DE102007008750B4

DE102007008750B4 - Getriebe mit Drehmomentsensoren und Verfahren zum Steuern eines Getriebes

Info

Publication number: DE102007008750B4
Application number: DE102007008750A
Authority: DE
Inventors: John R. Mich. Maten; Casie M. Mich. Bockenstette
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: CN101029678B; US20070199397A1; CN101029678A; US7478572B2; DE102007008750A1

Abstract

Getriebe (14, 114), umfassend: ein Antriebselement (16); ein Abtriebselement (18); eine erste Welle (24, 124), die zumindest teilweise eine erste Leistungsflussstrecke zwischen dem Antriebselement (16) und dem Abtriebselement (18) definiert; eine zweite Welle (26, 126), die zumindest teilweise eine zweite Leistungsflussstrecke zwischen dem Antriebselement (16) und dem Abtriebselement (18) definiert; wobei sich das Getriebe (14, 114) durch mehrere Gänge auszeichnet, von denen sich zumindest einer durch einen Leistungsfluss entlang der ersten Strecke auszeichnet; und wobei sich zumindest ein anderer der Gänge durch einen Leistungsfluss entlang der zweiten Strecke auszeichnet; gekennzeichnet durch einen ersten Drehmomentsensor (28, 128), der wirksam mit der ersten Welle (24, 124) verbunden ist, um einen Betrag von Drehmoment, der durch die erste Welle (24, 124) transportiert wird, zu erfassen; und einen zweiten Drehmomentsensor (30, 130), der wirksam mit der zweiten Welle (26, 126) verbunden ist, um einen Betrag...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das Drehmomentsensoren aufweist, die wirksam mit Drehmoment transportierenden Wellen verbunden sind, und ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes, das die Drehmomentsensoren benutzt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Fahrzeugbetriebseigenschaften werden durch das durch ein Getriebe übertragene Drehmoment beeinflusst. Beispielsweise erfordert ein optimales Schaltgefühl zwischen Gängen, die ein Kupplung/Kupplung-Schalten umfassen, die gleichmäßige Übertragung von Drehmoment von der weggehenden Kupplung zu der herankommenden Kupplung. Dies wird durch Steuern der Ausrückkraft der weggehenden Kupplung und der Einrückkraft der herankommenden Kupplung bewerkstelligt. Die Einrück- und Ausrückkräfte sind eine Funktion des Hydraulikdrucks und der Füllzeit des den Kupplungen zugeführten Fluids. Eine Steuerung der Kupplungen wird gewöhnlich bewerkstelligt, indem das Antriebsdrehmoment für das Getriebe aus einem Motordrehmomentmodell geschätzt wird. Die Änderungsgeschwindigkeit der Motordrehzahl oder der Getriebeantriebsdrehzahl wird typischerweise bei der Annäherung der Rate der Drehmomentkapazitätsänderung an den Kupplungen verändert. Aus der DE 101 48 424 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Ferner ist es aus der DE 100 20 643 C2 bekannt, an der Motorkurbelwelle einen Drehmomentsensor zur Erkennung von Drehmoment-Nulldurchgängen während eines Gangwechsels zu positionieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Getriebe ist mit Drehmomentsensoren an jeder der Leistungsflussstrecken durch das Getriebe versehen, so dass die Daten des aktuellen Drehmoments anstelle von geschätzten Daten bei der Steuerung verschiedener Fahrzeugbetriebseigenschaften, wie etwa Einrücken oder Ausrücken der Kupplung, Traktionssteuerung, Stabilitätssteuerung und Steigungssteuerung, die alle durch das tatsächlich durch das Getriebe transportierte Drehmoment beeinflusst werden, verwendet werden können.
Im Besonderen umfasst das Getriebe eine erste Welle, die zumindest teilweise eine erste Leistungsflussstrecke zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement des Getriebes definiert. Ein erster Drehmomentsensor ist wirksam mit der ersten Welle zum Erfassen des durch die erste Welle transportierten Drehmoments verbunden. Das Getriebe umfasst darüber hinaus eine zweite Welle, die zumindest teilweise eine zweite Leistungsflussstrecke zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement definiert. Ein zweiter Drehmomentsensor ist wirksam mit der zweiten Welle zum Erfassen eines Betrages von durch die zweite Welle transportiertem Drehmoment verbunden. Zumindest ein Gang führt zu einem Leistungsfluss entlang der ersten Strecke und zumindest ein anderer Gang führt zu einem Leistungsfluss entlang der zweiten Strecke. Vorzugsweise führen alle Gänge des Getriebes zu einem Leistungsfluss entlang der Strecke, die entweder die erste Welle oder die zweite Welle umfasst, so dass ein durch die Wellen transportiertes aktuelles Drehmoment im Gegensatz zu einem geschätzten Wert zu Steuerzwecken verwendet werden kann.
Beispielsweise kann das Getriebe einen ersten und einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen, die abwechselnd selektiv einrückbar sind, um einen Leistungsfluss entlang der ersten bzw. zweiten Strecke herzustellen. Das erfasste Drehmoment, das über den ersten und zweiten Drehmomentsensor geliefert wird, kann beim Steuern eines Schaltvorgangs zwischen den beiden Kupplungen benutzt werden. Die Kupplungen können Doppelantriebskupplungen an einem Zwischenwellen- oder Vorgelegewellengetriebe sein. Die erste und die zweite Welle können koaxiale Wellen oder Zwischenwellen sein. Das Getriebe kann alternativ eine Planetenradanordnung benutzen. Die Drehmomentsensoren können magnetoelektrische Sensoren, Sensoren für akustische Oberflächenwellen oder irgendeine andere verfügbare Art von Drehmomentsensor sein. Ein Zwischenwellengetriebe kann die größte Packungsflexibilität bereitstellen, um eine Wirkverbindung der Drehmomentsensoren mit den jeweiligen Wellen in den Leistungsflussstrecken zuzulassen. Die Drehmomentsensoren können an den Wellen direkt am Abtrieb der ersten und zweiten Antriebskupplung oberstromig in Leistungsflussrelation zu einer Zahnradanordnung liegen, um die genauste Drehmomentauslesung und Steuerung der Kupplungseinrückung vorzunehmen. Alternativ können sich die Drehmomentsensoren an Wellen unterstromig der Zahnradanordnung in der Nähe des Achsantriebsmechanismus befinden, um eine Drehmomentauslesung bereitzustellen, die das Drehmoment an dem Abtriebselement am genausten widerspiegelt. So wie es hierin verwendet wird, sind Bauteile, wie etwa Wellen, ”oberstromig” im Leistungsfluss in Relation zu anderen Bauteilen in dem Getriebe, wenn sie Drehmoment, das auf das Antriebselement aufgebracht wird, vor den anderen Bauteilen empfangen. Ähnlich sind Bauteile ”unterstromig” in Leistungsflussrelation zu anderen Bauteilen in dem Getriebe, wenn sie Drehmoment, das auf das Antriebselement aufgebracht wird, nach den anderen Bauteilen empfangen.
Ein Verfahren zum Steuern eines automatischen Mehrganggetriebes umfasst, dass der erste Drehmomentsensor wirksam mit der ersten Welle, die teilweise die erste Leistungsflussstrecke für einen Gang des Getriebes herstellt, verbunden wird, Drehmoment, das durch die erste Welle transportiert wird, erfasst wird und zumindest eine Fahrzeugbetriebseigenschaft zumindest teilweise auf der Basis von dem erfassten Drehmoment gesteuert wird. Der Steuerschritt kann umfassen, dass die Einrückung oder Ausrückung eines ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der den Gang entlang der ersten Leistungsflussstrecke teilweise herstellt, gesteuert wird. Der Steuerschritt kann auch umfassen, dass ein geschätzter Steuerparameter, der dazu verwendet wird, ein vorhergehendes Einrücken oder Ausrücken des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus herzustellen, auf der Basis des erfassten Drehmoments aktualisiert wird, und dann der aktualisierte Steuerparameter benutzt wird, um ein nachfolgendes Einrücken oder Ausrücken des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus herzustellen. Diese Art von Steuerung wird als Regelung (”closed loop” control) bezeichnet, da aktuelle Leistungsdaten (gemessenes Drehmoment) verwendet werden, um einen geschätzten Steuer- oder Regelparameter (geschätztes Drehmoment) zu verbessern, der bei der Bestimmung einer befohlenen Füllzeit oder eines befohlenen Fülldrucks verwendet wird, um die Einrückung oder Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus herzustellen. Der geschätzte Stuer- oder Regelparameter wird ein ”erlernter” Parameter, da aktuelle Leistungsdaten geschätzte Daten ersetzen. Das aktuelle Drehmoment kann auch verwendet werden, um die Steuerung des Drehmomentübertragungsmechanismus während des gleichen Schaltereignisses, in dem der Drehmomentwert erfasst wird, zu aktualisieren. Die Verwendung des aktuellen Drehmomentes kann eine weniger komplexe hydraulische Steuerschaltung zulassen, da die Überwachung von anderen Parametern, die für eine geschätzte Drehmomentberechnung notwendig sind, nicht erforderlich ist.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebsstrangs mit einem Motor und einem Doppelantriebskupplungsgetriebe mit Drehmomentsensoren, die wirksam mit koaxialen Wellen verbunden sind;
2 ist eine schematische Teilschnittansicht der Stirnseite eines Drehmomentsensors, der wirksam mit einer Hohlwelle von 1 verbunden ist, genommen entlang der Pfeile von 1;
3 ist eine schematische Darstellung in einer Seitenansicht des Drehmomentsensors von 2 mit der Hohlwelle in einer bruchstückhaften Ansicht;
4 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Antriebsstrangs mit einem Motor und einem Doppelantriebskupplungsgetriebe mit Drehmomentsensoren, die wirksam mit Vorgelegewellen verbunden sind; und
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Getriebes.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
In den Zeichnungen, in denen in allen verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Teile darstellen, ist in 1 ein Antriebsstrang 10 gezeigt, der eine Leistungsquelle oder einen Motor 12 und ein Getriebe 14 umfasst. Eine Abtriebswelle des Motors 12 ist mit einem Antriebselement 16 des Getriebes 14 verbunden. Das Antriebselement 16 ist typischerweise eine Welle und kann hierin als Antriebswelle bezeichnet sein. Ein Drehmomentwandler kann zwischen dem Motor 12 und das Getriebe 14 angeordnet und mit diesen verbunden sein, wie es in der Technik bekannt ist. Mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen, wie etwa Reibungskupplungen und Synchroneinrichtungen, sind selektiv einrückbar, um Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf das Getriebeabtriebselement 18 mit mehreren Drehzahlverhältnissen zu übertragen, die durch mehrere miteinander kämmende Zahnräder erreicht werden, wie es nachstehend besprochen wird.
Das Getriebe 14 ist ein Doppelantriebskupplungsgetriebe, das alternativ selektiv einrückbare erste und zweite Antriebskupplungen 20, 22 benutzt, um Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf eine erste bzw. zweite koaxiale Welle 24 bzw. 26 zu übertragen. Die erste und zweite Welle 24, 26 bilden teilweise Leistungsflussstrecken durch das Getriebe 14, abhängig davon, welche Antriebskupplungen 20, 22 und Synchroneinrichtungen (die nachstehend beschrieben sind) eingerückt sind, um die verschiedenen Drehzahlverhältnisse oder Gänge herzustellen.
Ein erster Drehmomentsensor 28 ist wirksam mit der ersten koaxialen Welle 24 verbunden, um den Betrag von Drehmoment zu erfassen, der durch die erste koaxiale Welle 24 transportiert wird, und ein zweiter Drehmomentsensor 30 ist wirksam mit der zweiten koaxialen Welle 26 verbunden, um den Betrag von Drehmoment, der durch die zweite koaxiale Welle 26 transportiert wird, zu erfassen. Der erfasste Drehmomentwert kann zu vielen Zwecken benutzt werden, wie es nachstehend beschrieben ist. In 2 ist eine Stirnansicht des zweiten Drehmomentsensors 30 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der zweite Drehmomentsensor 30 ein magnetoelektrischer Drehmomentsensor, der die erste und zweite koaxiale Welle 24, 26 zumindest teilweise umgibt und an einem feststehenden Element 32, wie dem Getriebegehäuse, festgelegt ist. Getriebegehäuse sind typischerweise mit zahlreichen sich radial erstreckenden Vorsprüngen gegossen, die derart angeordnet sind, dass sie zwischen die Wellen und den Drehmomentübertragungsmechanismus passen. Der zweite Drehmomentsensor 30 ist im Allgemeinen C-förmig, was einen minimalen Packungsraum um die Welle 26 herum erfordert. Ein magnetoelektrischer Drehmomentsensor, der die zweite Welle 26 vollständig umgibt, kann alternativ angewandt werden. Ein Abschnitt der zweiten Welle 26, der axial mit dem Sensor 30 ausgerichtet ist, wird magnetisiert. Der magnetoelektrische Drehmomentsensor 30 wendet gewickelte Drähte 34, 36 an, die in Umfangsrichtung um den Sensor 30 herum beabstandet sind, um ein Signal, das proportional zu der Änderung der magnetischen Eigenschaften ist, die durch die zweite Welle 26 unter durch das transportierte Drehmoment geschaffener Torsionslast erzeugt werden, weiterzuleiten. Die gewickelten Drähte 34, 36 sind wirksam mit einer elektronischen Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden und leiten das Signal an die elektronische Steuereinheit weiter. Die Steuereinheit analysiert das Signal, bringt das Signal mit einem entsprechenden Drehmomentwert in Korrelation und kann verschiedene Fahrzeugbetriebsparameter auf der Basis der Information steuern. Fachleute werden die Arbeitsweise und Funktion einer elektronischen Steuereinheit zum Analysieren und Verarbeiten erfasster Daten zur Steuerung des Betriebes eines Getriebes leicht verstehen. Die Steuereinheit kann beispielsweise wirksam mit den Antriebskupplungen 20, 22 durch ein Netz aus Solenoidventilen und Hydraulikkreisen verbunden sein, um die zeitliche Abstimmung der Einrückung und Ausrückung der Kupplungen 20, 22 zu steuern. Die Verwendung einer Steuereinheit zum Steuern der Kupplungseinrückung, eines Traktionssteuersystems oder anderer Fahrzeugbetriebseigenschaften, ist Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannt. 3 ist eine Seitenansicht des Sensors 30, die den gewickelten Draht 34 gestrichelt zeigt. Der Abschnitt der ersten koaxialen Welle 24, der axial mit dem Sensor 30 ausgerichtet ist, ist nicht magnetisiert oder ist nicht ausreichend nahe bei dem Sensor 30, um das Signal zu beeinflussen, das erzeugt wird, wenn die erste koaxiale Welle 24 Drehmoment transportiert. Stattdessen umgibt der erste Sensor 28 die erste koaxiale Welle 24, vorzugsweise mit einer C-förmigen Ausgestaltung ähnlich wie die des zweiten Sensors 30, teilweise, um das erzeugte Signal an die elektronische Steuereinheit auf gleiche Weise weiterzuleiten. Es ist festzustellen, dass innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung andere Arten von Drehmomentsensoren, wie Sensoren für akustische Oberflächenwellen, verwendet werden können. Drehmomentsensoren sind von zahlreichen Sensorlieferanten leicht erhältlich und können kundenspezifisch für eine besondere Packungsanordnung in einer Getriebeanwendung angepasst werden.
Wieder nach 1 umfassen die übrigen Bauteile des Getriebes 14 mehrere miteinander kämmende Zahnräder und mehrere Synchroneinrichtungen. Zahnräder 40, 42 und 44 sind zur gemeinsamen Rotation mit der ersten koaxialen Welle 24 verbunden. Eine Pumpe 46 ist auch zur Rotation mit dem Antriebselement 16 verbunden und kann dazu verwendet werden, Fluid zum Schmieren und Kühlen unter Druck zu setzen, sowie den Steuerdruck für das Getriebe 14 zu erzeugen. Zahnräder 48 und 50 sind zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten koaxialen Welle 26 verbunden.
Eine erste Vorgelegewelle 52 ist von der ersten und zweiten koaxialen Welle 24, 26 beabstandet und liegt im Allgemeinen parallel zu diesen. Zahnrad 54 ist zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 52 verbunden. Zahnräder 56, 58 und 60 sind um die erste Vorgelegewelle 52 drehbar und selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 52 jeweils über Einrückung von Synchroneinrichtungen 62, 64 bzw. 66 einrückbar. Das Zahnrad 58 kämmt ständig mit dem Zahnrad 50, und das Zahnrad 60 kämmt ständig mit dem Zahnrad 44. Eine Welle 68 weist Zahnräder 70 und 72 auf, die ständig zur gemeinsamen Rotation damit verbunden sind. Das Zahnrad 70 kämmt ständig mit dem Zahnrad 56, und, obwohl es in der zweidimensionalen schematischen Darstellung von 1 nicht gezeigt ist, ist die Welle 68 tatsächlich angeordnet, um eine in etwa dreieckige Anordnung in Bezug auf die Wellen 24 und 52 zu schaffen, so dass das Zahnrad 72 ständig mit dem Zahnrad 42 kämmt.
Eine zweite Vorgelegewelle 74 ist von der ersten und zweiten koaxialen Welle 24, 26 beabstandet und liegt im Allgemeinen parallel zu diesen. Zahnrad 76 ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 74 verbunden. Zahnräder 78, 80, 82 und 84 sind um die zweite Vorgelegewelle 74 drehbar und selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 74 jeweils über Einrückung von Synchroneinrichtungen 86, 88, 90 bzw. 92 einrückbar. Das Zahnrad 78 kämmt ständig mit dem Zahnrad 48. Das Zahnrad 80 kämmt ständig mit dem Zahnrad 50. Das Zahnrad 82 kämmt ständig mit dem Zahnrad 40. Das Zahnrad 84 kämmt ständig mit dem Zahnrad 42. Das Zahnrad 76 kämmt ständig mit Zahnrad 94 (einem Achsantriebshohlrad), das wiederum mit einem Differential 96 kämmt, um Drehmoment auf das Abtriebselement 18 zu übertragen. Obwohl es in der zweidimensionalen schematischen Darstellung von 1 nicht gezeigt ist, kämmt das Zahnrad 54 auch ständig mit dem Zahnrad 94. Die Zahnräder 54, 76 und 94 stellen zusammen mit dem Differential 96 einen Achsantriebsmechanismus her.
Das Getriebe 14 ist betreibbar, um sechs Vorwärtsgänge sowie einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung kann ein Doppelkupplungsgetriebe eine unterschiedliche Anzahl von Vorwärtsgängen, wie etwa fünf oder sieben, bereitstellen. Jedes der kämmenden Zahnräder ist mit einer spezifischen Anzahl von Zähnen konstruiert, um wünschenswerte Drehmomentverhältnisstufen zwischen benachbarten Drehmomentverhältnissen herzustellen, sowie das Gesamtdrehzahlverhältnis, das mit dem Getriebe 14 erhalten werden kann, zu beeinflussen.
Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Antriebskupplung 20 und die Synchroneinrichtung 62 eingerückt. Drehmoment wird von der Antriebswelle 16 auf die erste Welle 24 übertragen. Drehmoment wird von der ersten koaxialen Welle 24 auf die Welle 68 über die kämmenden Zahnräder 42 und 72 übertragen. Drehmoment wird von der Welle 68 auf die Vorgelegewelle 52 und dann auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 70 und 56 bzw. die kämmenden Zahnräder 54 und 94 übertragen. Eine ”Leistungsflussstrecke” durch das Getriebe für einen besonderen Gang umfasst die Wellen und Vorgelegewellen, die Drehmoment transportieren, die kämmenden Zahnräder, die Drehmoment übertragen, und die Kupplungen und Synchroneinrichtungen, die während dieses besonderen Ganges eingerückt sind. Beispielsweise bilden im Rückwärtsgang die erste koaxiale Welle 24, die Vorgelegewelle 52, die Welle 68, die Zahnräder 42, 72, 70, 56, 54, 94 und das Differential 96 sowie die erste Antriebskupplung 20 und die Synchroneinrichtung 62 eine Leistungsflussstrecke von dem Antriebselement 16 zum Abtriebselement 18.
In dem ersten Vorwärtsgang sind die erste Antriebskupplung 20 und die Synchroneinrichtung 92 eingerückt. Drehmoment wird von dem Antriebselement 16 auf die erste koaxiale Welle 24 und dann auf die Vorgelegewelle 74 über die kämmenden Zahnräder 42 und 84 übertragen. Dann wird Drehmoment auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 76, 94 und das Differential 96 übertragen. Die Leistungsflussstrecke für den ersten Gang umfasst die erste Antriebskupplung 20, die erste koaxiale Welle 24, die Synchroneinrichtung 92, die Vorgelegewelle 74, die Zahnräder 42, 84, 76, 94 und das Differential 96.
Um von dem ersten Vorwärtsgang in den zweiten Vorwärtsgang zu schalten, wird die Synchroneinrichtung 86 während des ersten Vorwärtsgangs vorgewählt. Dann wird die erste Antriebskupplung 20 ausgerückt, während die zweite Antriebskupplung 22 eingerückt wird. Anschließend wird die Synchroneinrichtung 92 ausgerückt. Mit der Einrückung der zweiten Antriebskupplung 22 und der Synchroneinrichtung 86 wird Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf die zweite koaxiale Welle 26 und dann auf die Vorgelegewelle 74 über die kämmenden Zahnräder 48 und 78 übertragen. Drehmoment wird von der Vorgelegewelle 74 auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 76 und 94 und das Differential 96 übertragen, um den zweiten Vorwärtsgang herzustellen. Die Leistungsflussstrecke für den zweiten Vorwärtsgang umfasst die zweite Antriebskupplung 22, die zweite koaxiale Welle 26, die Vorgelegewelle 74, die Synchroneinrichtung 86, die Zahnräder 48, 78, 76, 94 und das Differential 96.
Um von dem zweiten Gang in den dritten Gang zu schalten, wird die Synchroneinrichtung 90 während des zweiten Gangs vorgewählt (d. h. eingerückt). Dann wird die zweite Antriebskupplung 22 ausgerückt, wenn die erste Antriebskupplung 20 eingerückt wird. Anschließend wird die Synchroneinrichtung 86 ausgerückt. Mit der Einrückung der ersten Antriebskupplung 20 und der Synchroneinrichtung 90 wird Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf die erste koaxiale Welle 24 und auf die Vorgelegewelle 74 über die kämmenden Zahnräder 40 und 82 übertragen. Drehmoment wird auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 76 und 94 und das Differential 96 übertragen, um den dritten Vorwärtsgang herzustellen.
Um von dem dritten Vorwärtsgang in den vierten Vorwärtsgang zu schalten, wird die Synchroneinrichtung 88 während des dritten Vorwärtsgangs vorgewählt (d. h. eingerückt). Dann wird die zweite Antriebskupplung 22 eingerückt, wenn die erste Antriebskupplung 20 ausgerückt wird. Anschließend wird die Synchroneinrichtung 90 ausgerückt. Mit der Einrückung der zweiten Antriebskupplung 22 und der Synchroneinrichtung 88 wird Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf die zweite koaxiale Welle 26 und auf die Abtriebswelle 74 über die kämmenden Zahnräder 50 und 80 übertragen. Drehmoment wird von der Vorgelegewelle 74 auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 76 und 94 und das Differential 96 übertragen, um den vierten Vorwärtsgang herzustellen.
Um von dem vierten Vorwärtsgang in den fünften Vorwärtsgang zu schalten, wird die Synchroneinrichtung 66 während des vierten Vorwärtsgangs vorgewählt (d. h. eingerückt). Die zweite Antriebskupplung 22 wird ausgerückt, wenn die erste Antriebskupplung 20 eingerückt wird. Anschließend wird die Synchroneinrichtung 88 ausgerückt. Mit der Einrückung der ersten Antriebskupplung 20 wird Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf die erste koaxiale Welle 24 und auf die Vorgelegewelle 52 über die kämmenden Zahnräder 44 und 60 übertragen. Drehmoment wird von der Vorgelegewelle 52 auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 54 und 94 und das Differential 96 übertragen, um den fünften Vorwärtsgang herzustellen.
Um von dem fünften Vorwärtsgang in den sechsten Vorwärtsgang zu schalten, wird die Synchroneinrichtung 64 während des fünften Vorwärtsgangs vorgewählt (d. h. eingerückt). Die zweite Antriebskupplung 22 wird dann eingerückt, wenn die erste Antriebskupplung 20 ausgerückt wird. Anschließend wird die Synchroneinrichtung 66 ausgerückt. Mit der Einrückung der zweiten Antriebskupplung 22 und der Synchroneinrichtung 64 wird Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf die zweite Welle 26 und auf die Vorgelegewelle 52 über die kämmenden Zahnräder 50 und 58 und von der Vorgelegewelle 52 auf das Abtriebselement 18 über die kämmenden Zahnräder 54 und 94 und das Differential 96 übertragen, um den sechsten Vorwärtsgang herzustellen.
Wie es oben besprochen wurde, transportiert die erste koaxiale Welle 24 Drehmoment und bildet teilweise eine Leistungsflusstrecke während des Rückwärtsgangs und des ersten, dritten und fünften Vorwärtsgangs. Somit kann der erste Drehmomentsensor 28 angewandt werden, um Drehmoment zu erfassen, das durch die ersten Welle 24 während dieser Gänge transportiert wird. Die zweite koaxiale Welle 26 transportiert Drehmoment und bildet teilweise eine Leistungsflussstrecke während des zweiten, vierten und sechsten Vorwärtsgangs. Somit kann der zweite Drehmomentsensor 30 angewandt werden, um Drehmoment zu erfassen, das während dieser Gänge durch die zweite koaxiale Welle 26 transportiert wird. Da sich die Drehmomentsensoren 28, 30 oberstromig in dem Leistungsfluss in Bezug auf die mehreren Zahnräder befinden und direkt am Abtrieb der Antriebskupplungen 20, 22 liegen, ermöglichen Drehmomentauslesungen, die von den Drehmomentsensoren erhalten werden, eine genaue Steuerung der Einrückung oder Ausrückung der Doppelantriebskupplungen 20, 22.
Die Auslesung des aktuellen Drehmomentes, die durch den ersten Drehmomentsensor 28 erzielt wird, kann für eine Vielfalt von Zwecken nützlich sein. Wenn beispielsweise Drehmoment an der ersten Welle 24, das durch den ersten Drehmomentsensor 28 erfasst wird, sich von einem vorbestimmten Wert unterscheidet, der bei voller Einrückung der ersten Antriebskupplung 20 erwartet wird, kann dies einen nicht idealen Schaltvorgang anzeigen. Die Auslesung des aktuellen Drehmomentes, die über den ersten Drehmomentsensor 28 geliefert wird, kann dazu verwendet werden, eine Fahrzeugbetriebsbedingung zu modifizieren, die die Einrückung der ersten Antriebskupplung beeinflusst, um den Schaltvorgang zu verbessern. Beispielsweise kann die Füllzeit, d. h. die Zeit der erwarteten vollständigen hydraulischen Kapazität und somit der Einrückung der Antriebskupplung 20, von einer vorbestimmten Füllzeit an dem nächsten Schaltereignis unter Benutzung der ersten Antriebskupplung 20 eingestellt werden. Der erste Drehmomentsensor 28 kann dann das Drehmoment an der ersten koaxialen Welle 24 unter der überarbeiteten Füllzeit erfassen und feststellen, ob eine Verbesserung in dem erwarteten Drehmoment, und somit dem Schaltgefühl, erreicht ist.
Eine andere nützliche Anwendung der Daten des aktuellen Drehmomentes an den koaxialen Wellen 24 und 26, die durch die Drehmomentsensoren 28, 30 erfasst werden, kann dazu verwendet werden, Schaltvorgänge von einem Gang, der das Einrücken der ersten Antriebskupplung 20 erfordert, in einen Gang, der das Einrücken der zweiten Antriebskupplung 22 erfordert, zu synchronisieren. Beim Schalten von dem ersten Vorwärtsgang in den zweiten Vorwärtsgang können beispielsweise Drehmomentwerte, die von dem ersten Drehmomentsensor 28 und dem zweiten Drehmomentsensor 30 geliefert werden, durch eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) analysiert werden, um die zeitliche Abstimmung der Ausrückung der ersten Antriebskupplung 20 mit der Einrückung der zweiten Antriebskupplung 22 zu synchronisieren. Wenn Information des aktuellen Drehmomentes einen nicht idealen Schaltvorgang anzeigt, kann die zeitliche Abstimmung überarbeitet werden.
Zweite Ausführungsform
In 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Getriebes 114 innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung gezeigt. Ein Antriebsstrang 100 umfasst den Motor 12 und ein Getriebe 114. Eine Abtriebswelle des Motors 12 ist mit einem Antriebselement 16 des Getriebes 114 verbunden. Das Getriebe 114 ist ein Doppelantriebskupplungsgetriebe, das abwechselnd selektiv einrückbare erste und zweite Antriebskupplungen 120, 122 benutzt, um Drehmoment von dem Antriebselement 16 auf eine erste bzw. zweite koaxiale Welle 124 bzw. 126 zu übertragen. Die erste und zweite koaxiale Welle 124, 126 bilden teilweise Leistungsflussstrecken durch das Getriebe 114 abhängig davon, welche Antriebskupplungen 120, 122 und Synchroneinrichtungen (nachstehend beschrieben) eingerückt sind, um verschiedene Drehzahlverhältnisse oder Gänge herzustellen.
Das Getriebe 114 umfasst darüber hinaus mehrere kämmende Zahnräder und mehrere Synchroneinrichtungen. Zahnräder 140, 142 und 144 sind zur gemeinsamen Rotation mit der ersten koaxialen Welle 124 verbunden. Eine Pumpe 146 ist auch zur Rotation mit dem Antriebselement 16 verbunden und kann dazu verwendet werden, Fluid unter Druck zu setzen, das zum Schmieren und Kühlen verwendet wird, sowie den Steuerdruck für das Getriebe 114 zu erzeugen. Zahnräder 148 und 150 sind zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle 126 verbunden.
Eine erste Vorgelegewelle 152 ist von der ersten und zweiten koaxialen Welle 124, 126 beabstandet und liegt im Allgemeinen parallel zu diesen. Zahnrad 154 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 152 verbunden. Zahnräder 156, 158 und 160 sind um die Vorgelegewelle 152 drehbar und zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 152 jeweils über Einrückung der Synchroneinrichtungen 162, 164 bzw. 166 selektiv einrückbar. Das Zahnrad 158 kämmt ständig mit dem Zahnrad 150, und das Zahnrad 160 kämmt ständig mit dem Zahnrad 144. Eine Welle 168 weist Zahnräder 170 und 172 auf, die ständig zur gemeinsamen Rotation damit verbunden sind. Das Zahnrad 170 kämmt ständig mit dem Zahnrad 156, und obwohl es in dem zweidimensionalen Schema von 1 nicht gezeigt ist, die Welle 168 ist tatsächlich positioniert, um eine in etwa dreieckige Anordnung in Bezug auf die Wellen 124 und 152 zu schaffen, so dass das Zahnrad 172 ständig mit dem Zahnrad 142 kämmt.
Die Vorgelegewelle 174 ist von der ersten und zweiten koaxialen Welle 124, 126 beabstandet und liegt im Allgemeinen parallel zu diesen. Die Vorgelegewelle 174 wird in den Ansprüchen als die erste Welle bezeichnet, und die Vorgelegewelle 152 wird in den Ansprüchen als die zweite Welle bezeichnet. Zahnrad 176 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 174 verbunden. Zahnräder 178, 180, 182 und 184 sind um die Vorgelegewelle 174 drehbar und zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 174 jeweils über Einrückung von Synchroneinrichtungen 186, 188, 190 bzw. 192 selektiv einrückbar. Das Zahnrad 178 kämmt ständig mit dem Zahnrad 148. Das Zahnrad 180 kämmt ständig mit dem Zahnrad 150. Das Zahnrad 182 kämmt ständig mit dem Zahnrad 140. Das Zahnrad 184 kämmt ständig mit dem Zahnrad 142. Das Zahnrad 176 kämmt ständig mit Zahnrad 194 (einem Achsantriebshohlrad), das wiederum mit einem Differential 196 kämmt, um Drehmoment auf das Abtriebselement 118 zu übertragen. Obwohl es in der zweidimensionalen schematischen Darstellung von 1 nicht gezeigt ist, kämmt das Zahnrad 154 auch ständig mit dem Zahnrad 194. Die Zahnräder 154, 176 und 194 bilden zusammen mit dem Differential 196 einen Achsantriebsmechanismus. Das Getriebe 114 bietet einen Rückwärtsgang und sechs Vorwärtsgänge auf ähnliche Weise wie das Getriebe 14. Das heißt, die Kupplungen und Synchroneinrichtungen werden gemäß dem gleichen Einrückplan eingerückt, wie gleich nummerierte Kupplungen und Synchroneinrichtungen in Getriebe 14, wobei gleich nummerierte Kupplungen und Synchroneinrichtungen in 4 in Bezug auf jene von 1 um 100 erhöht nummeriert sind.
Ein erster Drehmomentsensor 128 ist wirksam mit der Vorgelegewelle 174 verbunden, um Drehmoment, das durch die Vorgelegewelle 174 transportiert wird, zu erfassen. Der erste Drehmomentsensor 128 ist an dem Getriebegehäuse 132 festgelegt und ist vorzugsweise ein Sensor vom magnetoelektrischen Typ, obwohl alternativ ein Sensortyp für akustische Oberflächenwellen oder von einem anderen Typ angewandt werden kann.
Ein zweiter Drehmomentsensor 130 ist wirksam mit der Vorgelegewelle 152 verbunden, um Drehmoment zu erfassen, das durch die Vorgelegewelle 152 transportiert wird. Der zweite Sensor 130 ist an dem Getriebegehäuse 132 festgelegt und ist vorzugsweise ein Sensor vom magnetoelektrischen Typ, obwohl alternativ ein Sensortyp für akustische Oberflächenwellen oder von einem anderen Typ angewandt werden kann.
Von den Sensoren 128, 130 erfasste Drehmomentdaten können dazu verwendet werden, eine Fahrzeugbetriebseigenschaft zu steuern, wie etwa durch Einstellen eines Steuerparameters, wie etwa der Füllzeit von einer oder beiden Antriebskupplungen 120, 122, wenn das erfasste Drehmoment ein nicht optimales Schaltgefühl anzeigt. Da die Sensoren 128, 130 unterstromig im Leistungsfluss von den Zahnrädern, die in dem Getriebe 114 enthalten sind, mit Ausnahme der Zahnräder 154, 176, 194 und dem Differential 196 liegen, gibt auch das Drehmoment, das durch die Drehmomentsensoren 128 und 130 erfasst wird, das wahre Abtriebsdrehmoment an dem Abtriebselement 18 genau an, da nur das Zahnradverhältnis, das durch den Achsantriebsmechanismus hergestellt wird, berücksichtigt werden muss, um das Drehmoment an den jeweiligen Vorgelegewellen 152, 174 mit dem Drehmoment an dem Abtriebselement in Beziehung zu bringen. Somit können die Drehmomentsensoren 128 und 130 nützlich sein, um Fahrzeugparameter zu überwachen und einzustellen, die mit dem Abtriebsdrehmoment in Beziehung stehen, wie etwa ein Traktionssteuerungssystem oder das Schaltgefühl.
In 5 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Verfahren 200 zum Steuern eines automatischen Mehrganggetriebes. Das Verfahren 200 wird anhand der Getriebe 14 und 114, die in den 1 und 4 gezeigt sind, beschrieben, obwohl es gleichermaßen auf andere Getriebeausführungsformen angewandt werden kann, die einen ersten und zweiten Drehmomentsensor an zwei unterschiedlichen Leistungsflussstrecken benutzen, wie es hierin beschrieben ist.
Zunächst umfasst das Verfahren 200 Schritt 202, der einen ersten Drehmomentsensor 28 wirksam mit einer ersten Welle 24 verbindet, die teilweise eine erste Leistungsflussstrecke für einen besonderen Gang des Getriebes 14 herstellt. Wahlweise umfasst das Verfahren 200 Schritt 204, der einen zweiten Drehmomentsensor 30 wirksam mit einer zweiten Welle 26 verbindet, die teilweise eine zweite Leistungsflussstrecke für einen unterschiedlichen Gang des Getriebes 14 herstellt. Das Verfahren 200 kann Schritt 206 umfassen, der Drehmoment, das durch die erste Welle 24 transportiert wird, erfasst. Wenn ein zweiter Drehmomentsensor angewandt wird und Schritt 204 erfolgt, umfasst das Verfahren 200 auch Schritt 208, der Drehmoment, das durch die zweite Welle 26 transportiert wird, erfasst.
Das Verfahren 200 schreitet dann zu Schritt 210 fort, der eine Fahrzeugbetriebseigenschaft auf der Basis des erfassten Drehmoments von Schritt 206 und ebenso wahlweise von Schritt 208 steuert. Beispielsweise kann die Fahrzeugbetriebseigenschaft ein Parameter sein, der die zeitliche Abstimmung der Einrückung und Ausrückung einer Kupplung beeinflusst, um das Schaltgefühl zu verbessern. Beispielsweise kann Schritt 210 Schritt 212 umfassen, der die Einrückung oder Ausrückung eines ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, wie etwa der ersten Antriebskupplung 20 von 1, der zumindest teilweise einen Gang entlang einer ersten Leistungsflussstrecke herstellt, steuert. Schritt 212 kann wiederum Schritt 214 umfassen, der einen geschätzten Steuerparameter aktualisiert, der dazu verwendet wird, eine vorhergehende Einrückung oder Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus herzustellen. Beispielsweise kann das erfasste Drehmoment angeben, dass die erste Antriebskupplung 20 zu spät eingerückt wird. Ein geschätzter Steuerparameter, wie etwa die zugewiesene Füllzeit für eine volle Kapazität der ersten Antriebskupplung 20, kann dann aktualisiert werden, um eine frühere Füllzeit zu befehlen, so dass die erste Antriebskupplung 20 früher eingerückt wird. Nach Schritt 214 kann Schritt 212 Schritt 216 umfassen, der den aktualisierten Steuerparameter benutzt, um eine nachfolgende Einrückung oder Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus herzustellen. Somit kann die aktualisierte Füllzeit, die in einer Steuereinheit gespeichert ist, dazu benutzt werden, eine frühere Einrückung der ersten Antriebskupplung 20 zu befehlen. Schließlich kann das Verfahren 200 unter der Annahme, dass die in Schritt 210 gesteuerte Fahrzeugbetriebseigenschaft die Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus ist, und dass die Schritte 204 und 208 durchgeführt worden sind, Schritt 218 umfassen, der die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus mit der Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus synchronisiert. Dementsprechend wird das Drehmoment an der ersten Welle 24, das durch den ersten Drehmomentsensor 28 in Schritt 206 erfasst wird, verwendet, um die Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus (erste Antriebskupplung 20) in Schritt 210 zu steuern. Das Drehmoment, das an der zweiten Welle 26 in Schritt 208 erfasst wird, kann dann dazu verwendet werden, die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (zweite Antriebskupplung 22) einzustellen, so dass ein Schaltvorgang von dem ersten in den zweiten Vorwärtsgang synchron ist.
Alternativ kann, insbesondere in einer Getriebeausführungsform, die Sensoren aufweist, die mit Wellen unterstromig der Antriebskupplung und kämmenden Zahnräder verbunden sind, wie etwa Sensoren 128 und 130 an dem Getriebe 114 von 4, die in Schritt 210 gesteuerte Fahrzeugbetriebseigenschaft ein Eingangsparameter eines Traktionssteuerungssystems, eines Stabilitätssteuerungssystems oder eines Steigungssteuerungs- oder Berghaltesystems sein, da das Leistungsvermögen von jedem dieser Systeme durch das aktuelle Abtriebsdrehmoment beeinflusst wird.

Claims

Getriebe (14, 114), umfassend: ein Antriebselement (16); ein Abtriebselement (18); eine erste Welle (24, 124), die zumindest teilweise eine erste Leistungsflussstrecke zwischen dem Antriebselement (16) und dem Abtriebselement (18) definiert; eine zweite Welle (26, 126), die zumindest teilweise eine zweite Leistungsflussstrecke zwischen dem Antriebselement (16) und dem Abtriebselement (18) definiert; wobei sich das Getriebe (14, 114) durch mehrere Gänge auszeichnet, von denen sich zumindest einer durch einen Leistungsfluss entlang der ersten Strecke auszeichnet; und wobei sich zumindest ein anderer der Gänge durch einen Leistungsfluss entlang der zweiten Strecke auszeichnet; gekennzeichnet durch einen ersten Drehmomentsensor (28, 128), der wirksam mit der ersten Welle (24, 124) verbunden ist, um einen Betrag von Drehmoment, der durch die erste Welle (24, 124) transportiert wird, zu erfassen; und einen zweiten Drehmomentsensor (30, 130), der wirksam mit der zweiten Welle (26, 126) verbunden ist, um einen Betrag von Drehmoment, der durch die zweite Welle (26, 126) transportiert wird, zu erfassen.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus (20, 120), der selektiv einrückbar ist, um zumindest teilweise einen Leistungsfluss von dem Antriebselement (16) zu dem Abtriebselement (18) entlang der ersten Leistungsflussstrecke herzustellen; und einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (22, 122), der selektiv einrückbar ist, um zumindest teilweise einen Leistungsfluss von dem Antriebselement (16) zu dem Abtriebselement (18) entlang der zweiten Leistungsflussstrecke herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei die Ausrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus (20, 120) und die Einrückung des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (20, 120) zumindest teilweise einen Schaltvorgang von einem der Gänge in einen anderen der Gänge bewerkstelligt.
Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine abwechselnde selektive Einrückung des ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (20, 120, 22, 122) das Antriebselement (16) mit der ersten oder der zweiten Welle (24, 124, 26, 126) verbindet.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Welle (24, 124, 26, 126) beabstandete Vorgelegewellen sind, die parallel zu dem Antriebselement (16) und dem Abtriebselement (18) liegen.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Welle (24, 124, 26, 126) koaxial sind.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Drehmomentsensoren (28, 128, 30, 130) magnetoelektrische Sensoren sind.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: mehrere kämmende Zahnräder, von denen unterschiedliche zumindest teilweise die Leistungsflussstrecken zum Übertragen von Drehmoment von dem Antriebselement (16) auf das Abtriebselement (18) bilden; und wobei die Drehmomentsensoren (28, 30) wirksam mit den jeweiligen Wellen oberstromig von zumindest einigen der Zahnräder in den jeweiligen Leistungsflussstrecken verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: mehrere kämmende Zahnräder, von denen unterschiedliche zumindest teilweise die jeweiligen Leistungsflussstrecken zum Übertragen von Drehmoment von dem Antriebselement (16) auf das Abtriebselement (18) bilden; und wobei die Drehmomentsensoren (128, 130) wirksam mit den jeweiligen Wellen unterstromig von zumindest einigen der Zahnräder in den jeweiligen Leistungsflussstrecken verbunden sind.