DE102008059348A1

DE102008059348A1 - Stellglieder und Sensoren mit integrierter Elektronik für Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102008059348A1
Application number: DE102008059348A
Authority: DE
Inventors: Steven Mark Haslett Bezdek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: DE102008059348B4; US8527159B2; US20090143947A1; CN101446341A; CN101446341B

Abstract

Ein elektronisch-hydraulischer Controller für ein Automatikgetriebe enthält ein Getriebe-Steuerungsmodul (TCM), das außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet und mit den Stellgliedern, dem Sensor und den Schaltern innerhalb des Getriebes durch eine serielle Datenverbindung wie z. B. das bordeigene Netzwerk (CAN) verbunden ist. Elektrische Leistung wird auch an die Komponenten innerhalb des Getriebes geliefert, was zur Folge hat, dass ein Verbinder nur fünf oder sechs Anschlüsse benötigt. Die Stellglieder, Sensoren und Schalter enthalten jeweils ihre eigene integrierte elektronische Schaltung, die Daten empfängt, speichert und liefert und ihnen ermöglicht, über die serielle Datenverbindung mit dem extern montierten Steuerungsmodul zu kommunizieren. Die elektronische Schaltung jedes Stellglieds speichert Daten bezüglich dessen Charakteristiken für Eingangssignale zu Abgabedruck und -strom, was einen Austausch des Getriebe-Steuerungsmoduls erleichtert.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 30. November 2007 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Seriennummer 60/991,417. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist durch Verweis hierin einbezogen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Stellglieder und Sensoren und insbesondere auf Stellglieder und Sensoren mit integrierter Elektronik zur Verwendung bei Fahrzeugautomatikgetrieben und dergleichen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezüglich der vorliegenden Offenbarung und können einen Stand der Technik bilden oder auch nicht.
Frühe Automatikgetriebe waren hydromechanische Einrichtungen, in denen ein innerhalb des Getriebes entwickelter, variierender hydraulischer Druck genutzt wurde, um mehrere Einrichtungen in Sequenz zu betreiben, die rotierende Elemente steuerten, welche zwei, drei oder vier Vorwärts-Getriebeübersetzungen oder Getriebestufen lieferten.
Während die Komplexität dieser Getriebe zunahm, wurden als Antwort auf den Bedarf an mehr Getriebeübersetzungen in erster Linie elektronisch-hydraulische Controller genutzt. Diese Einrichtungen empfingen mehrere Signale von verschiedenen Sensoren sowohl innerhalb als auch außerhalb des Getriebes und befahlen eine Getriebeübersetzungsauswahl basierend nicht nur auf den abgefühlten Betriebsbedingungen, sondern auch über Programme, Algorithmen und Daten, die innerhalb des Controllers gespeichert waren.
Obgleich eine in hohem Maße verbesserte Betriebsflexibilität geliefert wird, gibt es solche elektronisch-hydraulischen Controller nicht ohne ihre Nachteile. Zunächst sind solche Controller typischerweise innerhalb des Getriebes montiert, wo sie Vibration und verhältnismäßig hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Zweitens gelangen elektrische Leistung, Daten von externen Sensoren und allen anderen Steuerungsschaltungen notwendigerweise durch das Getriebegehäuse, typischerweise in einer Verbinderanordnung mit mehreren Leitern. Dieser Verbinder repräsentiert nicht nur signifikante Kosten, sondern er kann auch Ursprung elektrischer Probleme sein, die sich aus unterbrochenen oder ausgefallenen Verbindungen ergeben.
Drittens sind Stellglieder und Solenoid- bzw. Magnetventile von Automatikgetrieben oft charakterisiert; d. h. ihre Eingangsleistung gegen Abgabedruck und -strom wird bestimmt, und derartige individualisierte Daten werden in dem elektronisch-hydraulischen Controller gespeichert. Falls eine Komponente des Controllers ausfällt, ist es allgemein übliche Praxis, den Controller zu ersetzen. Diese Praxis ist nicht nur teuer, sondern sie erfordert auch, dass alle Daten zur Charakterisierung von Stellgliedern oder Magnetventilen im neuen Controller wieder gespeichert werden. Falls der Ausfall des Controllers ein partieller ist, mag es möglich sein, die Cha rakterisierungsdaten wiederzugewinnen und zu übertragen. Falls der Ausfall vollständig oder im Wesentlichen vollständig ist, ist es notwendig, dass der Ersatz-Controller die verschiedenen Charakterisierungen durch einen verhältnismäßig zeitraubenden Prozess wieder lernt.
Folglich ist es offenkundig, dass Verbesserungen in der Technik elektronisch-hydraulischer Getriebe-Controller, die diese Nachteile angehen, wünschenswert wären, und die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung liefert einen elektronisch-hydraulischen Controller für ein Automatikgetriebe mit einem Getriebe-Steuerungsmodul (TCM), das außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet und mit den Stellgliedern, Sensoren und Schaltern innerhalb des Getriebes durch eine serielle Datenverbindung wie z. B. ein bordeigenes Netz (CAN) verbunden ist. Elektrische Leistung wird ebenfalls an die Komponenten innerhalb des Getriebes geliefert, was zur Folge hat, dass ein Verbinder nur fünf oder sechs Anschlüsse benötigt. Die Stellglieder, Sensoren und Schalter enthalten jeweils ihre eigene integrierte elektronische Schaltung, die Daten empfängt, speichert und liefert und ihnen ermöglicht, über die serielle Datenverbindung mit dem extern montierten Steuerungsmodul zu kommunizieren. Die elektronische Schaltung jedes Stellglieds speichert dessen Charakterisierungsdaten, d. h. dessen Charakteristiken Signalabgabe zu Abgabestrom und -druck, welche daher nicht verloren werden, wenn der Controller ersetzt wird. Solche Charakterisierungsdaten sind notwendig, weil das Steuerungssystem ein offener Schaltkreis ist, und um einen optimalen Betrieb zu liefern, ist es notwendig, an eine Magnetspule des Stellglieds den Leistungsbetrag anzulegen, der eine bekannte und beabsichtigte Hydraulikstrom- und -druckabgabe liefern wird.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektronisch-hydraulischen Controller für ein Automatikgetriebe zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektronisch-hydraulischen Controller mit einem Steuerungsmodul zu schaffen, das außerhalb des Gehäuses des Automatikgetriebes angeordnet ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Stellglieder, Sensoren und Schalter für ein Automatikgetriebe mit einer integrierten elektronischen Schaltung vorzusehen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektronisch-hydraulischen Controller für ein Automatikgetriebe zu schaffen, der durch eine serielle Datenverbindung mit mehreren Stellgliedern, Sensoren und Schaltern verbunden ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Stellglieder für ein Automatikgetriebe mit einer integrierten elektronischen Speicherfähigkeit für Charakterisierungsdaten zu schaffen.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Anwendungsbereiche werden aus der hierin gelieferten Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte sich verstehen, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichungszwecken und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen in keiner Weise den Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzen.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Controller-Architektur eines Automatikgetriebes nach dem Stand der Technik;
2 ist ein schematisches Diagramm einer Controller-Architektur eines Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines elektro-hydraulischen Stellglieds eines Automatikgetriebes mit einer integrierten elektronischen Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken.
Mit Verweis auf 1 wird ein schematisches Diagramm einer Controller-Architektur einer Automatikgetriebeanordnung nach dem Stand der Technik veranschaulicht und ist als Ganzes durch die Bezugszahl 10 bezeichnet. Die Automatikgetriebeanordnung 10 nach dem Stand der Technik umfasst ein Getriebegehäuse 12, das all die verschiedenen Komponenten des Getriebes wie z. B. Wellen und Zahnräder einschließlich des elektronischen Steuerungsmoduls 14 umschließt und stützt. Das elektroni sche Steuerungsmodul 14 enthält einen oder mehrere Mikroprozessoren, Eingabe- und Ausgabepuffer und Speichereinrichtungen (alle nicht dargestellt) und ist mit mehreren Stellgliedern 16, mehreren Sensoren 18 und mehreren Schaltern 20 verdrahtet. Außerdem werden elektrische Leistungs- und verschiedene Datensignale von Komponenten in dem (nicht veranschaulichten) Kraftfahrzeug über mehrere elektrische Drähte 22 durch eine im Gehäuse 12 montierte Verbinderanordnung 24 mit mehreren Leitern an das elektronische Steuerungsmodul 14 geliefert.
Bezug nehmend nun auf 2 wird ein schematisches Diagramm einer Controller-Architektur eines Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und ist als Ganzes durch die Bezugsziffer 30 bezeichnet. Der Controller 30 des Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Getriebe-Steuerungsmodul 32, das außerhalb eines Getriebegehäuses 34 eines Automatikgetriebes an einer Stelle angeordnet ist, die vorzugsweise von der Wärme, Vibration und allgemein unerwünschten Bedingungen für elektronische Komponenten entfernt ist, welche innerhalb des Getriebegehäuses 34 vorliegen. Das Getriebe-Steuerungsmodul 32 kann ein Teil einer sich unter Haube oder im Fahrgastraum befindlichen Fahrzeugelektronik oder in eine solche integriert sein. Eine Verbinderanordnung 36 enthält einen lösbaren Stecker 36A mit mehreren Leitern, der mit einer Quelle elektrischer Leistung wie z. B. einer Batterie 38 und einer seriellen Datenübertragungsverbindung oder einem Bus wie z. B. dem bordeigenen Netzwerk (CAN) verdrahtet ist, das mit dem Ausgang des Getriebe-Steuerungsmoduls 32 kommuniziert. Die Verbinderanordnung 36 enthält auch eine Steckbuchse 36B mit mehreren Leitern, die im Getriebegehäuse 34 montiert und daran abdichtend befestigt ist. Es wird erwartet, dass die Verbinderanordnung 36 nur fünf oder sechs Schaltungen trägt und folglich nur zehn oder zwölf Anschlüsse enthält; eine Reduzierung von 50 bis 75 Prozent gegenüber aktuellen Entwürfen bzw. Ausführungen nach dem Stand der Technik.
Die Anschlüsse der Steckbuchse 36B mit mehreren Leitern sind wiederum mit mehreren Komponenten innerhalb des Getriebegehäuses 34 verdrahtet. Konkret werden sowohl elektrische Leistung von der Batterie 36 in den Leitungen oder Leitern 42 als auch die Daten oder Signale von der seriellen Datenverbindung, die im Steuerungsmodul 32 des Automatikgetriebes erzeugt werden, in den Leitungen oder Leitern 44 an eine erste Mehrzahl elektrohydraulischer Stellglieder 50A, 50B bis 50N geliefert. Jedes der Stellglieder 50A, 50B bis 50N kann mit z. B. einer bestimmten hydraulischen Drehmoment übertragenden Einrichtung wie z. B. einer Kupplung oder Bremse (beide nicht veranschaulicht) verbunden sein. Ähnlich liefern die elektrischen Leitungen oder Leiter 42 und die Datenleitungen oder -leiter 44 elektrische Leistung an und Datensignale von. Jeder der Schalter 60A, 60B bis 60N kann mit z. B. einer bestimmten Getriebekomponente verbunden sein, um eine Anzeige oder ein Signal bezüglich deren Stellung oder Stellungen zu liefern. Schließlich liefern die elektrischen Leitungen oder Leiter 42 und die Datenleitungen oder -leiter 44 elektrische Leistung an bzw. Datensignale von einer Mehrzahl von Sensoren 70A, 70B bis 70N. Jeder der mehreren Sensoren 70A, 70B bis 70N kann mit z. B. einer bestimmten Getriebekomponente, Öffnung, Stelle oder einem Durchgang verbunden sein, um ein Signal oder Daten bezüglich einer bestimmten Betriebsbedingung wie z. B. Stellung, Druck oder Temperatur zu liefern.
Es sollte erkannt werden, dass jedes der mehreren elektrohydraulischen Stellglieder 50A, 50B bis 50N, jeder der mehreren Schalter 60A, 60B bis 60N und jeder der mehreren Sensoren 70A, 70B bis 70N eine elektronische Schaltung enthalten, die ihre Signale für eine Übertragung in der Da tenleitung oder den Leitern 44 an den seriellen Datenverbindungseingang des Getriebe-Steuerungsmoduls 32 codiert oder umwandelt.
Es sollte auch erkannt werden, dass die obige Beschreibung der elektrohydraulischen Stellglieder 50A, 50B bis 50N, der Schalter 60A, 60B bis 60N und der Sensoren 70A, 70B bis 70N nur veranschaulichend und beschreibend ist und dass mehr oder weniger solche Komponenten in jedem beliebigen besonderen Automatikgetriebe-Controller 30 genutzt werden können.
Bezug nehmend nun auf 3 wird ein typisches und beispielhaftes elektrohydraulisches Stellglied 50A veranschaulicht. Das elektrohydraulische Stellglied 50A enthält sich durch ein Gehäuse 54 erstreckende Anschlüsse oder Verbinder 52 für die elektrischen Leitungen oder Leiter 42 und die Datenleitungen oder -leiter 44. Innerhalb des Gehäuses 54 des elektrohydraulischen Stellglieds 50A befindet sich ein elektronisches Modul oder eine Steuerschaltung 56 einschließlich eines Speichers oder einer Datenspeichereinrichtung 58, in die Daten bezüglich der individuellen Charakteristiken Leistungseingabe gegen Abgabestrom und -druck des elektrohydraulischen Stellglieds 50A gespeichert werden. Auf diese Charakteristiken wird hierin als die Charakterisierung des speziellen elektrohydraulischen Stellglieds verwiesen. Wie oben erwähnt wurde, ist es notwendig, solche Charakterisierungsdaten zu speichern und verfügbar zu haben, da das Steuerungssystem eine Ausführung eines offenen Schaltkreises ist, und, um einen optimalen Getriebebetrieb zu liefern, ist es notwendig, an eine Magnetspule des Stellglieds den Leistungsbetrag anzulegen, der eine bekannte und beabsichtigte Hydraulikstrom- und -druckabgabe liefern wird. Das elektrohydraulische Stellglied 50A enthält auch eine Magnetspule 62, die mit einem Kolben 64 wirksam verbunden ist, der ein An- Aus- oder eher typischerweise ein modulierendes Hydraulikfluid-Steuerventil 66 mit Einlass- und Auslassöffnungen 68 öffnet und schließt.
Man erkannt folglich, dass ein Controller 30 eines Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung eine kostengünstigere Anordnung liefert, da er ein weniger kompliziertes Getriebe-Steuerungsmodul 32 und weniger Drähte, die in das Getriebe verlaufen, und folglich einen kleineren Durchgangsverbinder am Getriebegehäuse 34 nutzt. Außerdem wird die Komplexität der Herstellung reduziert und die Produktflexibilität erhöht, da keine Produkt-Software in das Steuerungsmodul innerhalb des Getriebes eingebettet ist. Da Charakterisierungsdaten eines Stellglieds in dem individuellen Speicher des Stellglieds gespeichert werden, ist außerdem eine Getriebewartung vereinfacht, da keine Daten verloren werden, wenn das Steuerungsmodul des Getriebes ersetzt wird. Schließlich verbessert die Erfindung die Flexibilität des Entwurfs, da Entwurf und ingenieurtechnische Ausführung der Stellglieder und Sensoren unabhängig von dem für das Steuerungsmodul des Getriebes genutzten und bei einem bestimmten Entwicklungszyklus ausgeführt werden können.
Die Beschreibung der Erfindung ist in ihrer Art nur beispielhaft, und Änderungen, die nicht vom Geist der Erfindung abweichen, sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Derartige Variationen werden nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung betrachtet.

Claims

Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe, mit in Kombination: einem Getriebe-Steuerungsmodul mit einem seriellen Datenverbindungseingang und -ausgang, zumindest einem Sensor, der Daten an den Eingang liefert, zumindest einem Stellglied, das Daten von dem Ausgang empfängt, wobei das Stellglied eine Speichereinrichtung enthält, und einem Verbinder mit mehreren Leitern zur Anordnung in einem Gehäuse eines Getriebes, um eine Verbindung durch das Gehäuse zwischen dem seriellen Datenverbindungseingang des Steuerungsmoduls und dem Sensor und dem seriellen Datenverbindungsausgang des Steuerungsmoduls und dem Stellglied zu schaffen.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung charakterisierende Daten speichert.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe-Steuerungsmodul eine Steuerung mit offenem Schaltkreis nutzt.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 1, ferner mit: zumindest einem Schalter, der Daten an den Eingang liefert.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 1, ferner mit: einem Getriebegehäuse, und wobei das Getriebe-Steuerungsmodul außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und der zumindest eine Sensor und das zumindest eine Stellglied innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 1, ferner mit: einer Mehrzahl der Sensoren und einer Mehrzahl der Stellglieder.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Verbinder mit mehreren Leitern elektrische Leistung für eine Verteilung an den Sensor und an das Stellglied führt.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe, mit in Kombination: einem Getriebe-Steuerungsmodul mit einem seriellen Datenverbindungseingang und -ausgang, zumindest einem Schalter, der Daten an den Eingang liefert, zumindest einem Sensor, der Daten an den Eingang liefert, mehreren Stellgliedern, die Daten von dem Ausgang empfangen, wobei die Stellglieder jeweils eine Speichereinrichtung enthalten, und einem Verbinder mit mehreren Leitern zur Anordnung in einem Gehäuse eines Getriebes, um eine Verbindung zwischen dem seriellen Datenverbindungseingang des Steuerungsmoduls und dem Schalter und dem Sensor zu schaffen und eine Verbindung zwischen dem seriellen Datenverbindungsausgang und dem Steuerungsmodul und dem Stellglied zu schaffen.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei die Speichereinrichtungen charakterisierende Daten speichern.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 8, ferner mit: einer Mehrzahl der Schalter und einer Mehrzahl der Sensoren.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei das Getriebe-Steuerungsmodul eine Steuerung mit offenem Schaltkreis nutzt.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei der Verbinder mit mehreren Leitern elektrische Leistung für eine Verteilung an den Schalter, den Sensor und die Stellglieder trägt.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 8, ferner mit: einem Getriebegehäuse, und wobei das Getriebe-Steuerungsmodul außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und der zumindest eine Schalter, der zumindest eine Sensor und die Mehrzahl der Stellglieder innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei: der Schalter, der Sensor und die Mehrzahl der Stellglieder eine elektronische Schaltung zum Kommunizieren mit dem Getriebe-Steuerungsmodul über den seriellen Datenverbindungseingang enthalten.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe, mit in Kombination: einem Getriebe-Steuerungsmodul mit einem seriellen Datenverbindungseingang und -ausgang, zumindest einem Schalter, um Daten an den Eingang zu liefern, zumindest einem Sensor, um Daten an den Eingang zu liefern, zumindest einem Stellglied, um Daten von dem Ausgang zu empfangen, wobei die Stellglieder jeweils eine Speichereinrichtung zum Speichern charakterisierender Daten enthalten, und einem Verbinder mit mehreren Leitern für eine Anordnung in einem Gehäuse eines Getriebes, um eine Verbindung durch das Gehäuse zwischen dem seriellen Datenverbindungseingang des Steuerungsmoduls und dem Schalter und dem Sensor zu schaffen und eine Verbindung zwischen dem seriellen Datenverbindungsausgang des Steuerungsmoduls und dem Stellglied zu schaffen.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 15, wobei das Getriebe-Steuerungsmodul eine Steuerung mit offenem Schaltkreis nutzt.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 15, ferner mit: einer Mehrzahl der Schalter, der Sensoren und der Stellglieder.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 15, wobei der Verbinder mit mehreren Leitern elektrische Leistung für eine Verteilung an den Schalter, den Sensor und das Stellglied führt.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 15, ferner mit: einem Getriebegehäuse und wobei das Getriebe-Steuerungsmodul außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und der zumindest eine Schalter, der zumindest eine Sensor und das zumindest eine Stellglied innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Steuerungssystem für ein Automatikgetriebe nach Anspruch 15, wobei der Schalter, der Sensor und das Stellglied eine elektronische Schaltung enthalten, um mit dem Getriebe-Steuerungsmodul über den seriellen Datenverbindungseingang zu kommunizieren.