DE102010021586A1

DE102010021586A1 - Verfahren und Vorrichtung zum direkten Eintritt in den Neutralleerlauf während eines Garagenschaltvorgangs

Info

Publication number: DE102010021586A1
Application number: DE102010021586A
Authority: DE
Inventors: Ronald F. Ypsilanti Lochocki jun.; Sindu Ann Arbor Sebastian
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-04-28
Also published as: US20100304928A1

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst einen Motor, ein Mehrganggetriebe mit einer Neutralleerlaufmodusfähigkeit (NI-Modusfähigkeit) und einen Controller. Der Controller ermöglicht den direkten Eintritt in den NI-Modus während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses). Eine Kupplung wird während des GS-Ereignisses betätigt und eine andere Kupplung wird betätigt, um nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten. Ein Verfahren ermöglicht den direkten Eintritt in einen Neutralleerlaufmodus (NI-Modus) während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) unter Verwendung eines Mehrganggetriebes. Das Verfahren umfasst das automatische Betätigen einer ersten Kupplung von mehreren Kupplungen, um das GS-Ereignis zu vollenden, und einer zweiten Kupplung der mehreren Kupplungen, um nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten. Das Verfahren kann das Halten der NI-Kupplung auf einem vorgelernten NI-Druck während einer Füllstufe der GS-Kupplung und das Verändern einer Turbinenradverlangsamungsrate umfassen, um verschiedene GS-Schaltempfindungen zu schaffen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die automatische Schaltsteuerung eines Fahrzeuggetriebes mit einer Neutralleerlauffunktionalität.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuggetriebe sind dazu ausgelegt, ein Drehmoment von einem Motor auf die Antriebsräder zu übertragen, um das Fahrzeug mit einem relativ breiten Bereich von Ausgangsdrehzahlen anzutreiben. Der Motor umfasst eine drehbare Ausgangswelle, die selektiv nach Bedarf mit einer Getriebeeingangswelle verbunden und von dieser getrennt werden kann. Wenn das Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe konfiguriert ist, kann ein fußbetätigtes Kupplungspedal selektiv betätigt werden, um dem Fahrer zu ermöglichen, die Gänge zu schalten und/oder das Getriebe in einen neutralen Zustand zu setzen. In einem Automatikgetriebe wird diese Verbindung automatisch über eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung geschaffen.
Eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung oder ein Drehmomentwandler umfasst ein Pumpenrad oder eine Pumpe, ein Turbinenrad und einen Stator. Der Drehmomentwandler ist mit Öl gefüllt. Die Pumpe, die mit einem rotierenden Schwungradabschnitt des Motors verschraubt sein kann, um sie kontinuierlich mit der Motordrehzahl zu drehen, lässt Fluid in das Turbinenrad aus. Ein Stator lenkt das aus dem Turbinenrad ausgelassene Fluid wieder in die Pumpe um. Das Turbinenrad ist wiederum mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Der Drehmomentwandler als ganzes ermöglicht folglich, dass eine variable Fluidkopplung automatisch zwischen dem Motor und dem Getriebe stattfindet, wodurch ermöglicht wird, dass das Fahrzeug zu einem Stopp verlangsamt, ohne abzusterben, während auch eine Drehmomentvervielfachung bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten ermöglicht wird.
In einigen Drehmomentwandlerkonstruktionen wird eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) verwendet, um über einer kalibrierten Schwellenverriegelungsdrehzahl selektiv die rotierende Pumpe mit dem rotierenden Turbinenrad zu verriegeln. Unterhalb dieser Drehzahl ermöglicht der Drehmomentwandler, dass eine zunehmende Menge an Schlupf über dem Drehmomentwandler auftritt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, die schließlich ein maximales Schlupfniveau erreicht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist. Ungeachtet dessen, ob eine TCC verwendet wird, ermöglicht diese Fähigkeit zum variablen Schlupf, dass sich der Motor weiterhin dreht, wenn das Fahrzeug in bestimmten Getriebeeinstellungen oder -zuständen im Leerlauf ist, z. B. in der Parkstellung (P), in der Neutralstellung (N) oder in einem Fahrzustand, d. h. Fahrstellung (D) oder im Rückwärtsgang (R). In einigen Getriebekonstruktionen, die während einer Fahrverhinderungsposition [engl.: drive detent position], d. h. wenn sich das Fahrzeug in der Fahrstellung oder im Rückwärtsgang im Stillstand befindet und der Motor weiter läuft, in einem Neutralzustand arbeiten, kann das Getriebe automatisch in einen hydraulischen Neutral- oder Neutralleerlaufzustand (NI-Zustand) gesetzt werden, um relativ zum Halten des Drehmomentwandlers in einem Drehmomentvervielfachungsmodus Kraftstoff zu sparen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich wird ein Verfahren zum automatischen und direkten Eintritt in den Neutralleerlauf (NI), d. h. einen hydraulischen Neutralzustand, in einem Fahrzeug mit einem Mehrganggetriebe geschaffen, wobei eine Kupplung als Garagenschaltkupplung (GS-Kupplung) dient und eine andere als Neutralleerlaufkupplung (NI-Kupplung) dient. Das heißt, das Verfahren steuert den Kupplungsbetrieb, wenn eine herankommende Kupplung in der Fahrstellung/im Rückwärtsgang, die die GS-Kupplung ist, nicht dieselbe Kupplung ist, die schleift, welche die NI-Kupplung ist, wenn sich das Getriebe in der Fahrstellung/im Rückwärtsgang befindet, sowie in einem NI-Modus, im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugen mit NI-Fähigkeit, die eine einzige Kupplung als sowohl die NI-Kupplung als auch die GS-Kupplung verwenden. Das Verfahren ist von einem Computer ausführbar und kann im Speicher eines Bordcontrollers gespeichert werden und automatisch ausgeführt werden, um ein Fahrzeuggetriebe während eines GS-Manövers in den NI zu schalten. Das Verfahren kann in einem Mehrganggetriebe, z. B. 6-Gang- und 8-Gang-Getrieben verschiedener Konfigurationen, verwendet werden, um ein abstimmbares, sanftes und schnelles Ansprechen und ein potentiell individualisierbares Schaltempfinden mit einer verringerten Kohlenwasserstoffemissionsspitze in Abhängigkeit von dem speziellen Abstimmniveau zu schaffen.
Wenn die Park/Neutral-Stellung (P/N) verlassen wird, wird die NI-Kupplung auf einen vorgelernten Druck gerüstet, während die herankommende GS-Kupplung gefüllt wird, und beginnt wahlweise, zum Verlangsamen der Turbinenraddrehzahl überzugehen. Sobald die Kupplungsfüllung beendet ist und die optionale Turbinenraddrehzahlverlangsamung beginnt, kann die NI-Kupplung in einem Regelkreismodus gesteuert werden, während die GS-Kupplung auf den Leitungsdruck geschickt und auf diesem Druck gehalten wird. Die NI-Kupplung fährt im Regelkreismodus fort, bis der Fahrer das Fahrzeug startet. Der Betrag oder die Tiefe der Turbinenraddrehzahlverlangsamung kann wahlweise während der Fahrzeugkalibrierung oder des Fahrzeugkundendiensts abgestimmt werden, wobei das Niveau der resultierenden Kohlenwasserstoffspitze dem Niveau der Turbinenraddrehzahlverlangsamung entspricht.
Insbesondere umfasst ein Fahrzeug einen Motor und ein Mehrgang-Automatikgetriebe mit mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen, die sich entweder drehen oder bremsen, wie nachstehend dargelegt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe fünf Kupplungen, die wahlweise allein oder in Kombination betätigt werden, um eine 8-Gang-Funktionalität bereitzustellen. Eine der Kupplungen ist eine Bremskupplung, die als NI-Kupplung konfiguriert ist, und auch als Kupplung für den 1., 2., 7. und 8. Gang konfiguriert ist. Eine andere ist eine Drehkupplung, die als GS-Kupplung konfiguriert ist, und auch als Kupplung für den 1., 3. und 5.–7. Gang konfiguriert ist. Wie vorstehend angegeben, sind die NI-Kupplung und die GS-Kupplung separate Kupplungen.
Das Getriebe kann durch einen Controller mit einem Algorithmus zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung elektrisch gesteuert werden. Der Algorithmus stellt während bestimmter NI-Bedingungen fest, ob sich das Getriebe in einem P/N-Zustand befindet. Wenn ja, werden die GS-Kupplung und die NI-Kupplung gerüstet [engl.: staged] und gefüllt. Die NI-Kupplung wird insbesondere gerüstet und auf einen vorgelernten NI-Druck für die Regelung gefüllt, d. h. anfänglich auf einem konstanten Fülldruck gehalten und regelt anschließend in einem Regelkreismodus. Die GS-Kupplung kann für das gewünschte Empfinden in Abhängigkeit von der Verlangsamungsrate der Turbinenraddrehzahl kalibriert werden. Beispielsweise können drei Niveaus in einer Ausführungsform kalibriert werden: (1) geringes Empfinden mit minimaler Verlangsamung und Kohlenwasserstoffspitzenbildung, (2) ein wenig Empfinden und (3) normales GS-Empfinden mit maximaler Kohlenwasserstoffspitzenbildung und potentiellem Empfinden.
Sobald die GS-Kupplung gefüllt ist, geht die GS-Kupplung auf den Leitungsdruck über und wird in einem Regelkreismodus gesteuert, während die NI-Kupplung auch in einem Regelkreismodus gesteuert wird, bis der Fahrer das Fahrzeug startet. Oder wenn die Turbinenraddrehzahlverlangsamung kalibriert wird, wie vorstehend dargelegt, kann die GS-Kupplung mit der entsprechenden Rate hochgesetzt werden. Die Steuerung fährt in dieser Weise fort, bis die GS-Kupplung angewendet wird.
Ein Fahrzeug wird hierin geschaffen, das einen Motor, ein Mehrganggetriebe mit mehreren Kupplungen, die selektiv betätigt werden können, um direkt in einen Neutralleerlaufmodus (NI-Modus) während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) einzutreten, und einen Controller umfasst. Der Controller weist einen Algorithmus auf, der während des GS-Ereignisses einen direkten Eintritt in den NI-Modus ermöglicht, d. h. während eines automatischen Schaltens von entweder einer Parkeinstellung (P-Einstellung), Neutraleinstellung (N-Einstellung) oder Rückwärtsgangeinstellung (R-Einstellung) in eine Fahreinstellung (D-Einstellung). Eine der Kupplungen wird als nicht schleifende GS-Kupplung während des GS-Ereignisses betätigt und eine andere wird als NI-Kupplung betätigt, um vor/nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten. Wie vorstehend angegeben, sind die zwei Kupplungen verschiedene Vorrichtungen.
Ein Verfahren zum direkten Eintreten in einen Neutralleerlaufmodus (NI-Modus) während eines Garagenschaltmanövers (GS-Manövers) oder -ereignisses von entweder einer Parkeinstellung (P-Einstellung), einer Neutraleinstellung (N-Einstellung) oder einer Rückwärtsgangeinstellung (R-Einstellung) in eine Fahreinstellung (D-Einstellung) unter Verwendung eines Mehrganggetriebes wird hierin auch geschaffen. Das Verfahren verwendet einen Controller zum automatischen Betätigen einer ersten Kupplung von mehreren Kupplungen, um das GS-Ereignis zu vollenden, und zum automatischen Betätigen einer zweiten Kupplung der mehreren Kupplungen, um dadurch nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten. Die erste Kupplung ist von der zweiten Kupplung separat. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Halten der NI-Kupplung auf einem vorgelernten NI-Druck während einer Füllstufe der GS-Kupplung. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Detektieren einer Turbinenradverlangsamung und dann das Verändern der Verlangsamungsrate, um verschiedene Schaltempfindungen während des GS-Ereignisses zu schaffen.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Automatikgetriebe und eines Steuerverfahrens gemäß der Erfindung;
2A ist ein Hebeldiagramm für eine Ausführungsform des in 1 gezeigten Getriebes;
2B ist ein Hebeldiagramm für eine andere Ausführungsform des in 1 gezeigten Getriebes;
3 ist ein graphischer Ablaufplan, der einen Algorithmus beschreibt, der zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung geeignet ist;
4A ist ein Diagramm des Drucks als Funktion der Zeit für die Steuersignale, die zum Steuern einer Neutralleerlaufkupplung und einer Garagenschaltkupplung des in 1 gezeigten Getriebes verwendet werden; und
4B ist ein Diagramm des Schalttyps und der Drehzahl als Funktion der Zeit für die Neutralleerlauf- und Garagenschaltkupplung des in 1 gezeigten Getriebes in Ansprechen auf die Signale von 4A.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, in denen in sämtlichen verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen und beginnend mit 1 umfasst ein Fahrzeug 10 einen Motor (E) 12, der mit einem Automatikgetriebe (T) 14 über eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung oder einen Drehmomentwandler 16 gekoppelt ist. Der Motor 12 weist eine Ausgangswelle 13 auf, die sich mit einer Motordrehzahl N_E dreht. Das Getriebe 14 weist wiederum eine Eingangswelle 15 auf, die sich mit einer Drehzahl N_T dreht. Die Übertragung eines Eingangsdrehmoments (T_i) auf das Getriebe 14 geschieht über den Drehmomentwandler 16, wie nachstehend beschrieben.
Das Getriebe 14 weist auch eine Ausgangswelle 18 auf, die schließlich ein Getriebeausgangsdrehmoment (T_o), das von verschiedenen Kupplungs- und Zahnradsätzen 17 des Getriebes 14 übertragen wird, überträgt, um dadurch das Fahrzeug 10 über einen Satz von Rädern 24 anzutreiben, die mit einer Ausgangswelle 18 des Getriebes verbunden sind. Ein Differential (nicht dargestellt) kann in der Konstruktion des Fahrzeugs 10 enthalten sein, ohne vom beabsichtigten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Kupplungs- und Zahnradsätze 17 können durch elektrohydraulische Steuerungen, die durch Druckfluid angetrieben werden, das von einer Pumpe (P) 33 mit einem Leitungsdruck (P_L) zugeführt wird, selektiv betätigt werden. Die Pumpe 33 ist dazu konfiguriert, Fluid 37 von einem Sumpf 35 zu entnehmen, wobei das Fluid 37 eine detektierbare Temperatur (T_Sump) aufweist.
Innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung kann das Getriebe 14 als irgendein Mehrganggetriebe, z. B. ein 6-Gang- oder ein 8-Gang-Getriebe, mit einer Neutralleerlauf- oder NI-Fähigkeit, wie vorstehend beschrieben, konfiguriert sein. Wie nachstehend mit Bezug auf 2A und 2B im Einzelnen beschrieben wird, weist das Getriebe 14 eine NI-Kupplung zum Eintritt in einen NI-Zustand und eine GS-Kupplung zum Ausführen eines Garagenschaltvorgangs (GS) auf und diese Vorrichtungen sind separat. Das heißt, der Betrieb des Getriebes 14 wird automatisch gesteuert, um einen direkten Eintritt in einen NI-Zustand während eines GS-Ereignisses zu ermöglichen, das hierin als Schalten von der Park/Neutral-Stellung (P/N) in die Fahrstellung (D) oder vom Rückwärtsgang (R) in die Fahrstellung (D) definiert ist, wie durch ein Schaltmanöver von einem Stillstand, wenn das Fahrzeug 10 geparkt ist, gekennzeichnet.
Im Neutralleerlauf (NI) kann das Getriebe 14 in eine Fahreinstellung (D-Einstellung) gesetzt werden, während elektrohydraulische Kupplungsdruck-Regelungsventile (nicht dargestellt) den Druck an einer festgelegten NI-Kupplung verringern, wodurch das Getriebe 14 in einen teilweise belasteten ”hydraulischen Neutral”-Zustand gesetzt wird. Daten, die für einen Algorithmus 100 erforderlich sind, der sich in einer elektronischen Steuereinheit oder einem Controller (C) 26 befindet oder auf den dadurch zugegriffen werden kann, können während anderer Getriebeeinstellungen, wie z. B. Neutralstellung (N) und Parkstellung (P), abgetastet und verarbeitet werden, wie nachstehend beschrieben. Das Schlupfniveau über dem Drehmomentwandler 16 oder TC-Schlupf ist gleich [N_E – N_T]. Das heißt, wenn die TCC 31 vollständig verriegelt ist, N_E = N_T, und daher ist TC-Schlupf null, wobei ein gewisses Niveau an Schlupf unterhalb der Verriegelungsdrehzahl auftritt.
Immer noch in 1 kann das Getriebe 14 in eine von einer Anzahl von Einstellungen geschaltet werden, einschließlich der Fahrstellung (D), der Parkstellung (P), des Rückwärtsgangs (R) und der Neutralstellung (N). In den Neutralleerlauf (NI) kann direkt eingetreten werden, wenn das Getriebe 14 in die Fahrstellung (D) oder den Rückwärtsgang (R) geschaltet wird. Das heißt, wenn eine PRNDL-Schaltvorrichtung (nicht dargestellt) in die Parkstellung (P) oder Neutralstellung (N) gesetzt wird, während der Motor 12 läuft, wird das Fahrzeug 10 als in einem echten Neutralmodus (N-Modus) betrachtet. Dagegen kann der Neutralleerlauf (NI) hergestellt werden, wenn das Getriebe 14 des Fahrzeugs 10 in der Fahrstellung (D) bleibt, aber verhindert wird, dass sich das Fahrzeug 10 bewegt, indem eine ausreichende Menge an Bremskraft (Pfeil B) auf ein Bremspedal 29B aufgebracht wird. Der Controller 26 oder alternativ ein separater Getriebecontroller steuert den Übergang zwischen den verschiedenen Zuständen unter Verwendung von mehreren verschiedenen Fahrzeugleistungsbedingungen.
Beispielhafte Fahrzeugleistungsbedingungen können umfassen, sind jedoch nicht notwendigerweise begrenzt auf: eine Fahrzeuggeschwindigkeit (N), ein Wert, der durch einen oder mehrere Sensoren 39 direkt gemessen werden kann, die der Deutlichkeit halber in 1 separat gezeigt sind, die jedoch nach Bedarf innerhalb des Fahrzeugs 10 angeordnet sein könnten, z. B. an oder entlang der Ausgangswelle 18 des Getriebes 14 und/oder an den Laufrädern 24, usw.; den Drosselpegel (Th%) einer Drosseleingabevorrichtung wie z. B. eines beispielhaften Fahrpedals 29A; den Bremspegel (B) wie z. B. ein Hub und/oder eine Kraft, der bzw. die auf das Bremspedal 29B aufgebracht wird; eine vorbestimmte PRNDL-Einstellung (S) des Getriebes 14; eine Temperatur (T_Sump) des Fluids 37 im Sumpf 35 des Getriebes 14; usw.
Immer noch in 1 stehen der Motor 12 und der Drehmomentwandler 16 mit dem Controller 26 in Kommunikation, der zum Speichern des und Zugreifen auf den Algorithmus 100 konfiguriert ist. Der Algorithmus 100 ist wiederum speziell ausgelegt, um das Verfahren der Erfindung auszuführen, wie nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Controller 26 kann als Vorrichtung auf Mikroprozessorbasis mit solchen üblichen Elementen wie einem Mikroprozessor oder einer CPU, einem Speicher, einschließlich: eines Festwertspeichers (ROM), eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers (EPROM) usw., ohne jedoch darauf begrenzt zu sein, und einer Schaltungsanordnung, einschließlich: eines Hochgeschwindigkeitstakts (nicht dargestellt), einer Analog-Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung), einer Digital-Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung), eines Digitalsignalprozessors oder DSP und der erforderlichen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A-Vorrichtungen) und einer anderen Signalkonditionierungs- und/oder Pufferschaltungsanordnung, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein, konfiguriert sein. Der Controller 26 ist jedoch im konfigurierten Zustand zum Ausführen zumindest des Algorithmus 100 von 3 betriebsfähig, wie erforderlich, um den direkten Eintritt in einen NI-Zustand während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) zu schaffen, wenn die NI-Kupplung eine separate Vorrichtung von der GS-Kupplung ist, wie nachstehend beschrieben.
Der Controller 26 ist zum Empfangen, Lesen und/oder Messen, Berechnen und Aufzeichnen oder Speichern von verschiedenen erforderlichen Messungen, Werten oder Zahlen, einschließlich irgendwelcher erforderlichen Messwerte, die die Motordrehzahl (N_E) und die Getriebeausgangsdrehzahl (N_o) vollständig beschreiben, konfiguriert, wie z. B. über einen oder mehrere Drehzahlsensoren 39 mit einer Ausgangsdrehzahl oder Ausgangsdrehzahlen, die allgemein als N_x bezeichnet werden. Die Drehzahlsignale N_E, N_o werden vorzugsweise elektrisch über eine leitende Verdrahtung übertragen, obwohl irgendwelche Übertragungsmittel, wie beispielsweise Hochfrequenzsender (HF-Sender) und -empfänger, die zum Übermitteln oder Übertragen der erforderlichen Informationen zum Controller 26 geeignet sind, innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung auch verwendbar sind.
Der Drehmomentwandler 16 weist einen Stator 30 auf, der zwischen einer TC-Pumpe 32 oder einem Antriebselement und einem Turbinenrad 34 oder einem Abtriebselement angeordnet oder positioniert ist. Eine Überbrückungskupplung oder TCC 31 kann auch verwendet werden, um die Pumpe 32 selektiv mit dem Turbinenrad 34 über einer Schwellenverriegelungsdrehzahl zu verriegeln, wie für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist. Die Pumpe 32 kann mit der Ausgangswelle 13 verschraubt oder anderweitig direkt verbunden sein, um sie dadurch mit der Motordrehzahl (N_E) zu drehen. Innerhalb des Drehmomentwandlers 16 wird das Turbinenrad 34 durch Fluid 37 angetrieben, wobei das Turbinenrad 34 wiederum mit der Eingangswelle 15 des Getriebes 14 verbunden ist. Folglich dreht die Drehung des Turbinenrades 34 schließlich die Eingangswelle 15 mit einer Rate oder Drehzahl N_T, die geringer als oder gleich der Motordrehzahl (N_E) ist, wobei ein Reibungswiderstand oder Reibungsverluste innerhalb des Getriebes 14 gewöhnlich die Turbinenraddrehzahl (N_T) auf einen Pegel verringern, der etwas geringer ist als die Motordrehzahl (N_E), wie für den Fachmann auf dem Gebiet leicht verständlich ist.
In 2A ist in einer Ausführungsform das in 1 gezeigte Getriebe 14 als 8-Gang-Getriebe mit mehreren Zahnradsätzen und Kupplungen konfiguriert, d. h. den Kupplungen und Zahnrädern 17 von 1. Insbesondere ist eine Bremskupplung CB1278R vorgesehen, die verwendet werden kann, um in den Neutralleerlauf einzutreten. Die CB1278R wird daher nachstehend der Einfachheit halber als Neutralleerlaufkupplung (NI-Kupplung) 36 bezeichnet. Die Nomenklatur CB1278R stellt dar, dass diese spezielle Vorrichtung eine Bremskupplung (CB) ist und in jedem des 1., 2., 7., 8. und Rückwärtsgangs (R) eingerückt wird. Das Getriebe 14 umfasst auch eine weitere Bremskupplung CB12345R oder Kupplung 41, die wie die NI-Kupplung 36 selektiv ein Element eines ersten Zahnradsatzes 40 mit einem stationären Element 28 verbindet, wenn sie eingerückt ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Bremskupplung CB12345R als NI-Kupplung anstelle der NI-Kupplung 36 eingerückt werden, um dadurch in den Neutralleerlauf einzutreten. Die Kupplungen 36 und 41 sind mit jeweiligen Knoten 42 und 46 des ersten Zahnradsatzes 40 verbunden. In einer Ausführungsform kann der Knoten 42 ein Sonnenrad (S4) des Zahnradsatzes 40 sein, während der Knoten 46 ein Hohlrad (R4) desselben Zahnradsatzes sein kann. Der Zahnradsatz 40 umfasst auch einen Knoten 44, der in der gezeigten Ausführungsform ein Trägerelement (PC4) sein kann.
Der Knoten 42 ist auch mit einem Knoten 52 eines zweiten Zahnradsatzes 50 verbunden. Der Knoten 54 des Zahnradsatzes 50 ist mit einer Eingangsseite einer Drehkupplung C13567, d. h. einer Garagenschalt- oder GS-Kupplung 38, verbunden, wie die Getriebeeingangswelle 15 mit dem Eingangsdrehmoment (T_in). Der Knoten 56 ist mit einem dritten Zahnradsatz 60 verbunden, wie nachstehend erläutert. In einer Ausführungsform kann der Zahnradsatz 50 ein Planetenradsatz sein, wobei die Knoten 52, 54 und 56 ein Sonnenrad (S1), ein Trägerelement (PC1) bzw. ein Hohlrad (R1) sind.
Der dritte Zahnradsatz 60 umfasst Knoten 62, 64 und 66, die in einer Ausführungsform ein Hohlrad (R2), ein Trägerelement (PC2) bzw. ein Sonnenrad (S2) sein können. Eine Drehkupplung C23468, d. h. die Kupplung 58, kann zwischen den Ausgang der GS-Kupplung 38 und den Knoten 66 und zwischen den Knoten 56 des Zahnradsatzes 50 und den Knoten 66 des Zahnradsatzes 60 geschaltet sein. Der Knoten 62 kann mit einem vierten Zahnradsatz 70 mit Knoten 72, 74 und 76 verbunden sein. In einer Ausführungsform können die Knoten 72, 74 und 76 ein Sonnenrad (S3), ein Trägerelement (PC3) bzw. ein Hohlrad (R3) sein. Insbesondere kann der Knoten 62 mit dem Knoten 72 über eine Drehkupplung C45678R, d. h. die Kupplung 485, verbunden sein. Der Knoten 64 des Zahnradsatzes 60 kann direkt mit dem Knoten 74 des Zahnradsatzes 70 verbunden sein, der wiederum mit der Getriebeausgangswelle 18 (siehe auch 1) verbunden sein kann. Vor der Fortführung wird bemerkt, dass die NI-Kupplung 36 und die GS-Kupplung 38 separate Kupplungsvorrichtungen sind, die, wenn sie während eines Garagenschaltereignisses in einen NI-Zustand eintreten, in verschiedenen Weisen durch den nachstehend mit Bezug auf 3 beschriebenen Algorithmus 100 gesteuert werden.
Mit kurzem Bezug auf 2B kann das Getriebe 14 von 1 und 2A auch in einer anderen Drehzahlkonfiguration als dem 8-Gang-Getriebe von 2A verkörpert sein, wie z. B. einer 6-Gang-Konfiguration in der in 2B gezeigten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform kann die Getriebeeingangswelle 15 mit einem ersten Zahnradsatz 140 mit Knoten 142, 144 und 146 verbunden sein, die als Hohlrad (R3), Trägerelement (PC3) und Sonnenrad (S3) verkörpert sein können, wie gezeigt. Die Eingangswelle 15 kann direkt mit dem Knoten 142 und mit einer Kupplung C456, d. h. der Kupplung 51, verbunden sein. Der Knoten 144 ist mit einer Kupplung C1234, d. h. der GS-Kupplung 138, und mit einer Eingangsseite einer Drehkupplung C35R, d. h. der Kupplung 53, verbunden. Der Knoten 146 ist am stationären Element 28 auf Masse festgelegt.
Ein zweiter Zahnradsatz 150 umfasst Knoten 152, 154, 156 und 158, die als Sonnenrad (S1), Hohlrad (R1), Trägerrad (PC1) bzw. als weiteres Sonnenrad (S2) verkörpert sein können. Der Knoten 154 ist direkt mit der Getriebeausgangswelle 18 verbunden. Der Knoten 156 ist mit einer Bremskupplung CBR1, d. h. der NI-Kupplung 136, verbunden, die auch mit einem stationären Element 28 verbunden ist. Wie bei der GS-Kupplung 38 und der NI-Kupplung 36 in der in 2A gezeigten Ausführungsform sind die GS-Kupplung 138 und die NI-Kupplung 136 verschiedene Kupplungsvorrichtungen, die, wenn sie während eines Garagenschaltereignisses in einen NI-Zustand eintreten, durch den Algorithmus 100 in verschiedenen Weisen gesteuert werden.
Mit Bezug auf 3 in Verbindung mit den Leistungskurven von 4A und 4B stellt der Algorithmus 100 die Fähigkeit bereit, während eines Garagenschaltvorgangs direkt in einen Neutralleerlaufzustand (NI-Zustand) einzutreten, wenn die Garagenschaltkupplung nicht die Neutralleerlaufkupplung ist, wie es in den Ausführungsformen der Fall ist, die in den vorstehend beschriebenen 2A und 2B gezeigt sind. Im Allgemeinen wird ein Manöver von der Neutralstellung (N) in die Fahrstellung (D) oder in den Rückwärtsgang (R) durchgeführt, um das Schalten einzuleiten, wobei ein PRNDL-Hebel (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 von 1 von P/N auf D/R bewegt wird. Der Algorithmus 100 beginnt daher nur dann, wenn ein Fahrer dieses Manöver versucht.
Beginnend mit Schritt 102 stellt der Algorithmus 100 fest, ob Neutralleerlauf- oder NI-Bedingungen erfüllt sind. NI-Bedingungen können eine Getriebeeinstellung der Fahrstellung (D), Neutralstellung (N) oder des Rückwärtsgangs (R), ob die Fahrzeugbremse aktiv ist, ob sich die Drosselklappe bei oder ausreichend nahe null befindet, usw. umfassen, sind jedoch nicht notwendigerweise darauf begrenzt. Wenn die erforderlichen NI-Bedingungen vorliegen, geht der Algorithmus 100 gleichzeitig zu den Schritten 104 und 107 weiter, und geht ansonsten zu Schritt 103 weiter.
In Schritt 103 führt der Algorithmus 100 ein ”normales” Garagenschalten aus. Das heißt, mit kurzem Bezug auf 4A werden der GS-Kupplungsdruck (Linie 83) und der NI-Kupplungsdruck (Linie 82) mit dem Leitungsdruck (Linie 81) synchronisiert, wobei die GS-Kupplung 38, 138 sich füllt und während des normalen Garagenschaltvorgangs in eine Regelung übergeht. Sobald der Garagenschaltvorgang vollendet ist, wird der Algorithmus 100 beendet.
In Schritt 104 wird, nachdem in Schritt 102 festgestellt wurde, dass annehmbare NI-Bedingungen vorliegen, die GS-Kupplung 38, 138 gerüstet und gefüllt, d. h. die ganzen erforderlichen Füll- oder Drucksteuerungen werden durch den Controller 26 von 1 in den eingeschalteten Zustand befohlen, und die GS-Kupplung 38, 138 wird auf den Rückstelldruck gefüllt. Der Algorithmus 100 geht zu Schritt 106 weiter.
In Schritt 106 stellt der Algorithmus 100 fest, ob das Füllen der GS-Kupplung 38, 138 vollendet ist, d. h. ob der Rückstelldruck erreicht wurde, ob über direkte Messung, Berechnung oder anderweitig. Sobald sie gefüllt ist, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 109 weiter.
In Schritt 107 wird die NI-Kupplung 36, 136 für die Regelung gerüstet, d. h. auf einen vorbestimmten Rückstelldruck gefüllt, und dann automatisch zu Regelungen überführt. In 4A stellt am Punkt A die Linie 82A die Regelung oder das Regeln der NI-Kupplung 36, 136 dar, wobei der Punkt A der Übergangspunkt ist. Bei der Einleitung des Garagenschaltens bei t₁ fällt der Kupplungsdruck der NI-Kupplung 36, 136 (Linie 82) auf einen vorgelernten Druckwert (P_CAL) mit einer vorbestimmten Rate ab, wird dann bis zum Punkt A flach, wobei t₁ bis zum Punkt A den Rüstabschnitt der NI-Kupplung 36, 136 beschreibt. Am Punkt A, d. h. am Übergangspunkt, wird die Regelung sowohl über die NI-Kupplung 36, 136 als auch die GS-Kupplung 38, 138 eingeleitet. Das heißt, nach dem Punkt A werden die Kupplungen 36, 136 und 38, 138 in einem Regelkreis gesteuert, wobei die GS-Kupplung 38, 138 hochläuft, während die NI-Kupplung 36, 136 auf einem Regelungsdruck liegt (Linie 82A). Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 109 weiter.
In Schritt 109 wird die NI-Kupplung 36, 136 auf P_CAL gehalten und der Algorithmus 100 fährt mit Schritt 110 fort, in dem die Steuerung der GS-Kupplung 38, 138 in einen Regelkreis überführt wird. Wieder mit Bezug auf 4A wird die Linie 83 an oder nahe dem Leitungsdruck (Linie 81) flach, woraufhin die Regelung beginnt. Der Übergang zur Regelung fährt fort, bis in Schritt 110 festgestellt wird, dass der Übergang vollständig ist, an welchem Punkt der Algorithmus 100 zu Schritt 112 weitergeht.
In Schritt 112 stellt der Algorithmus 100 fest, ob die Turbinenradverlangsamung detektiert wird. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist, wird die Turbinenraddrehzahl (N_T) durch die herankommende Kupplung während eines Schaltvorgangs verlangsamt, was einen Schlupf in der weggehenden Kupplung verursacht. Die Turbinenradverlangsamung kann detektiert werden, wenn die Turbinenraddrehzahl (N_T von 1) um ein vorbestimmtes Niveau unter die Getriebeausgangsdrehzahl (N_o von 1), multipliziert mit dem höheren Übersetzungsverhältnis, abnimmt. Die Drehzahl nach dem Schalten wird als synchrone Drehzahl bezeichnet, d. h. die verlangsamte Turbinenraddrehzahl ist gleich der Getriebeausgangsdrehzahl (N_o von 1), multipliziert mit dem niedrigeren Übersetzungsverhältnis (SR), d. h. N_T = (N_o)(SR). Wenn eine solche Verlangsamung detektiert wird, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 114 weiter, wobei er ansonsten zu Schritt 113 weiter geht.
In Schritt 113 wird, wenn die Turbinenradverlangsamung in Schritt 112 nicht detektiert wird, der GS-Kupplungsdruck auf seinem vorherigen Wert gehalten. Der Algorithmus 100 geht zu Schritt 122 weiter.
In Schritt 114 stellt der Algorithmus 100 fest, ob ein spezielles Garagenschalt- oder GS-”Empfinden” in dem Controller 26 kalibriert oder programmiert wurde. Schritt 114 kann als Teil eines Fahrzeugkonstruktions- oder Fahrzeugtestprozesses ausgeführt werden, z. B. dass ein Fahrzeug einer bestimmten Konstruktion mit einem speziellen Schaltempfinden oder einer speziellen Geschwindigkeit einer Turbinenraddrehzahlverlangsamung versehen wird. Schritt 114 kann auch während des Kundendiensts eines Fahrzeugs in einer Zubehörmarkthinsicht ausgeführt werden, um eine besser individualisierte Fahrerfahrung bereitzustellen. Ungeachtet dessen, wie das Empfinden festgelegt oder programmiert wird, geht der Algorithmus 100, wenn es in den Controller 26 programmiert wurde, zu Schritt 116 weiter, wobei er ansonsten zu Schritt 115 weitergeht.
In Schritt 115 wird die GS-Kupplung 38, 138 mit einer ersten Rate (R1) hochgesetzt, wie durch die Steigung der Linie 83 in 4A dargestellt. Die Turbinenradverlangsamung geschieht mit einer verringerten Rate, wie durch die Linie 91 von 4B angegeben. Die Neigung der Linie 91 ist relativ zu anderen möglichen Rampen, z. B. den Linien 92 und 93 flach, wie nachstehend mit Bezug auf Schritt 116 erläutert. Sobald die Turbinenradverlangsamung vollständig ist, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 122 weiter.
In Schritt 116 wird die GS-Kupplung 38, 138 mit einer schnelleren Rate (R2) relativ zur vorstehend mit Bezug auf Schritt 115 beschriebenen Rate (R1) hochgesetzt. Mit Bezug auf 4B kann R2 durch eine der Linien 92 und 93 dargestellt werden. Obwohl in 4B der Einfachheit halber nur drei Linien 91, 92 und 93 gezeigt sind, soll die Anzahl von möglichen Rampenraten nicht so begrenzt sein und kann mehr oder weniger Rampenoptionen umfassen, ohne vom beabsichtigten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 118 weiter.
In Schritt 118 stellt der Algorithmus 100 fest, ob der TCC-Schlupf, d. h. der Schlupf über dem Drehmomentwandler 16 von 1, innerhalb eines kalibrierten oder Referenzschlupfbandes (REF-Schlupfbandes) über eine kalibrierte Zeitdauer liegt. Wenn ja, geht der Algorithmus zu Schritt 120 weiter, wobei er ansonsten zu Schritt 119 weitergeht.
In Schritt 119 stellt der Algorithmus 100 fest, ob der Rampendruck gleich dem Leitungsdruck ist, d. h. ob in 4A die Linie 83 ausreichend gleich der Linie 81 ist. Wenn ja, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 120 weiter, wobei er ansonsten zu Schritt 121 weitergeht.
In Schritt 120 wird das Hochsetzen gestoppt und die GS-Kupplung 38, 138 wird auf den Leitungsdruck (Linie 81 von 4A) gesetzt. Der Algorithmus 100 geht dann zu Schritt 122 weiter.
In Schritt 121 stellt der Algorithmus 100 fest, ob ein ”NI-Lernmodus” aktiv ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”NI-Lernmodus” darauf, dass der gesteuerte Schlupf stabil genug ist, um den Neutralleerlauf-Rückstelldruck zu lernen. Wenn ja, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 120 weiter, wobei der ansonsten zu Schritt 114 zurückkehrt.
In Schritt 122 wird das Garagenschaltmanöver ausgeführt und der Algorithmus 100 wird beendet. Der Controller 26 von 1 nimmt dann die Steuerung des Getriebes 14 unter Verwendung der erforderlichen Steuerlogik (nicht dargestellt) wieder auf.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Fahrzeug, das umfasst: einen Motor; ein Mehrgang-Automatikgetriebe mit mehreren Kupplungen, wobei die mehreren Kupplungen selektiv betätigt werden können, um während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) direkt in einen Neutralleerlaufmodus (NI-Modus) einzutreten; und einen Controller mit einem Algorithmus, der zum Steuern des Getriebes ausgelegt ist, um während des Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) direkt in den NI-Modus einzutreten, wobei das GS-Ereignis ein automatisches Schalten von entweder einer Parkeinstellung (P-Einstellung), einer Neutraleinstellung (N-Einstellung) oder einer Rückwärtsgangeinstellung (R-Einstellung) in eine Fahreinstellung (D-Einstellung) beschreibt; wobei eine der Kupplungen als nicht schleifende GS-Kupplung während des GS-Ereignisses betätigt wird und wobei eine andere der Kupplungen, die von der GS-Kupplung separat ist, als NI-Kupplung betätigt wird, um nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten, wobei das Getriebe insbesondere mindestens sechs Vorwärtsgänge aufweist.
Mehrgang-Automatikgetriebe für ein Fahrzeug, das umfasst: mehrere Kupplungen, die selektiv betätigt werden, um während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) direkt in einen Neutralleerlaufmodus (NI-Modus) einzutreten; und einen Controller mit einem Algorithmus, der zum Steuern des Getriebes und zum Ermöglichen, dass das Getriebe automatisch und direkt während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) in den NI-Modus eintritt, ausgelegt ist, wobei das GS-Ereignis ein Schalten von entweder einer Parkeinstellung (P-Einstellung), einer Neutraleinstellung (N-Einstellung) oder einer Rückwärtsgangeinstellung (R-Einstellung) in eine Fahreinstellung (D-Einstellung) ist; wobei eine der Kupplungen als nicht schleifende GS-Kupplung während des GS-Ereignisses betätigt wird und wobei eine andere der Kupplungen als NI-Kupplung betätigt wird, um dadurch nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten, wobei das Getriebe insbesondere entweder ein 6-Gang-Getriebe oder ein 8-Gang-Getriebe ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Kupplungen zwei Bremskupplungen und drei Drehkupplungen umfassen.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei eine der Bremskupplungen die NI-Kupplung ist und wobei eine der Drehkupplungen die GS-Kupplung ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller zum Halten der NI-Kupplung auf einem vorgelernten NI-Druck während einer Füllstufe der GS-Kupplung ausgelegt ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller zum Detektieren einer Turbinenradverlangsamung und zum Verändern der Verlangsamungsrate betriebsfähig ist, um während des GS-Ereignisses verschiedene Empfindungen zu schaffen.
Verfahren zum direkten Eintreten in einen Neutralleerlaufmodus (NI-Modus) während eines Garagenschaltereignisses (GS-Ereignisses) von entweder einer Parkeinstellung (P-Einstellung), einer Neutraleinstellung (N-Einstellung) oder einer Rückwärtsgangeinstellung (R-Einstellung) in eine Fahreinstellung (D-Einstellung) unter Verwendung eines Mehrganggetriebes, wobei das Verfahren umfasst: Verwenden eines Controllers, um eine erste Kupplung von mehreren Kupplungen automatisch zu betätigen, um das GS-Ereignis zu vollenden; und Verwenden des Controllers, um eine zweite Kupplung der mehreren Kupplungen automatisch zu betätigen, um dadurch nach dem Vollenden des GS-Ereignisses direkt in den NI-Modus einzutreten; wobei die erste Kupplung von der zweiten Kupplung separat ist, wobei die erste Kupplung insbesondere eine Bremskupplung ist und die zweite Kupplung eine Drehkupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Halten der NI-Kupplung auf einem vorgelernten Druck während einer Füllstufe [engl.: full stage] der GS-Kupplung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Detektieren einer Turbinenradverlangsamung und dann das automatische Verändern der Verlangsamungsrate umfasst, um verschiedene Schaltempfindungen während des GS-Ereignisses zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Steuern von jeder der NI-Kupplung und der GS-Kupplung in einem geschlossenen Regelkreis während des NI-Modus umfasst, bis ein vorbestimmter Satz von Austrittsbedingungen erfüllt ist.