem Schaltstück (siehe 2) verbunden, das an einem Ende jeder der Schaltgabeln zum selektiven Eingriff mit einem Schaltarm 11 angeordnet ist.
Der Schaltarm 11 wird mittels des Wählmotors 12 gedreht. Die Schaltgabeln sind im Wesentlichen linear in einer Reihe in Richtung eines Bogens (in der Richtung des Wählbetriebs) angeordnet, in der sich der Schaltarm 11 dreht. Der Schaltarm 11 wird selektiv an einer Position angeordnet, wo er mit jedem Schaltstück in Eingriff tritt.
Darüber hinaus bewegt sich der Schaltarm 11 in einer axialen Richtung (entsprechend einer Richtung eines Schaltvorgangs oder einer einachsigen Richtung der vorliegenden Erfindung) parallel zur Eingangswelle 5 vermittels des Schaltmotors 13, während er mit einem der Schaltstücke in Eingriff steht. Der Schaltarm 11 wird dann in der Neutralstellung und in den Gangeinlegestellungen (Schaltstellungen) positioniert.
2(a) zeigt eine Konfiguration des Synchronisationsmechanismus 2b (entsprechend dem Kontaktmechanismus der vorliegenden Erfindung), wie in 1 gezeigt. Die Konfiguration des Synchronisationsmechanismus 2c ist gleich jener des Synchronisationsmechanismus 2b. Während sich der Synchronisationsmechanismus 2a von den Synchronisationsmechanismen 2b und 2c darin unterscheidet, dass er an der Ausgangswelle 4 vorgesehen ist, haben sie die gleiche Grundkonfiguration und Funktionen.
Der Synchronisationsmechanismus 2b enthält eine Kupplungshülse 22 (entsprechend einem ersten Eingriffselement und einem kontaktierenden Element der vorliegenden Erfindung), die sich integral mit der Eingangswelle 5 dreht, einen Synchronring 23a (entsprechend einem kontaktierten Element und einem Synchronisationselement der vorliegenden Erfindung), der drehbar auf der Eingangswelle 5 angeordnet ist und in der axialen Richtung der Eingangswelle 5 beweglich ist zwischen der Kupplungshülse 22 und dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite (entsprechend einem zweiten Eingriffselement der vorliegenden Erfindung), einen Synchronring 23b (entsprechend dem Synchronisationselement der vorliegenden Erfindung), der auf der Eingangswelle 5 drehbar angeordnet ist und der axialen Richtung der Eingangswelle 5 beweglich ist zwischen der Kupplungshülse 22 und dem vierten Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite (entsprechend dem zweiten Eingriffselement der vorliegenden Erfindung), sowie eine Schaltgabel 10b, die mit der Kupplungshülse 22 verbunden ist.
Ein Schaltstück 21, das an dem Ende der Schaltgabel 10b befestigt ist, tritt dann mit dem Schaltarm 11 in Eingriff, der an der Schalt-/Wählwelle 20 befestigt ist. Die Schalt-/Wählwelle 20 dreht sich in Antwort auf den Betrieb des Wählmotors 12 (Wählvorgang) und bewegt sich in der axialen Richtung in Antwort auf den Betrieb des Schaltmotors 13 (Schaltvorgang). Wenn der Schaltarm 11 mit dem Schaltstück 21 durch den Wählvorgang in Eingriff steht, verlagert der Schaltvorgang die Kupplungshülse 22 von der Neutralstellung zu dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite hin (wenn die dritte Gangstellung gewählt ist), oder zu dem vierten Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite (wenn die vierte Gangstellung gewählt ist).
Beide Enden der Kupplungshülse 22 haben jeweils eine Hohlstruktur, wobei Keilnuten 30a und 30b in der Innenumfangsfläche der hohlen Abschnitte ausgebildet sind. Ferner ist eine Keilnut 31a, die mit der Keilnut 30a der Kupplungshülse 22 in Eingriff bringbar ist, an der Außenumfangsfläche des Synchronrings 23a ausgebildet. Auch ist eine Keilnut 32a, die mit der Keilnut 30a der Kupplungshülse 22 in Eingriff bringbar ist, an der Außenumfangsfläche eines Abschnitts ausgebildet, der dem Synchronring 23a des dritten Vorwätsrads 7c an der Eingangsseite gegenüberliegt.
Ähnlich ist eine Keilnut 31b, die mit der Keilnut 30b der Kupplungshülse 22 in Eingriff bringbar ist, an der Außenumfangsfläche des Synchronrings 23b ausgebildet. Auch ist eine Keilnut 32b, die mit der Keilnut 30b der Kupplungshülse 22 in Eingriff bringbar ist, an der Außenumfangsfläche eines Abschnitts ausgebildet, der den Synchronring 23b des vierten Vorwärtsrads 7d an der Eingangsseite gegenüberliegt.
Wenn dann die Kupplungshülse 22, die sich mit der Eingangswelle 5 dreht, mittels der Schaltgabel 10b zu dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite bewegt wird, kommt die Kupplungshülse 22 in Kontakt mit dem Synchronring 23a, und ferner kommt der Synchronring 23a in Kontakt mit dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite. Hierbei bewirkt eine durch deren Kontakt erzeugte Reibkraft eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Kupplungshülse 22 und dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite über den Synchronring 23a.
Wenn auf diese Weise die Kupplungshülse 22 zu dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite bewegt wird, wobei die Drehzahl der Kupplungshülse 22 mit jener des dritten Vorwärtsrads 7c an der Eingangsseite synchronisiert wird, tritt die in der Kupplungshülse 22 ausgebildete Keilnut 33a durch die Keilnut 31a hindurch, die in den Synchronring 23a ausgebildet ist, und tritt dann mit der Keilnut 32a in Eingriff, die in dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite ausgebildet ist. Dies ergibt einen Zustand, in dem die Kraft zwischen der Eingangswelle 5 und der Ausgangswelle 4 übertragen wird (Gangeinlegezustand).
Ähnlich wird, wenn die Kupplungshülse 22, die sich mit der Eingangswelle 5 dreht, zu dem vierten Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite mittels der Schaltgabel 10b bewegt wird, die Drehzahl der Kupplungshülse 22 mit jener des vierten Vorwärtsrads 7d an der Eingangsseite über den Synchronring 23b synchronisiert. Die Keilnut 30b, die in der Kupplungshülse 22 ausgebildet ist, tritt dann durch die Keilnut 31b hindurch, die in dem Synchronring 23b ausgebildet ist, und tritt mit der Keilnut 32b in Eingriff, die in dem vierten Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite ausgebildet ist.
2(b) ist ein Diagramm, das die linear angeordneten Schaltstücke 21a, 21b, 21c und 21d zeigt, betrachtet von der Seite des Schaltarms 11 her. Bei dem Wählvorgang bewegt dieser Schaltarm 11 in einer Psl-Richtung (Wählrichtung), wie in dem Diagramm gezeigt, und ist in einer erster und zweiter Gangwählstellung Psl_12, einer dritter und vierter Gangwählstellung Psl_34, einer fünfter und sechster Gangwählstellung Psl_56 oder einer Rückwärtswählstellung Psl_r angeordnet, um mit einem der Schaltstücke 21a, 21b, 21c und 21d in Eingriff zu treten. Beim Schaltvorgang bewegt sich der Schaltarm 11 in einer Psc-Richtung (Schaltrichtung), wie in dem Diagramm gezeigt, um einen Gang einzulegen (einen der ersten bis sechsten Gänge, und rückwärts).
Nun umfasst, in Bezug auf 3, das Steuergerät 1 einen Soll-Positonsplaner 52 (einschließlich der Funktion eines Soll-Positionssetzmittels der vorliegenden Erfindung) zum Setzen einer Soll-Position (= Soll-Position der Kupplungshülse 22) Psc_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung sowie einer Sollpositon Psl_cmd des Schaltarms 11 in der Wählrichtung, ein Schaltsteuergerät 50 (einschließlich der Funktionen des Ist-Positionserfassungsmittels, des Regeleingabebestimmungsmittels, des Kontaktbestimmungsmittels und des Offsetwertbestimmungsmittels der vorliegenden Erfindung) zum Steuern/Regeln einer angelegten Spannung Vsc (entsprechend einer Regeleingabe zu einem Aktuator der vorliegenden Erfindung) des Schaltmotors 13, um über eine Übereinstimmung zwischen einer Ist-Position Psc des Schaltarms in der Schaltrichtung (= Ist-Position der Kupplungshülse 22) und deren Soll-Position Psc_cmd herzustellen, sowie ein Wählsteuergerät 51 zum Steuern/Regeln einer angelegten Spannung Vsl an dem Wählmotor 12, um eine Übereinstimmung zwischen einer Ist-Position Psl des Schaltarms 11 in der Wählrichtung und dessen Soll-Position Psl_cmd herzustellen.
Dann bestimmt das Schaltsteuergerät 50 eine an den Schaltmotor 13 angelegte Spannung Vsc für jeden vorbestimmten Steuerzyklus, und das Wählsteuergerät 51 bestimmt eine an den Wählmotor 12 angelegte Spannung Vsl.
Das Schaltsteuergerät 50 erfasst die Ist-Position Psc der Kupplungshülse 22 auf der Basis eines Umdrehungserfassungssignals oder dergleichen, das von einem Umdrehungssensor (nicht gezeigt) erhalten wird, der in dem Schaltmotor 13 vorgesehen ist. Ähnlich erfasst das Wählsteuergerät 51 die Ist-Position Psl des Schaltarms 11 auf der Basis eines Drehungserfassungssignals oder dergleichen, das von einem Umdrehungssensor (nicht gezeigt) erhalten wird, der in dem Wählmotor 12 vorgesehen ist.
Das Schaltsteuergerät 50 umfasst einen Gleitmodusregler 53, zum Bestimmen der an dem Schaltmotor 13 angelegten Spannung Vsc unter Verwendung einer Gleitmodusregelung, einen VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 zum Setzen eines Reaktions-Spezifikationsparameters VPOLE-sc in der Gleitmodusregelung, einen Offsetwertbestimmungsabschnitt 55 (entsprechend dem Offsetwertbestimmungsmittel der vorliegenden Erfindung) zum Bestimmen eines Offsetwerts Ufb für eine Soll-Position Psc_cmd in der Schaltrichtung mittels der Gleitmodusregelung (entsprechend einer reaktionsspezifischen Regelung der vorliegenden Erfindung), sowie einen Addierer 56 zum Korrigieren der Soll-Position Psc_cmd durch Addieren des Offsetwerts Ufb zu der Soll-Position Psc_cmd in der Schaltrichtung, die durch den Soll-Positionsplaner 52 gesetzt ist. Diesbezüglich bilden der Soll-Positonsplaner 52 und der Addierer 56 das Soll-Positionssetzmittel der vorliegenden Erfindung.
Ferner umfasst das Wählsteuergerät 51 einen Gleitmodusregler 60 zum Bestimmen einer an dem Wählmotor 12 angelegten Spannung Vsl unter Verwendung der Gleitmodusregelung sowie einen VPOLE-sl-Berechnungsabschnitt 61 zum Setzen eines Reaktions-/Spezifikationsparameters VPOLE-sl in der Gleitmodusregelung.
Der Gleitmodusregler 60, der in dem Wählsteuergerät 51 vorgesehen ist, erstellt ein Modell der Bewegungsstruktur des Schaltarms 11 in der Wählrichtung mittels der folgenden Gleichung (1), berechnet eine Regelgröße V_sl(k) der an den Wählmotor 12 angelegten Spannung mittels der folgenden Gleichungen (2) bis (7), und führt die Positionssteuerung/regelung des Schaltarms 11 in der Wählrichtung durch. Psl(k + 1) = a1_sl·Psl(k) + a2_sl·Psl(k – 1) + b1_sl·V_sl(k) + b2_sl·V_sl(k – 1) (1) wobei a1_sl, a2_sl, b1_sl und b2_sl Modellparameter sind.
Eine Differenz E-sl(k) zwischen einer Ist-Position Psl(k) des Schaltarms 11 in der Wählrichting in dem k-ten Steuerzyklus und dessen Soll-Position Psl_cmd(k – 1) in dem (k – 1)-ten Steuerzyklus des Gleitmodusreglers 60 wird durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt, und eine Umschaltfunktion σ-sl(k) zum Regulieren eines Konvergenzverhaltens der Differenz E-sl(k) in dem Gleitmodus wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt: E_sl(k) = Psl(k) – Psl_cmd(k – 1) (2) wobei E-sl(k) eine Differenz in der Wählrichtung in dem k-ten Steuerzyklus ist; Psl(k) eine Ist-Positon des Schaltarms 11 in der Wählrichtung in dem k-ten Steuerzyklus ist; und Psl_cmd(k) eine Soll-Position des Schaltarms 11 in der Wählrichtung in dem k – 1-ten Steuerzyklus ist. sl(k) = E_sl(k) + VPOLE_sl·E_sl(k – 1) (3) wobei VPOLE-sl ein Umschaltfunktionsetzparameter ist (–1 < VPOLE_sl < 0).
Indem man die vorstehenden Gleichungen (1) und (2) durch die Gleichung (3) ersetzt, unter der Annahme, dass σ_sl(k + 1) = σ_sl(k), als die Umschaltfunktion in der obigen Gleichung (3), erhält man eine äquivalente Regeleingabe Ueq_sl(k), wie sie durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt ist:
wobei Ueq_sl(k) eine äquivalente Eingabe in dem k-ten Steuerzyklus ist.
Dann wird ein Annäherungs- bzw. Reaching-Regeleinganbe Urch_sl(k) in der folgenden Gleichung (5) berechnet, wird eine Adaptationsregeleingabe Uadp_sl(k) in der folgenden Gleichung (6) berechnet und wird ein Regelgrößenfaktor Vsl(k) der an den Wählmotor 12 angelegten Spannung in der folgenden Gleichung (7) berechnet:
wobei Urch_sl(k) eine Annäherungs- bzw. Reachingregeleingabe in dem kten Steuerzyklus ist und Krch_sl ein Rückkopplungsfaktor ist.
wobei Uadp_sl(k) eine Adaptationsregeleingabe in dem k-ten Steuerzyklus ist und Kadp_sl ein Rückkopplungsfaktor ist. Vsl(k) = Ueq_sl(k) + Urch_sl(k) + Uadp_sl(k) (7) wobei Vsl(k) ein Steuerwert der an dem Wählmotor 12 angelegten Spannung in dem k-ten Steuerzyklus ist.
Der in dem Schaltsteuergerät 50 vorgesehene Gleitregler 53 bildet ein Modell einer Positionierungsstruktur des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung mittels der folgenden Gleichung (8) und berechnet eine Regelgröße V-sc(k) der an den Schaltmotor 13 angelegten Spannung mittels der folgenden Gleichungen (9) bis (15) für die Positionierungssteuerung des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung: Psc(k + 1) = a1_sc·Psc(k) + a2_sc·Psc(k – 1) + b1_sc·Vsc(k) + b2_sc·Vsc(k – 1) (8) wobei a1_sc, a2_sc, b1_sc und b2_sc Modellparameter sind.
Eine Differenz E_sc(k) zwischen einer Ist-Positon Psc(k) des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung in dem k-ten-Steuerzyklus und dessen Soll-Position psl_cmd(k – 1) in dem k – 1-Steuerzyklus des Gleitmodusreglers 53 wird durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt, und eine Umschaltfunktion σ_sc(k) zum Regulieren eines Konvergenzverhaltens der Differenz E_sc(k) in dem Gleitmodus wird durch die folgende Gleichung (10) ausgedrückt: E_sc(k) = Psc(k) – Psc_cmd(k – 1) (9) wobei E_sc(k) eine Differenz in der Schaltrichtung in dem k-ten Steuerzyklus ist; P_sc(k) eine Ist-Position des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung im k-ten Steuerzyklus ist; und Psc_cmd(k) eine Soll-Position des Schaltarms 11 in der Wählrichtung in dem k – 1 Steuerzyklus ist. σ_sc(k) = E_sc(k) + VPOLE_sc·E_sc(k – 1) (10) wobei VPOLE_sc ein Umchaltfunktionsetzparameter ist (–1 < VPOLE_sc < 0).
Ferner wird ein Integral der Umschaltfunktion SUM_σsc(k) in der folgenden Gleichung (11) berechnet: SUM_σsc(k) = SUM_σsc(k – 1) + σ_sc(k) (11) wobei SUM_σsc(k) ein Integral der Umschaltfunktion in dem k-ten Steuerzyklus ist. Dann wird durch Ersatz der vorstehenden Gleichungen (8) und (9) durch die Gleichung (10) unter der Annahme, dass σ_sc(k + 1) = σ_sc(k), als die Umschaltfunktion der obigen Gleichung (10), eine äquivalente Regeleingabe Ueq_sc(k) erhalten, wie durch die folgende Gleichung (12) ausgedrückt:
wobei Ueq_sl(k) eine äquivalente Regeleingabe in dem k-ten Steuerzyklus ist.
Anschließend wird eine Annäherungs- bzw. Reachingregeleingabe Urch_sc(k) in der folgenden Gleichung (13) berechnet, wird eine Adaptationsregeleingabe Uadp_sc(k) in der folgenden Gleichung (14) berechnet und wird eine Regelgröße Vsc(k) der an den Schaltmotor 13 angelegten Spannung in der folgenden Gleichung (15) berechnet:
wobei Urch_sc(k) eine Annäherungs- bzw. Reachingregeleingabe in den K-ten-Steuerzyklus ist und Krch_sc ein Rückkopplungsfaktor ist.
wobei Uadp_sc(k) eine Adaptionsregeleingabe in dem K-ten-Steuerzyklus Kadp_sc ein Rückopplungsfaktor ist. Vsc(k) = Ueq_sc(k) + Urch_sc(k) + Uadp_sc(k) (15) wobei Vsc(k) ein Steuerwert einer an den Schaltmotor (13) angelegten Spannung in dem k-ten Steuerzyklus ist.
Der Offsetwertbestimmungsabschnitt 55 bestimmt einen Versatz- bzw. Offsetwert Ufb vermittels der folgenden Gleichungen (16) bis (20), um eine mangelnde Druckkraft gegen die Synchronringe 23a und 23b, die durch die Kupplungshülse 22 im Schaltvorgang ausgeübt wird, zu verhindern: E_Ufb(k) = Vsc_ave(k) – Ufb_cmd (16) wobei Vsc_ave(k) ein gleitender Mittelwert der Regeleingabe Vsc zu dem Schaltmotor 13 bis zum k-ten Steuerzyklus ist, Ufb_cmd eine Soll-Regeleingabe ist, die bewirkt, dass die Druckkraft der Kupplungshülse auf einem vorbestimmten Niveau liegt, und E_Ufb(k) eine Differenz zwischen Vsc_ave und Ufb_cmd in dem k-ten Steuerzyklus ist. σ_Ufb(k) = E_Ufb(k) + VPOLE_Ufb·E_Ufb(k – 1) (17) wobei VPOLE_Ufb ein Umschaltfunktionsetzparameter ist.
wobei Kadp_Ufb ein Adaptationsregelstellfaktor ist und Kadp_Ufb(k) eine Adaptationsregeleinabe in dem k-ten Steuerzyklus ist. Urch_Ufb(k) = Krch_Ufb·σ_Ufb(k) (19) wobei Krch_Ufb ein Reachingregelstellfaktor ist und Krch_Ufb(k) eine Reachingregeleingabe in dem k-ten Steuerzyklus ist. Ufb(k) = Ufb_ini + Urch_Ufb(k) + Uadp_Ufb(k) (20) wobei Ufb_ini ein Anfangswert des Offsetwerts ist und Ufb(k) eine REgeleinganbe in den k-ten Steuerzyklus ist.
Im Getriebe 80 kann ein Unterschied vorliegen zwischen dem Soll-Wert Psl_cmd einer voreingestellten Wählstellung für jede Gangstellung und dem Soll-Wert Psl_cmd* einer tatsächlich gewählten Stellung, aufgrund mechanischen Spiels und individueller Varianz der Teile. Dementsprechend verändert das Wählsteuergerät 51 den Umschaltfunktionsetzparameter VPOLE_sl in der vorhergehenden Gleichung (3) gemäß dem Wählvorgang oder dem Schaltvorgang, um die Störsteuereigenschaften zu verändern.
Wie aus 4 ersichtlich ist, hat der Gleitmodusregler 55 eine solche Charakteristik, dass ein Effekt der Störung d an der Differenz E_sl einhergehend mit einer Abnahme im Absolutwert V_POLE_sl kleiner wird. Andererseits wird die Differenz E_sl, die durch den Gleitmodusregler 55 zugelassen wird, größer, wenn der Absolutwert von V_POLE_sl zunimmt, so dass er sich 1 annähert. Daher versteht es sich, dass die Eigenschaften bei der Regelung der Störung d mittels V_POLE_sl spezifiziert werden können.
Daher verändert der V_POLE_sl-Berechnungsabschnitt 56 des Wählsteuergeräts 51 den V_POLE_sl-Wert demgemäß, ob der Schaltbetrieb gerade ausgeführt wird oder nicht, wie durch die folgende Gleichung (21) ausgedrückt:
wobei z. B. V_POLE_sl-l und V_POLE_sl-h auf –0,95 bzw. 0,7 gesetzt sind, um VPOLE_sl_l| > |VPOLE_sl_h| zu erlangen.
Das Wählsteuergerät 51 bestimmt, dass der Schaltvorgang aktiv ist, wenn beide Relationen, die durch die folgenden Gleichungen (22) und (23) ausgedrückt sind, erfüllt sind: |Psc_cmd| > Psc_cmd_vp(≒ 0.3 mm) (22) wobei Psc_cmd ein Soll-Wert in der Schaltrichtung ist und Psc_cmd-vp ein Referenzwert z. B. 0,3 mm) einer Verlagerung aus einer voreingestellten Neutralstellung ist (Psc_cmd = 0). |ΔPsl| < dpsl_vp (≒ 0,1 mm/Schritt) (23) wobei ΔPsl eine Verlagerung in der Wählrichtung von dem vorherigen Steuerzyklus ist und dpsl_vp ein Referenzwert (z. B. 0,1 mm/Schritt) einer Verlagerung in dem gegenwärtigen Steuerzyklus ist.
Die Störsteuerfähigkeiten können niedriger eingestellt werden als in dem Wählvorgang, wobei V_POLE_sl in dem Schaltvorgang V_POLE_sl_l ist, unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (21). Hierdurch wird es möglich, eine Störung zwischen dem Schaltarm 11 und dem Schaltstück 21a zu verhindern, um hierdurch die Bewegung des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung zu ermöglichen.
Anschließend führt, in Bezug auf 5, das Schaltsteuergerät 50 die folgenden vier Modi (Modus 1 bis Modus 4) in dem Schaltvorgang durch, um die jeweiligen Gangstellungen einzulegen. Dann ändert das Schaltsteuergerät 50 den Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE_sc in jedem Modus, wie durch die folgende Gleichung (24) ausgedrückt. Indem es auf diese Weise den Umschaltfunktion-Setzparameter V_POLE_sc verändert, können die Störsteuereigenschaften des Schaltsteuergeräts 50 auf ähnliche Weise verändert werden wie beim oben beschriebenen Wählsteuergerät 51.
wobei Psc_def eine Standbyposition des Synchronrings ist und Psc-scf eine Kontaktposition zwischen der Kupplungshülse und dem Synchronring ist.
5(a) zeigt eine Graphik, wobei die Ist-Position Psc und die Soll-Position Psc_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung entlang der Ordinate aufgetragen sind und die Zeit t entlang der Abszisse aufgetragen ist. 5(b) zeigt eine Graphik, wobei der Umschaltfunktions-Setzparameter VPOLE_sc entlang der Ordinate aufgetragen ist und die Zeit t, die die gleiche ist wie in 5(a), entlang der Abszisse aufgetragen ist. Es folgt nun eine Beschreibung eines Beispiels, wie die dritte Gangstellung eingelegt wird.
(1) Modus 1 (T₄₀ bis t₄₂: Soll-Wert-Nachfolge und Übereinstimmungsmodus)
Der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 (siehe 3) des Schaltsteuergeräts 50 hält das auf VPOLE_sc11 (= –0,8) gesetzte VPOLE_sc, da der Schaltvorgang aus der Neutralposition heraus begonnen wurde, bis die Ist-Position Psc des Schaltarms 11 (siehe 2(a) die Standby-Position Psc_def des Synchronrings 23a erreicht (Psc < Psc_def).
Dies erhöht die Störsteuerfähigkeiten des Schaltsteuergeräts 50 und verbessert die Übereinstimmung des Schaltarms 11 mit der Soll-Position Psc_cmd.
Dann setzt der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 VPOLE_sc auf VPOLE_sc12 (= –0,98) bei t₄₁, wenn die Ist-Position Psc des Schaltarms 11 die Standby-Position Psc_def des Synchronrings 23a erreicht. Dies reduziert die Störsteuerfähigkeiten des Schaltsteuergeräts 50 und erzeugt einen Puffereffekt, wenn die Kupplungshülse 22 den Synchronring 23a kontaktiert, um hierdurch ein Dröhngeräusch oder ein zwangsweises Drücken gegen den Synchronring 23a zu verhindern.
(2) Modus 2 (t₄₂ bis t₄₃: Drehzahlsynchronisationsteuermodus)
Nachdem die Bedingungen von Psc_def ≤ Psc ≤ Psc_scf und ΔPsc < ΔPsc_sc (ΔPsc_sc: Kontaktbewertungswert für einen Kontakt zwischen der Kupplungshülse 22 und dem Synchronring 23a) erfüllt sind, wird eine geeignete Druckkraft auf den Synchronring 23a ausgeübt, wobei der Soll-Wert Psc_cmd gleich Psc_sc ist und VPOLE_sc gleich VPOLE_sc2 (= –0,85) ist. Hierdurch werden die Drehzahlen zwischen der Kupplungshülse 22 und dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite synchronisiert.
(3) Modus 3 (t₄₃ und t₄₄: Statischer Modus)
Der Soll-Wert Psc_cmd wird auf einen Schaltbeendigungs-Soll-Wert Psc_end bei t₄₃ gesetzt, wenn die Bedingung Psc_sdf < Psc erfüllt ist. Um zu verhindern, dass Psc das Psc_cmd überschießt (das Auftreten von Überschießen erzeugt ein Stoßgeräusch an einem nicht gezeigten Anschlagelement), wird das Integral der Umschaltfunktion SUM_σsc rückgesetzt und wird VPOLE_sc auf VPOLE_sc3 (= –0,7) gesetzt, um die Störsteuerfähigkeiten zu verbessern. Hierdurch bewegt sich die Kupplungshülse 22, während sie durch den Synchronring 23a hindurch tritt und mit dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite in Eingriff tritt.
(4) Modus 4 (t₄₄ und danach: Haltemodus)
Nach Abschluss des Schaltvorgangs und während des Wählvorgangs wird VPOLE_sc auf VPOLE_sc4 (= –0,9) gesetzt, um die Störsteuerfähigkeit in dem Schaltsteuergerät 50 zu reduzieren, zur Energieersparnis mit der Minderung der dem Schaltmotor 13 zugeführten Energie. Dementsprechend ist es möglich, eine Störung zwischen dem Schaltarm 11 und den Schaltstücken 21a bis 21d während des Wählvorgangs zu vermeiden, indem der Wählvorgang durchgeführt wird, wobei die Störsteuerfähigkeiten in dem Schaltsteuergerät 50 reduziert sind, indem VPOLE_sc auf VPOLE_sc4 (= –0,9) gesetzt wird.
Nachfolgend wird eine Ausführungsprozedur zum Steuer/Regeln des Getriebes 80 mittels des Steuergeräts 1 in Bezug auf die Flussdiagramme beschrieben, die in den 6 bis 10 gezeigt sind.
Wenn ein Fahrzeugfahrer das Gaspedal 95 (siehe 1) oder das Bremspedal 99 betätigt, bestimmt das Steuergerät 1 einen Antriebskraftindex Udrv zur Bestimmung einer an das Antriebsrad 94 angelegten Antriebskraft gemäß der Betätigung unter Verwendung der folgenden Gleichung (25):
wobei Udrv ein Antriebskraftindex ist, AP eine Gaspedalöffnung ist, BK ein Bremspedaldruck ist und Kbk ein Koeffizient ist, um einen Bremspedaldruck (0 bis Maximum) in eine Gaspedalöffnung (0 bis –90°) zu konvertieren.
Das Steuergerät 1 bestimmt, ob ein Gangschaltvorgang des Getriebes ausgeführt werden soll, auf der Basis des Antriebskraftindex Udrv. Wenn der Gangschaltvorgang ausgeführt werden soll, erhält er einen Wählsollwert NGEAR_cmd entsprechend einer gewünschten Gangstellung auf der Basis des Antriebskraftindes Udrv und einer Fahrzeuggeschwindigkeit VP und führt den „Gangschaltvorgang” durch. Eine Relation zwischen dem Gangwählsollwert NGEAR_cmd und einer gewählten Gangstellung ist in der folgenden Tabelle (1) gezeigt: [Tabelle 1] (1) Korrespondenztabelle zwischen der Gangwahl Soll-Wert (NGEAR_cmd) und gewählter Gangstellung

NGEAR_cmd –1 1 2 3 4 5 6 0

Gewählte Gangstellung rückwärts 1ter 2ter 3ter 4ter 5ter 6ter Neutral
Hier wird der „Gangschaltvorgang” in drei Prozessen ausgeführt: Einem „Kupplungs-AUS-Prozess”, um den Schalt/Wählvorgang des Getriebes 80 zu ernöglichen, wobei die Kupplung 82 (siehe 1) in einem „Kupplungs-AUS”-Zustand ist; einem „Gangwechselprozess” zum Wechseln der gewählten Gangstellung NGEAR zu einem Gangwählsollwert NGEAR_cmd, wobei der Schalt/Wählvorgang des Getriebes 80 in dem „Kupplungs-AUS”-Zustand ist; und einem „Kupplungs-EIN”-Prozess zur Rückkehr der Kupplung 82 zu einem „Kupplung-EIN”-Zustand nach Abschluss des „Gangwechselprozesses”.
Um die Steuerzeit ab dem Startpunkt des „Gangschaltvorgangs” bis zum Ende jedes Prozesses zu erfassen, sind eine Kupplungs-AUS-Beendigungszeit TM_CLOFF, eine Gangwechselbeendigungszeit TM_SCHG sowie eine Kupplung-EIN-Beendigungszeit TM_CLON voreingestellt (TM_CLOFF < TM_SCHG < TM_CLON).
Das Steuergerät 1 startet einen Gangschaltvorgang-Refefenztimer zu Beginn des „Gangschaltvorgangs” und schaltet die Kupplung 82 aus, indem sie den „Kupplung-AUS”-Prozess beginnt. Dann beginnt der „Gangwechselprozess”, wenn die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgangs-Refefenztimers die Kupplung-AUS-Beendigungszeit TM_CLOFF überschreitet. Wenn danach die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Gangwechsel-Beendigungszeit TM_SCHG überschreitet, schaltet das Steuergerät 1 die Kupplung 82 ein, indem sie den „Kupplung-EIN-Prozess” startet.
Die in den 6 und 7 gezeigten Flussdiagramme zeigen eine Ausführungsprozedur für den „Gangschaltvorgang” des Getriebes 80, der nach dem Start des „Kupplung-AUS-Prozesses” von dem Steuergerät 21 durchgeführt wird. Zuerst bestimmt das Steuergerät 1 im Schritt 30, ob die gegenwärtig gewählte Gangstellung NGEAR des Getriebes 80 mit dem Gangwahl-Sollwert NGEAR_cmd übereinstimmt.
Wenn die gewählte Gangstellung NGEAR mit dem Gangwahl-Sollwert NGEAR-cmd übereinstimmt und daher bestimmt wird, dass er „Gangschaltvorgang” abgeschlossen ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 45 ab, wo das Steuergerät 1 die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers löscht. Im nächsten Schritt 46 setzt das Steuergerät ein Ausrückbeendigungsflag F_SCN (F_SCN = 0) zurück, das nach Abschluss des Ausrückens des Getriebes 80 gesetzt wird, und setzt ein Wählbeendigungsflag F_SLF zurück, das beim Abschluss des Wählvorgangs des Getriebes 80 gesetzt wird (S_SLF = 0).
Dann hält das Steuergerät 1 in Schritt 61 die gegenwärtig gewählte Gangstellung, indem sie die Soll-Position Psc_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung des Schaltsteuergeräts 50 und die Soll-Positon Psl_cmd des Schaltarms 11 in der Wählrichtung des Wählsteuergeräts 51 auf den gegenwärtigen Werten hält. Danach geht die Steuerung zu Schritt S33 in 7 weiter.
Darüber hinaus setzt zu dieser Zeit der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 des Schaltsteuergeräts den Reaktionspezifikationsparameter VPOLE_sc in dem Gleitmodusregler 53 des Schaltsteuergeräts 50 auf VPOLE-sc4 (= –0,9). Dies reduziert die Störsteuerfähigkeit des Schaltsteuergeräts 50 zur Energieeinsparung des Schaltmotors 13.
Ferner setzt der VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt 56 des Wählsteuergeräts 51 den Reaktionspezifikationsparameter VPOLE_sl in dem Gleitmodusregler 55 des Wählsteuergeräts 51 auf VPOLE-sl-l (= –0,95). Dies reduziert die Störsteuerfähigkeit des Schaltsteuergeräts 55 zur Energieeinsparung des Wählmotors 12.
Wenn andererseits in Schritt 30 die gegenwärtig gewählte Gangstellung NGEAR des Getriebes 80 nicht mit dem Gangwählsollwert NGEAR_cmd übereinstimmt und daher bestimmt wird, dass der „Gangschaltvorgang” des Getriebes 80 gerade ausgeführt wird, geht die Steuerung zu Schritt 31 weiter.
In Schritt 31 bestimmt das Steuergerät 1, ob die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Kupplung-AUS-Beendigungszeit TM_CLOFF überschreitet. Wenn die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Kupplungs-AUS-Beendigungszeit TM_CLOFF nicht überschreitet und daher bestimmt wird, dass der „Kupplungs-AUS-Prozess” nicht abgeschlossen ist, geht die Steuerung zu Schritt S32 weiter, wo das Steuergerät 1 die gegenwärtig gewählte Gangstellung hält, indem sie den gleichen Prozess wie im Schritt 61 ausführt.
Wenn hingegen in Schritt 31 die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Kupplung-AUS-Beendigungszeit TM_CLOFF überschreitet und daher bestimmt wird, dass der „Kupplung-AUS-Prozess” abgeschlossen ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 50 ab, wo das Steuergerät 1 bestimmt, ob die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Gangwechsel-Beendigungszeit TM_SCHG überschreitet.
Wenn in Schritt 50 die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Gangwechsel-Beendigungszeit TM_SCHG nicht überschreitet und daher bestimmt wird, dass der „Gangwechselprozess” gerade ausgeführt wird, geht die Steuerung zu Schritt 51 weiter, wo das Steuergerät 1 den „Schalt/Wählvorgang” ausführt. Dann geht die Steuerung zu Schritt 33 in 7 weiter.
Wenn andererseits in Schritt 50 die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Gangwechselbeendigungszeit TM_SCHG überschreitet und daher bestimmt wird, dass der „Gangwechselprozess” abgeschlossen ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 60 ab, wo das Steuergerät 1 bestimmt, ob die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Kupplung-EIN-Beendigungszeit TM_CLON überschreitet.
Wenn dann in Schritt 60 die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Referenztimers die Kupplung-EIN-Beendigungszeit TM_CLON nicht überschreitet und daher bestimmt wird, dass der „Kupplung-EIN-Prozess” gerade ausgeführt wird, führt das Steuergerät 1 den vorstehenden Prozess im Schritt 61 aus, und dann geht die Steuerung zu Schritt 33 in 7 weiter.
Wenn hingegen in Schritt 60 die Taktgabe tm_shift des Gangschaltvorgang-Refefenztimers die Kupplung-EIN-Beendigungszeit-TM_CLON überschreitet (TM_CLON < tm_shift) und daher bestimmt wird, dass der „Kupplung-EIN-Prozess” abgeschlossen ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 70 ab, wo das Steuergerät 1 die gegenwärtig gewälte Gangstellung NGEAR auf den Gangwähl-Sollwert NGEAR_cmd setzt. Danach geht die Steuerung zu Schritt 33 in 7 weiter.
Die Schritte 33 bis 38 und Schritt 80 in 7 sind Prozesse, die von dem Gleitmodusregler 53 des Schaltsteuergeräts 50 ausgeführt werden. Der Gleitmodusregler 53 berechnet in Schritt 33 E_sc(k) in der vorstehenden Gleichung (9) und σ_sc(k) in der vorstehenden Gleichung (10).
Wenn anschließend im nächsten Schritt 34 ein Flag F_Mode2to3, das bei einem Übergang von dem vorstehenden Modus 2 zu Modus 3 gesetzt wird, gesetzt worden ist (F_Mode2to3 = 1), geht die Steuerung zu Schritt 35 weiter, wo der Gleitmodusregler 53 das Integral der Umschaltfunktion SUM_σsc(k), das in der vorstehenden Gleichung (11) berechnet ist, rücksetzt (SUM_σsc = 0). Wenn hingegen in Schritt 34 das Flag F_Mode2to3 rückgesetzt worden ist (F_Mode2to3 = 0), zweigt die Steuerung zu Schritt 80 ab, wo der Gleitmodusregler 53 das Integral der Umschaltfunktion SUM_σsc(k) in der vorstehenden Gleichung (11) aktualisiert, und dann geht die Steuerung zu Schritt 36 weiter.
Dann berechnet der Gleitmodusregler in Schritt 36 die äquivalente Regeleingabe Ueq_sc(k), die Reaching-Regeleingabe Urch_sc(k) und die Adaptationsregel-Regeleingabe Uadp_sc(k) in den vorstehenden Gleichungen (12) bis (14), und berechnet in Schritt 37 die Regeleingabe Vsc(k) der an den Schaltmotor 13 angelegten Spannung in der vorstehenden Gleichung (15) und steuert den Schaltmotor 13.
Die anschließenden Schritte 38 bis 40 sind Prozesse, die von dem Gleitmodusregler 60 des Wählsteuergeräts 51 ausgeführt werden. Der Gleitmodusregler 60 berechnet in Schritt 38 E_sl(k) in der vorstehenden Gleichung (2) und σ_sl(k) in der vorstehenden Gleichung (3).
Anschließend berechnet im nächsten Schritt 39 der Gleitmodusregler 60 die äquivalente Regeleingabe Ueq_sl(k), die Reaching-Regeleingabe Urch_sl(k) und die Adaptationsregeleingabe Uadp_sl(k) in den vorstehenden Gleichungen (4) bis (6), berechnet die Regeleingabe Vsl(k) der an den Wählmotor 12 angelegten Spannung in der vorstehenden Gleichung (7) und steuert den Wählmotor 12 in Schritt 40.
In 8 ist ein Flussdiagramm des „Schalt/Wählvorgangs” im in 6 gezeigten Schritt 51 gezeigt. Wenn das Ausrück-Beendigungsflag F_SCN rückgesetzt worden ist (F_SCN = 0) und daher im Schritt 19 bestimmt wird, dass der Ausrückvorgang gerade ausgeführt wird, geht die Steuerung zu Schritt 91 weiter.
Die Schritte 91 und 92 sind Prozesse, die von dem Soll-Positionsplaner 52 ausgeführt werden (siehe 3). Der Soll-Positionsplaner 52 hält in Schritt 91 die Soll-Position Psl_cmd des Schaltarms 11 in der Wählrichtung auf der gegenwärtigen Stelle, und setzt im Schritt 92 die Soll-Position Psc_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung auf Null (Neutralstellung). Schritt 93 ist ein Prozess, der von dem VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 (siehe 3) und dem VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt 61 ausgeführt wird. Der VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt 61 setzt VPOLE_sl auf VPOLE_sl-l (–0,95), und der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 setzt VPOLE_sc auf VPOLE_sc11 (= –0,8).
Dies reduziert die Störsteuerfähigkeiten des Wählsteuergeräts 51, um hierdurch den zulässigen Bereich einer Abweichung des Schaltarms 11 in der Wählrichtung zu vergrößern. Daher ist es möglich, den Schaltarm 11 glattgängig in der Schaltrichtung zu bewegen, bei einem geringeren Einfluss einer Wechselwirkung zwischen dem Schaltarm 11 und dem Schaltstück 21.
Wenn dann im nächsten Schritt 94 die Position (der Absolutwert) des Schaltarms in der Schaltrichtung kleiner ist als ein voreingestellter neutraler Bewertungswert Psc_N (z. b. 0,15 mm), wird bestimmt, dass das Ausrücken abgeschlossen worden ist, und die Steuerung geht zu Schritt 95 weiter, wo das Steuergerät 1 das Ausrückbeendigungsflag F_SCN setzt (F_SCN = 1). Dann geht die Steuerung zu Schritt 96 weiter, wo der „Schalt/Wählvorgang” beendet wird. Wenn in Schritt 94 die Position (Absolutwert) des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung gleich oder größer als ein neutraler Bewertungswert PSC_N ist (z. B. 0,15 mm), geht die Steuerung zu Schritt 96 weiter, um den Schalt/Wählvorgang zu beenden, ohne dass Ausrückbeendigungsflag F_SCN zu setzen.
Wenn andererseits im Schritt 90 bestimmt wird, dass das Ausrückbeendigungsflag F_SCN gesetzt ist und daher bestimmt wird, dass der Gangschaltvorgang abgeschlossen ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 100 ab. Die Schritte 100 bis 103 und Schritt 110 sind Prozesse, die von dem Soll-Positionsplaner 52 aus geführt werden. Der Soll-Positionsplaner 52 bestimmt in Schritt 100, ob das Wählbeendigungsflag F_SLF gesetzt ist.
Wenn das Wählbeendigungsflag F_SLF rückgesetzt ist (F_SLF = 0), was anzeigt, dass der Wählvorgang gerade ausgeführt wird, geht die Steuerung zu Schritt 101 weiter, wo der Soll-Positionsplaner 52 ein NGEAR_cmd/Psl_cmd_table-Kennfeld absucht, um einen Setzwert Psl_cmd_table jeder Gangstellung entsprechend dem NGEAR_cmd in der Wählrichtung zu erhalten.
Der Soll-Positionsplaner 52 hält im nächsten Schritt 102 den Soll-Wert Psc_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung auf dem gegenwärtigen Wert, und setzt in Schritt 103 Psc_cmd_tmp, um ein Inkrement des Soll-Werts in der Schaltrichtung zu spezifizieren, auf Null. Der nächste Schritt 104 ist ein Prozess, der von dem VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 und dem VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt 61 ausgeführt wird. Der VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt setzt VPOLE_sl auf VPOLE_sl_h (= –0,7) und der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 setzt VPOLE_sc auf VPOLE_sc4 (= –0,9).
Dies reduziert die Störsteuerfähigkeit des Schaltsteuergeräts 50 und erleichtert die Bewegung des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung beim Wählvorgang. Selbst wenn daher zwischen dem Schaltarm 11 und dem Schaltstück 21 eine Störung auftritt, kann der Wählvorgang glattgängig erfolgen.
Wenn danach in Schritt 105 ein Absolutwert |Psl-Psl_cmd| einer Differenz zwischen der gegenwärtigen Position und der Soll-Position des Schaltarms 11 in der Wählrichtung kleiner als der Wählbeendigungsbewertungswert E_Pslf (z. B. 0,15 mm) ist und in Schritt 106 die Bewegungsgeschwindigkeit ΔPsl des Schaltarms 11 in der Wählrichtung kleiner als der Wählgeschwindigkeits-Konvergenzbewertungswert D_Pslf ist (z. B. 0,1 mm/Schritt), bestimmt das Steuergerät 1, dass der Wählvorgang abgeschlossen ist, und geht zu Schritt 107 weiter. Dann setzt das Steuergerät 1 das Wählbeendigungsflag F_SLF (F_SLF = 1), und geht zu Schritt 96 weiter, um den „Schalt/Wählvorgang” zu beenden.
Wenn hingegen im Schritt 100 das Wählbeendigungsflag F_SLF gesetzt ist und daher bestimmt wird, dass der Wählvorgang abgeschlossen ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 110 ab. Die Schritte 110 bis 111 sind Prozesse, die vom Soll-Positionsplaner 52 ausgeführt werden. Der Soll-Positionsplaner 52 hält in Schritt 110 die Soll-Position Psl_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung auf dem gegenwärtigen Wert, und führt, in einem später beschriebenen Schritt 111, eine „Berechnung eines Soll-Werts in dem Drehzahlsynchronisationsvorgang” aus.
Der nächste Schritt 112 ist ein Prozess, der von dem VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt 51 ausgeführt wird. Der VPOLE_sl-Berechnungsabschnitt 61 setzt VPOLE_sl auf VPOLE_sl-l (= –0,95). Dies reduziert die Störsteuerfähigkeit des Wählsteuergeräts 51, und selbst wenn daher eine Störung zwischen dem Schaltarm 11 und dem Schaltstück 21 auftritt, kann der Schaltvorgang des Schaltarms 11 glattgängig stattfinden. Dann geht die Steuerung von Schritt 112 zu Schritt 96 weiter, wo das Steuergerät 1 den „Schalt/Wählvorgang” beendet.
In 9 ist ein Flussdiagramm der „Berechnung eines Soll-Werts im Drehzahlsynchronisationsvorgang” des Schritts 111 in 8 gezeigt. Primär führt der Soll-Positionsplaner 52 die „Berechnung eines Soll-Werts im Drehzahlsynchronisationsvorgang” aus.
Der Soll-Positionsplaner 52 sucht in Schritt 120 das gezeigte NGEAR_cmd/Psc_def, scf,_end,_table_Kennfeld ab, zur Erfassung einer Standby-Position Psc_def des Synchronrings in jedem der Getriebemechanismen 2a bis 2c und des Rückwärtsradzugs 83, 85 und 86 entsprechend dem Gangwähl-Sollwerten NGEAR_cmd, einer Position Psc_scf (entsprechend einer vorbestimmten Position der vorliegenden Erfindung) zum Starten des Drehzahlsynchronisiervorgangs zwischen der Kupplungshülse und den synchronisierten Rädern (dem ersten Vorwärtsrad 9a an der Ausgangsseite, dem zweiten Vorwärtsrad 9b an der Ausgangsseite, dem dritten Vorwärtsrad 7c an der Eingangsseite, dem vierten Vorwärtsrad 7d an der Eingangsseite, dem fünften Vorwärtsrad 7e an der Eingangsseite, dem sechsten Vorwärtsrad 7f an der Eingangsseite, dem zweiten Rückwärtsrad 83 und dem dritten Rückwärtsrad 96), sowie einer Endposition Psc_end des Schaltvorgangs.
Im anschließenden Schritt 121 erfasst der Soll-Positionsplaner 52 eine Verlagerungsgeschwindigkeit D_Pcs_cmd_table des Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem Gangwahl-Sollwert NGEAR_cmd. Die Verlagerungsgeschwindigkeit D_Psc_cmd_table wird entsprechend einer Gangstellung auf diese Weise verändert, um hierdurch das Auftreten eines Schaltstoßes in einem niedrigen Gang und ein Kontaktgeräusch zwischen dem Synchronring und der Kupplungshülse zu verhindern.
Dann setzt im nächsten Schritt 122 der Soll-Positionsplaner 52 Psc_def_table, Psc_scf_table, Psc_end_table und D_Psc_cmd_table, die mittels der vorhergehenden Kennfeldsuche erfasst wurden, auf entsprechende Soll-Werte Psc_def, Psc_scf, Psc_end bzw. D_Psc_cmd. Ferner setzt er im anschließenden Schritt 123 eine Mittel-Soll-Position Psc_cmd-tmp des Schaltarms 11 in dem Schaltvorgang.
Schritt 124 und folgende in 10 sind Prozesse in dem vorstehenden Modus 1 bis Modus 4. Wenn in Schritt 124 die Position Psc des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung Psc_scf nicht überschreitet und daher der Drehzahlsynchronisationsvorgang zwischen der Kupplungshülse und dem Synchronring als unvollständig bestimmt wird, geht die Steuerung zu Schritt 125 weiter.
In Schritt 125 setzt das Steuergerät 1 ein Modus 1/2 Flag F_mode 12 (F_mode12 = 1), welches anzeigt, der Prozess in dem Modus 1 oder Modus 2 gerade ausgeführt wird. Wenn im nächsten Schritt 126 die Positon Psc des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung Psc_def nicht überschreitet, mit anderen Worten, der Schaltarm 11, die Standby-Position des Synchronrings nicht überschreitet, geht die Steuerung zu Schritt 127 weiter.
Die Schritte 127 und 128 sind Prozesse im Modus 1. In Schritt 127 setzt der Offsetwertbestimmungsabschnitt 55 ein Offset-Flag F_Ufb_OK (F_Ufb_OK = 0) zurück, um zu spezifizieren, ob der Offsetwert Ufb zu der Soll-Position in der Schaltrichtung, die durch den Soll-Positionsplaner 52 gesetzt ist, addiert werden soll, um die Addition des Offsetwertes Ufb zu unterbinden. Im anschließenden Schritt 128 setzt der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 des Schaltsteuergeräts 50 VPOLE_sc auf VPOLE_sc_l_(= –0,8). Dies verbessert die Störsteuerfähigkeit des Schaltsteuergeräts 50, um hierdurch die Übereinstimmung mit der Soll-Position Psc_cmd zu vergrößern.
Wenn in Schritt 129 die Mittelsollposition Psc_cmd_tmp des Schaltarms 11 in dem Schaltvorgang die Position Psc_scf überschreitet, wo der Drehzahlsynchronisationsvorgang gestartet wird, verzweigt die Steuerung zu Schritt 180, wo der Soll-Positionsplaner 52 Psc_scf auf die Soll-Position Psc_cmd in der Schaltrichtung setzt. Dann geht die Steuerung zu Schritt 131 weiter, wo die „Berechnung eines Soll-Werts des „Drehzahlsynchronisationsvorgangs” beendet wird. Andererseits, so lange nicht in Schritt 129 die Mittelsollposition Psc_cmd_tmp des Schaltarms 11 in dem Schaltvorgang die Position Psc_scf überschreitet, wo der Drehzahlsynchronistationsvorgang gestartet wird, geht die Steuerung zu Schritt 130 weiter, wo der Soll-Positionsplaner 52 die Mittelsollposition Psc_cmd_tmp des Schaltarms 11 in dem Schaltvorgang auf die Soll-Position Psc_cmd in der Schaltrichtung setzt. Dann geht die Steuerung zu Schritt 131 weiter, wo die „Berechnung eines Soll-Werts im Drehzahlsynchronisationsvorgang” beendet wird.
Wenn in Schritt 126 die Position Psc des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung Psc_def überschreitet und daher im Schritt 126 bestimmt wird, dass der Schaltarm 11 in der Standby-Position des Synchronrings ist, zweigt die Steuerung zu Schritt 160 ab, wo bestimmt wird, ob eine Veränderung ΔPsc einer Position des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung den Kontaktbewertungswert ΔPsc_sc zwischen der Kupplungshülse und dem Synchronring überschreitet.
Wenn ΔPsc kleiner als ΔPsc_sc ist und die Kupplungshülse den Synchronring noch nicht kontaktiert hat, geht die Steuerung zu Schritt 161 weiter. Wenn ΔPsc das ΔPsc_sc überschreitet und die Kupplungshülse den Synchronring bereits kontaktiert hat, zweigt die Steuerung zu Schritt 170 ab. Die Anordnung in Schritt 126 und Schritt 160 zum Erfassen, ob die Kupplungshülse mit dem Synchronring in Kontakt steht, entspricht dem Kontakterfassungsmittel der vorliegenden Erfindung.
Die Schritte 161 und 162 sind Prozesse im Modus 1, worin der Offsetwert-Bestimmungsabschnitt 55 das Offset-Flag F_Ufb_OK rückssetzt (F_Ufb_OK = 0), um die Addition des Offsetwerts Ufb zu unterbinden. Dann setzt im anschließenden Schritt 162 der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 VPOLE-sc auf VPOLE_sc 12 (= –0,98). Dies reduziert die Störsteuerfähigkeit des Schaltsteuergeräts 50, um hierdurch einen Stoß beim Kontakt zwischen der Kupplungshülse und dem Synchronring zu reduzieren.
Die Schritte 170 und 171 sind Prozesse im Modus 2. Der Offsetwert-Bestimmungsabschnitt 55 setzt in Schritt 170 das Offset-Flag F_Ufb_OK (F_Ufb_OK = 1), um die Addition des Offset-Werts Ufb zu gestatten. Im anschließenden Schritt 171 setzt der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 VPOLE_sc auf VPOLE_sc2 (–0,85). Dies verbessert die Störsteuerfähigkeiten des Schaltsteuergeräts 50, wodurch eine geeignete Druckkraft auf den Synchronring ausgeübt werden kann, um eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Kupplungshülse und dem synchronisierten Rad zu erreichen.
Danach berechnet der Offsetwert-Bestimmungsabschnitt 55 in Schritt 172 E_Ufb(k) und σ_Ufb(k) in den vorstehenden Gleichungen (16) und (17) und berechnet in Schritt 173 Uadp_Ufb(k), Urch_Ufb(k) und Ufb(k) in den vorstehenden Gleichungen (18), (19) und (20). Im nächsten Schritt addiert 174 der Addierer 56 den Offsetwert-Ufb(k) zu Psc_scf (entsprechend einer Sollposition der vorliegenden Erfindung, die von dem Soll-Positionsplaner 52 gesetzt ist, um hierdurch die Soll-Position Psc_cmd in der Schaltrichtung zu setzen. Dann geht die Steuerung zu Schritt 131 weiter, um die „Berechnung eines Sollwerts im Drehzahlsynchronisationsvorgang” zu beenden.
Wenn andererseits in Schritt 124 die Position Psc des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung Psc_scf überschreitet oder im Schritt 124 die Synchronisation der Drehzahlen zwischen der Kupplungshülse und dem synchronisierten Rad erhalten wird, zweigt die Steuerung zu Schritt 140 ab. Dann wird in Schritt 140 bestimmt, ob das Modus 1/2-Flag F_mode 12 gesetzt worden ist.
Wenn in Schritt 140 das Modus 1/2-Flag F_mode 12 gesetzt worden ist (F_mode 12 = 1), oder der Prozess im Modus 1 oder Modus 2 gerade ausgeführt wird, zweigt die Steuerung zu Schritt 150 ab, wo das Steuergerät 1 ein Modus 3-Übergangsflag F_mode2to3 setzt (F_mode 2zu3 = 1) und das Modus 1/2-Flag F_mode 12 rücksetzt (F_mode 12 = 0). Dann geht die Steuerung zu Schritt 142 weiter. Wenn hingegen in Schritt 140 das Modus 1/2-Flag rückgesetzt worden ist (F_mode 12 = 0) oder der Prozess im Modus 2 bereits abgeschlossen worden ist, geht die Steuerung zu Schritt 141 weiter, wo das Steuergerät 1 das Modus 3 Übergangsflag F_mode 2to3 rücksetzt (F_mode 2to3 = 0). Dann geht die Steuerung zu Schritt 142 weiter.
In Schritt 142 setzt der Offsetwertbestimmungsabschnitt 55 das Offsetflag F_Ufb_OK zurück (F_Ufb_OK = 0), um die Addition des Offsetwerts Ufb zu unterbinden. In dem anschließenden Schritt 143 setzt der VPOLE_sc-Berechnungsabschnitt 54 des Schaltsteuergeräts 50 das VPOLE_sc auf VPOLE_sc3 (= –0,7). Im nächsten Schritt 144 setzt der Soll-Positonsplaner 52 den Soll-Wert Psc_cmd des Schaltarms 11 in der Schaltrichtung auf Psc_end. Dies reduziert die Störsteuerfähigkeiten des Schaltsteuergeräts 50 und verhindert, dass der Schaltarm 11 die Schaltbeendigungsposition Psc_end überläuft. Danach geht die Steuerung von Schritt 144 zu Schritt 131 weiter, wo das Steuergerät 1 die „Berechnung eines Soll-Werts im Drehzahlsynchronsationsvorgang” beendet.
11 ist ein Graph eines Übergangs der Ist-Position Psc der Kupplungshülse, wenn die Soll-Position Psc_cmd in der Schaltrichtung erhöht wird, indem das Offsetflag F_Ufb_OK gesetzt wird (F_Ufb_OK = 1) und der Offsetwert Ufb im Modus 2 addiert wird. Die obere Graphik in 11 hat eine Ordinate, entlang der die Ist-Position Psc der Kupplungshülse und der Offsetwert Ufb angeordnet sind, und eine Abszisse, entlang der eine Zeitachse angeordnet ist. In 11 bezeichnen die Buchstaben a, b und c die Soll-Position Psc_cmd der Kupplungshülse, die Ist-Positon Psc der Kupplungshülse bzw. den Offsetwert Ufb.
Die untere Graphik hat eine Ordinate, entlang der Setz/Rücksetzpegel des Offset-Flags F_Ufb_OK angeordnet sind, und eine Abszisse, entlang der eine Zeitachse aufgetragen ist, die gleich jener der oberen Graphik ist. In 11 bezeichnet der Buchstabe d einen Pegel des Offset-Flags F_Ufb_OK. In 11 bezeichnet t₁₀ einen Zeitpunkt, wenn ein Kontakt zwischen der Kupplungshülse und dem Synchronring erfasst wird, und das Offsetwert-Flag F_Ufb_OK gesetzt ist (F_Ufb_OK = 1), und zwar während der Dauer von t₁₀ bis t₁₁ in der unteren Graphik.
In Bezug auf die obere Graphik versteht es sich, dass bei t₁₀ das Setzen des Offset-Flags F_Ufb_OK die Addition des Offsetwerts Ufb startet und die Soll-Position Psc_cmd erhöht, was bewirkt, dass die Kupplungshülse leicht in den Synchronring gedrückt wird, ohne dass sie gegen den Synchronring prallt oder ohne Unterbrechung des Schaltens der Kupplungshülse.
Während in dieser Ausführung der Offsetwert-Bestimmungsabschnitt 55 den Gleitmodusreglert als die reaktionsspezifische Regelung der vorliegenden Erfindung angewendet hat, kann stattdessen auch eine rückschreitende Regelung oder Steuerung oder anderer Typ von reaktionsspezifizierenden Regelungen bzw. Steuerungen verwendet werden.
Ferner befasst sich die Beschreibung der Ausführung mit dem Synchronisationsmechanismus 2, worin die Kupplungshülse 22 auf der Eingangswelle 5 angeordnet ist und das synchronisierte Rad 7 mit der Antriebswelle gekoppelt ist, wie in 1 gezeigt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Synchronisationsmechanismus anwendbar, worin eine Kupplungshülse auf einer Ausgangswelle angeordnet ist und ein synchronisiertes Rad mit einer Eingangswelle gekoppelt ist.
Obwohl die Ausführung anhand eines Anordnungsbeispiels beschrieben worden ist, worin die Elektromotoren 12 und 13 als Aktuatoren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Anordnung mit anderen Typen von elektrischen Aktuatoren oder einen pneumatischen oder hydraulischen Aktuator anwendbar.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf den im Getriebe 80 vorgesehenen Synchronisationsmechanismus angewendet wurde, als Steuergerät für den Kontaktmechanismus der vorliegenden Erfindung, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht eingeschränkt. Zum Beispiel ist in 12 ein weiteres Beispiel gezeigt, wo die vorliegende Erfindung auf eine Werkzeugmaschine (entsprechend dem Kontaktmechanismus der vorliegenden Erfindung) angewendet ist, um ein Werkstück 100 (entsprechend dem kontaktierten Element der vorliegenden Erfindung), mittels eines Stirnfräsers 101 (entsprechend dem kontaktierenden Element der vorliegenden Erfindung) bohren. Der Stirnfräser 101 ist an einem Hubaktuator 103 mittels eines Spannfutters 102 angebracht.
Wie in 12 gezeigt, kann der Bohrprozess in die folgenden drei Prozesse klassifiziert werden, in der gleichen Weise wie die vorstehende Steuerung im Modus 1 bis Modus 3 in dem Schaltvorgang des Getriebes 80:

– Prozess 1: Bringe ein Ende des Stirnfräsers 101 in kurzer Zeit zu dem Werkstück 100, bis der Stirnfräser 101 das Werkstück 100 berührt, und verhindere den Aufstoß, wenn der Stirnfräser 101 das Werkstück 100 kontaktiert.
– Prozess 2: Schneide das Werkstück 100, während eine Druckkraft (Fc) auf den Stirnfräser 101 ausgeübt wird.
– Prozess 3: Stoppe eine Abwärtsbewegung des Stirnfräsers 101, um zu verhindern, dass das Spannfutter 102 mit dem Werkstück 100 kollidiert. Wenn das Bohren des Werkstücks 100 beendet ist und der Stirnfräser 101 keinen Widerstand von dem Werkstück 100 erhält, wird der Stirnfräser 101 sofort abgeschaltet.

Darüber hinaus wird eine Ist-Position (Py) des Stirnfräsers 101 durch die Ist-Position (Psc) der in 2(a) gezeigten Kupplungshülse 22 ersetzt, um eine geänderte Position (Py_vp) des Übereinstimmungsparameters (VPOLE) im Prozess 1 sowie eine Standby-Position (Py_def, die dem Psc_def in der Steuerung des Schaltvorgangs des Getriebes 80 entspricht) des Werkstücks 100 oder dergleichen zu setzen. Danach wird der Betrieb des Hubaktuators 103 gesteuert/geregelt, um hierdurch die Zeit zum Bohren zu reduzieren und den Aufprall zu reduzieren, wenn der Stirnfräser 101 das Werkstück 100 kontaktiert.
Darüber hinaus kann die Druckkraft des Stirnfräsers 101 auf einer vorbestimmten Soll-Druckkraft gehalten werden, um zu verhindern, dass der Stirnfräser 101 eine zu hohe Druckkraft auf das Werkstück 100 ausübt, und um eine mangelnde Druckkraft in dem Prozess 2 zu verhindern. Danach kann im Prozess 3 der Stirnfräser 101 sofort gestoppt werden.
Ein Steuergerät für einen Kontaktmechanismus verhindert eine mangelnde Druckkraft, die von einem kontaktierenden Element (22) auf ein kontaktiertes Element (23b) ausgeübt wird, wenn eine Regeleingabe zu einem das kontaktierende Element (22) bewegenden Aktuator (13) bestimmt wird, mittels einer Positionsregelung. Erfindungsgemäß umfasst das Steuergerät: einen Gleitmodusregler (53) zum Bestimmen einer Regeleingabe (Vsc) zu einem Schaltmotor (13), um eine Ausgabe des Schaltmotors (13) einhergehend mit einer Zunahme einer Differenz zwischen einer Soll-Position (Psc_cmd) und einer Ist-Position (Psc) einer Kupplungshülse (22) zu erhöhen, um die Differenz zu eliminieren; einen Offsetwert-Bestimmungsabschnitt (55) zum Bestimmen eines Offsetwerts (Ufb) für eine Soll-Position (Psc_cmd) der Kupplungshülse (22), die von einem Soll-Positionsplaner (52) gesetzt ist, so dass die Regeleingabe (Vsc) zu dem Schaltmotor (13) mit einer voreingestellten Soll-Regeleingabe übereinstimmt, so dass die von der Kupplungshülse (22) auf einen Synchronring (23b) ausgeübte Druckkraft auf einem vorbestimmten Niveau liegt, wenn ein Kontakt zwischen der Kupplungshülse (22) und dem Synchronring (23b) erfasst wird, sowie einen Addierer (56) zum Addieren des Offsetwerts (Ufb) zu der Soll-Position (Psc_cmd).

Claims

Steuergerät für einen Kontaktmechanismus (2b) zum Regeln des Betriebs des Kontaktmechanismus (2b), wobei der Kontaktmechanismus umfasst: ein kontaktierendes Element (22; 101), das in Richtung einer Achse beweglich ist, einen Aktuator (12, 13), der mit dem kontaktierenden Element (22; 101) gekoppelt ist und das kontaktierende Element (22, 101) bewegt, sowie ein kontaktiertes Element (23b; 100), das von dem kontaktierenden Element (22; 101) kontaktiert wird, sobald sich das kontaktierende Element (22, 101) zu einer vorbestimmten Position (Psc_scf) bewegt, wobei durch Bewegen des kontaktierenden Elements (22) mittels des Aktuators (12, 13) über die vorbestimmte Position (Psc_scf) hinaus das kontaktierende Element (22, 101) eine Druckkraft auf das kontaktierte Element (23b, 100) ausübt, wobei das Steuergerät (1) umfasst: ein Soll-Positionssetzmittel (52, 56) zum Festlegen einer Soll-Position (Psc_cmd) des kontaktierenden Elements (22, 101); ein Ist-Positions-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ist-Position (Psc) des kontaktierenden Elements (22, 101); ein Regeleingabe-Bestimmungsmittel (50) zum Bestimmen einer an den Aktuator (12, 13) anzulegenden Regeleingabe (Vsc) derart, dass bei einer Zunahme einer Differenz zwischen der Soll-Position (Psc_cmd) und der Ist-Position (Psc) des kontaktierenden Elements (22, 101) die Ausgangsleistung des Aktuators (12, 13) erhöht wird, um die Differenz zu eliminieren; und ein Kontakterfassungsmittel (50, Schritte 126, 160) zum Erfassen, dass das kontaktierende Element (22, 101) das kontaktierte Element (23b, 101) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Positionssetzmittel (52, 56) zur Vergrößerung der Differenz zu der festgelegten Soll-Position (Psc_cmd) einen Offsetwert (Ufb) addiert, wenn das Kontakterfassungsmittel (50, Schritte 126, 160) erfasst, dass das kontaktierende Element (22, 101) das kontaktierte Element (23b, 100) kontaktiert, sodass die Regeleingabe (Vsc) zu dem Aktuator (12, 13) bewirkt, dass die von dem kontaktierenden Element (22, 101) auf das kontaktierte Element (23b, 100) ausgeübte Druckkraft eine vorbestimmte Höhe hat.
Steuergerät für einen Kontaktmechanismus gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Regeleingabe-Bestimmungsmittel (50) die Regeleingabe (Vsc) zu dem Aktuator (13) für jeden vorbestimmten Steuerzustand bestimmt; und das Steuergerät (1) für den Kontaktmechanismus (2b) ein Offsetwert-Bestimmungsmittel (55) zum Bestimmen des Offsetwerts (Ufb) unter Verwendung einer reaktionsspezifischen Regelung enthält, worin ein Dämpfverhalten und eine Dämpfgeschwindigkeit einer Differenz zwischen der Regeleingabe (Vsc) zu dem Aktuator (13) in den vergangenen Steuerzyklen und der Soll-Regeleingabe variabel spezifiziert wird, um eine Differenz zwischen diesen zu eliminieren.
Steuergerät für einen Kontaktmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Positionssetzmittel (52, 56) die Differenz vergrößert, indem es den Offsetwert (Ufb) zu der Soll-Position (Psc_cmd) addiert, bis die Ist-Position (Psc) des kontaktierenden Elements (22, 101) eine voreingestellte Grenzposition (Psc_end) erreicht.
Steuergerät für einen Kontaktmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin: der Kontaktmechanismus (2b) ein Synchronisationsmechanismus (2b) zum Umschalten zwischen einer Übertragung und Trennung von Drehkraft ist; und das kontaktierende Element (22) ein erstes Eingriffselement (22) ist, welches integral an einer Welle (5) mit dieser drehbar angeordnet ist, und das kontaktierte Element (23b) ein Synchronisationselement (23b) ist, das zwischen einem zweiten Eingriffselement (7c, 7d), welches auf der Welle (5) relativ drehbar und axial nicht beweglich ist, und dem ersten Eingriffselement (22) derart angeordnet ist, dass es in Bezug auf das erste Eingriffselement (22) und das zweite Eingriffselement (7c, 7d) frei drehbar ist und in der axialen Richtung davon bewegbar ist und einen Eingriff zwischen dem ersten Eingriffselement (22) und dem zweiten Eingriffselement (7c, 7d) ermöglicht, indem es Umdrehungen zwischen dem ersten Eingriffselement (22) und dem zweiten Eingriffselement (7c, 7d) mittels einer Reibkraft synchronisiert, die an einem Kontakt zwischen dem ersten Eingriffselement (22) und dem zweiten Eingriffselement (7c, 7d) mit der sich drehenden Welle (5) erzeugt wird.