DE102010046150A1

DE102010046150A1 - Verfahren und Vorrichtung für den Eintritt in den Neutral-Leerlauf aus einem Vorwärtsantriebsmodus

Info

Publication number: DE102010046150A1
Application number: DE102010046150A
Authority: DE
Inventors: Ronald F. Ypsilanti Lochocki Jr.; Sindu Ann Arbor Sebastian; David W. Howell Wright
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2030-09-22
Also published as: CN102032341A; US20110071741A1; DE102010046150B4; US8620544B2; CN102032341B

Abstract

Ein Getriebe umfasst mehrere Kupplungen, die selektiv alleine oder in Kombination miteinander einrückbar sind, um mehrere Vorwärtsantriebsmodi herzustellen, wobei eine der Kupplungen als eine Neutral-Leerlauf-(NI-)Kupplung ausgestaltet ist, die selektiv betätigt wird, um das Getriebe in einen NI-Zustand zu schalten, und einen Controller. Der Controller ist ausgebildet, um das Getriebe aus dem Vorwärtsantriebsmodus während eines Ausrollmanövers, bevor das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von Null erreicht, in den NI-Zustand zu schalten. Ein Verfahren zum Schalten des Getriebes in den NI-Zustand umfasst, dass das Vorhandensein eines vorbestimmten der Vorwärtsantriebsmodi unter Verwendung des Controllers ermittelt wird, und der Controller verwendet wird, um eine bestimmte der Kupplungen als eine NI-Kupplung zu verwenden, um während des Vorwärtsantriebsmodus, während eines Ausrollmanövers und bevor das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von Null erreicht, in den NI-Zustand einzutreten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft die Schaltsteuerung eines Fahrzeuggetriebes, das eine Neutral-Leerlauffunktionalität aufweist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuggetriebe sind konstruiert, um Drehmoment von einer Maschine an einen Satz Antriebsräder zu übertragen, um das Fahrzeug in einem Bereich von Ausgangsdrehzahlen voranzutreiben. Die Maschine umfasst eine Ausgangswelle, die selektiv mit einer Getriebeeingangswelle verbunden werden kann, wenn ein Maschinenvortrieb erforderlich ist. In einem Handschaltgetriebe kann ein fußbedientes Kupplungspedal betätigt werden, um zuzulassen, dass der Fahrer Gänge schalten und/oder das Getriebe in einen Neutralzustand versetzen kann. In einem Automatikgetriebe bietet eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung oder ein Drehmomentwandler automatisch die gleiche Maschinen/Getriebe-Verbindung.
Ein Drehmomentwandler umfasst ein Flügelrad/Pumpenrad, ein Turbinenrad und einen Stator. Der Drehmomentwandler ist mit Öl gefüllt. Das Pumpenrad, das an einen rotierenden Schwungradabschnitt der Maschine geschraubt sein kann, so dass es ständig mit Maschinendrehzahl rotiert, trägt das Öl in das Turbinenrad aus. Das Turbinenrad ist mit der Getriebeeingangswelle verbunden, so dass jede Drehung des Turbinenrades eine Drehung der gekoppelten Getriebeeingangswelle bewirkt. Ein Stator lenkt Öl, das von dem Turbinenrad ausgetragen wird, zurück in das Pumpenrad um. Die Verwendung eines Drehmomentwandlers ermöglicht es somit, dass zwischen der Maschine und dem Getriebe automatisch ein variabler Fluidkopplungseffekt auftritt, wodurch zugelassen wird, dass das Fahrzeug bis zu einem Stillstand verlangsamen kann, ohne abzusterben, während auch zugelassen wird, dass bei niedrigen Fahrzeugausgangsdrehzahlen die erforderliche Drehmomentvervielfachung auftreten kann.
Ein Drehmomentwandler kann auch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC von lock-up torque converter clutch) umfassen, eine Einrichtung, die ausgestaltet ist, um das Pumpenrad oberhalb einer kalibrierten Sperrdrehzahl selektiv an dem Turbinenrad zu sperren. Unterhalb dieser Sperrdrehzahl tritt ein erhöhter Betrag an Schlupf über den Drehmomentwandler hinweg auf, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, wobei ein maximales Schlupfniveau bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Null erreicht wird. Ungeachtet davon, ob eine TCC verwendet wird, lässt diese Fähigkeit eines variablen Schlupfes zu, dass die Maschine fortfahren kann, zu rotieren, wenn das Fahrzeug in bestimmten Getriebezuständen oder -modi leer läuft, z. B. in Parken (P), Neutral (N) oder einem Fahrzustand, d. h. einem Vorwärtsantriebsmodus (D) oder einem Rückwärtsmodus (R). Bei manchen Getriebekonstruktionen, die während einer Fahr-Raststellung, d. h. wenn das Fahrzeug eine Ausgangsgeschwindigkeit bei einem Stillstand von Null erreicht, oder wenn es sich im Leerlauf befindet und die Maschine weiterläuft, in einem neutralen (N) Zustand arbeitet, kann das Getriebe automatisch in einen hydraulischen Neutralzustand geschaltet werden, der als Neutral-Leerlauf (NI von neutral idle) bezeichnet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend sind ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen, um zuzulassen, dass ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe von einem Vorwärtsantriebsmodus, z. B. einem ersten Gang oder einem höheren Gang, in einem Neutral-Leerlauf-(NI)-Zustand eintreten kann. Das Verfahren der Erfindung kann von einem Computer ausgeführt werden oder kann als ein Algorithmus in einem Speicher eines an Bord befindlichen Getriebeschaltcontrollers ausgeführt werden und gespeichert sein. Das Verfahren kann bei der Steuerung eines Mehrganggetriebes, z. B. eines 6-Gang- oder 8-Gang-Getriebes mit verschiedenen Ausgestaltungen, wie hierin dargelegt, verwendet werden, um während eines Ausrollmanövers von einem Vorwärtsantriebsmodus ein praktisch nicht wahrnehmbares Schaltgefühl vorzusehen, und um eine verbesserte Leerlaufkraftstoffverbrauchsrate vorzusehen.
Genauer umfasst ein Mehrgang-Automatikgetriebe mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen. Eine der Kupplungen, die als die NI-Kupplung bezeichnet wird, kann selektiv betätigt werden, um aus einem Vorwärtsantriebsmodus während eines Ausrollmanövers in den NI-Zustand einzutreten. Das heißt, in NI wird eingetreten, während das Fahrzeug rollt, aber bevor das Fahrzeug stoppt und bevor eine vom Drehmomentwandler bereitgestellte Drehmomentvervielfachung beginnt.
In einer Ausführungsform kann das Getriebe zumindest vier Kupplungen umfassen, die selektiv alleine oder in Kombination betätigt werden, um eine Funktionalität eines Vorderradantriebs (FWD von front wheel drive) oder Hinterradantrieb (RWD von rear wheel drive) vorzusehen. Die NI-Kupplung kann als eine rotierende Kupplung ausgestaltet sein und auch als eine 1.-, 2.-, 3.- und 4.-Gangkupplung ausgestaltet sein. In einer anderen Ausführungsform kann die NI-Kupplung als Bremskupplung ausgestaltet sein, die auch als eine Rückwärts-(R-) und eine 1.-Gangkupplung ausgestaltet ist, obwohl auch andere Kupplungskombinationen möglich sind.
Das Getriebe kann durch einen Controller elektrisch gesteuert werden, der einen Algorithmus aufweist, der zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung geeignet ist, wie es oben angemerkt wurde. Der Algorithmus ermittelt automatisch, ob bestimmte Schwellen-NI-Zustands-Eintrittsbedingungen vorhanden sind. Wenn dies der Fall ist, ermittelt der Algorithmus dann, ob zusätzliche Fahrzeugbedingungen erfüllt sind, z. B. ob die Turbinenraddrehzahl ausreichend nahe bei der Maschinendrehzahl liegt, wenn gegenwärtig ein Vorwärtsgangmodus befohlen ist, und ob ein Satz von früheren NI-Eintritts-Abbuchbedingungen erfüllt oder nicht erfüllt gewesen ist, z. B. ob die Turbinenraddrehzahl relativ zu einem kalibrierten Wert zu tief abgefallen war. Wenn alle erforderlichen NI-Bedingungen erfüllt sind, lässt der Algorithmus die bezeichnete NI-Kupplung auf einen im Voraus erlernten Betriebsdruck abfallen. Die NI-Kupplung wird anschließend geregelt, bis der NI-Schaltvorgang abgeschlossen ist oder bis der NI-Zustand verlassen wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Automatikgetriebe und ein Neutral-Leerlauf-(NI-)Steuerverfahren gemäß der Erfindung aufweist;
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;
2C ist ein Hebeldiagramm für eine nochmals andere Ausführungsform des in 1 gezeigten Getriebes;
3 ist ein graphisches Flussdiagramm, das einen Algorithmus beschreibt, der zum Ausführen des NI-Steuerverfahrens der Erfindung geeignet ist; und
4 ist ein Zeitablaufdiagramm eines Satzes von Fahrzeugsteuersignalen, die zum Steuern eines NI-Schaltvorgangs in dem in 1 gezeigten Fahrzeug verwendet werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Bauteilen überall in den verschiedenen Figuren entsprechen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das einen Controller (C) 26 und einen Neutral-Leerlauf-(NI-)Getriebeschaltsteueralgorithmus 100 aufweist.
Der Controller 26 ist zum Ausführen des Algorithmus 100 ausgebildet, um direkt während eines Ausrollmanövers von einem Vorwärtsantriebsmodus in den NI-Zustand einzutreten. Das heißt, der Controller 26 kann den Algorithmus 100 ausführen, um in den NI-Zustand einzutreten, bevor das Fahrzeug 10 stoppt und bevor irgendeine Drehmomentwandler-Drehmomentvervielfachung beginnt, wie es nachstehend erläutert wird.
Das Fahrzeug 10 umfasst eine Maschine (E) 12, die selektiv mit einem Automatikgetriebe (T) 14 über eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung oder einen Drehmomentwandler 16 gekoppelt ist. Die Maschine 12 weist eine Ausgangswelle 13 auf, die mit einer Maschinendrehzahl (N_E) rotiert, und das Getriebe 14 weist eine Eingangswelle 15 auf, die mit einer Turbinendrehzahl (N_T) rotiert, wie es nachstehend erläutert wird. Die Übertragung eines Eingangsdrehmoments (T_i) an das Getriebe 14 tritt mit einer variablen Rate durch den Drehmomentwandler 16 auf.
Das Getriebe 14 umfasst auch eine Ausgangswelle 18, die mit einem Satz Straßenräder 24 verbunden ist. Die Ausgangswelle 18 transportiert schließlich ein Getriebeausgangsdrehmoment (T_o) von verschiedenen Kupplungs- und Zahnradsätzen 17 des Getriebes 14, um dadurch das Fahrzeug 10 voranzutreiben. Ein Differenzial (nicht gezeigt) kann in der Konstruktion enthalten sein, ohne vom beabsichtigten Umfang der Erfindung abzuweichen. In einer Ausführungsform können die Kupplungs- und Zahnradsätze 17 unter Verwendung elektrohydraulischer Steuereinrichtungen selektiv betätigt werden, die durch Fluid von einer Pumpe (P) 33 mit einem Leitungsdruck (P_L) beaufschlagt werden. Die Pumpe 33 kann ausgestaltet sein, um Fluid 37 aus einem Sumpf 35 abzuziehen, wobei das Fluid eine Temperatur (T_Sumpf) aufweist. Jedoch können innerhalb des Umfangs der Erfindung auch andere nicht fluidische Betätigungsmittel oder -einrichtungen verwendet werden.
Das Getriebe 14 kann als Mehrganggetriebe, z. B. ein 6-Gang- oder ein 8-Gang-Getriebe, ausgestaltet sein, das eine Funktionalität eines NI-Zustands aufweist, wie es oben beschrieben wurde. Wie es nachstehend ausführlicher anhand der 2A–2C beschrieben wird, weist das Getriebe 14 eine als NI bezeichnete Kupplung auf, die betätigt werden kann, um während eines Ausrollmanövers aus einem Vorwärtsantriebsmodus, d. h. 1. Gang oder einem höheren Vorwärtsantriebsgang, den NI-Zustand herzustellen.
In einem Neutral-Leerlauf-(NI-)Zustand kann das Getriebe 14 in einem Fahr- bzw. Antriebs-(D-)Modus sein, während elektrohydraulische Kupplungsdruckregelventile (nicht gezeigt) den Druck an der als NI bezeichneten Kupplung mindern, wodurch das Getriebe in einen partiell belasteten ”hydraulischen neutralen” Zustand versetzt wird, wie es oben angemerkt wurde. Daten, die von dem Algorithmus 100 verwendet werden, können sich in dem Controller 26 befinden, oder es kann auf diese von dem Controller zugegriffen werden, und können dadurch während anderer Getriebezustände, wie etwa Neutral (N) und Parken (P), abgetastet/verarbeitet werden.
Fahrzeugdaten, die abgetastet werden können, um geeignete Eintrittsbedingungen in den NI-Zustand zu erfüllen, können umfassen, sind aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt: Fahrzeugausgangsdrehzahl (N_O), ein Wert, der von einem oder mehreren Sensoren 39 gemessen werden kann, die in 1 der Klarheit wegen separat gezeigt sind, die aber auch wie notwendig in dem Fahrzeug 10 positioniert sein könnten, z. B. bei oder entlang der Ausgangswelle 18 und/oder bei den Straßenrädern 24 usw.; ein Drosselklappenhebel (Th%) einer Drosselklappeneingabeeinrichtung, wie etwa eines beispielhaften Gaspedals 29A; ein Bremshebel (B), wie eine Pedalstellung/-hub und/oder eine Bremskraft, die auf das Bremspedal 29B aufgebracht wird, eine PRNDL-Einstellung (S) des Getriebes 14; eine Temperatur (T_Sumpf) des Fluids 37, das in dem Sumpf 35 des Getriebes enthalten ist; an Bord befindliche Diagnoseeinrichtungen; usw.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 1 stehen die Maschine 12 und der Drehmomentwandler 16 mit einem Controller 26 in Verbindung, der ausgestaltet ist, um den Algorithmus 100 zu speichern und auf diesen zuzugreifen. Der Algorithmus 100 ist wiederum speziell ausgebildet, um das Verfahren der Erfindung auszuführen, wie es anhand der 3 und 4 unten beschrieben ist. Der Controller 26 kann als eine auf einem Mikroprozessor beruhende Einrichtung ausgestaltet sein, die solche üblichen Elemente aufweist, wie einen Mikroprozessor oder eine CPU, Speicher, der aber nicht darauf beschränkt ist: Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch löschbaren, programmierbaren Nurlesespeicher (EEPROM) usw., und eine Schaltung, die aber nicht darauf beschränkt ist: einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber (nicht gezeigt), eine Analog/Digital(A/D-)Schaltung, eine Digital/Analog-(D/A-)Schaltung, einen digitalen Signalprozessor oder DSP und die notwendigen Eingabe/Ausgabe-(I/O-)-Einrichtungen und andere Signalaufbereitungs- und/oder -pufferschaltung. Jedoch ist der Controller 26 ausgestaltet betreibbar, um zumindest den Algorithmus 100 von 3 wie notwendig auszuführen, um während eines Ausrollmanövers aus einem Vorwärtsantriebsmodus in einen NI-Zustand einzutreten.
Der Controller 26 ist ausgebildet, um verschiedene erforderliche Messungen, Werte oder Größen zu empfangen, zu lesen oder zu messen, zu berechnen und aufzuzeichnen oder zu speichern, einschließlich jeglicher erforderlicher Auslesungen, die die Maschinendrehzahl (N_E), die Turbinenraddrehzahl (N_T) und die Getriebeausgangsdrehzahl (N_O) vollständig beschreiben, wie etwa über einen oder mehrere Drehzahlsensoren 39, die eine Ausgangsdrehzahl oder Ausgangsdrehzahlen aufweisen, die gattungsgemäß als (N_X) markiert sind. Die Drehzahlsignale (N_E), (N_O) können elektrisch über leitende Verdrahtung übertragen werden, obwohl andere Übertragungsmittel ebenfalls innerhalb des Umfangs der Erfindung verwendbar sind, beispielsweise Funk-(HF-)Sender und -Empfänger.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 1 umfasst der Drehmomentwandler 16 einen Stator 30 zwischen einem Pumpenrad 32 und einem Turbinenrad 34. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) 31 kann ebenfalls verwendet werden, um das Pumpenrad 32 und das Turbinenrad 34 oberhalb einer Schwellen-Sperrdrehzahl selektiv zu sperren. Das Pumpenrad 32 kann mit der Ausgangswelle 13 verschraubt oder auf andere Weise direkt verbunden sein, um dadurch mit der Maschinendrehzahl (N_E) zu rotieren. Innerhalb des Drehmomentwandlers 16 wird das Turbinenrad 34 durch Fluid 37 angetrieben und ist mit der Eingangswelle 15 des Getriebes 14 verbunden. Somit rotiert eine Rotation des Turbinenrads 34 schließlich die Eingangswelle 15 mit einer Turbinenraddrehzahl (N_T), die kleiner als oder gleich wie die Maschinendrehzahl (N_E) ist. Viskoser Widerstand oder Reibungsverluste, die in dem Getriebe 14 auftreten, haben die Tendenz, die Turbinendrehzahl (N_T) auf ein Niveau zu verringern, das geringfügig niedriger als die Maschinendrehzahl (N_E) ist, wie es in 4 gezeigt ist, und wie es Fachleute verstehen werden.
Unter Bezugnahme auf 2A ist das Getriebe 14 von 1 als ein Getriebe 114 gezeigt, das als 6-Gang-Getriebe ausgestaltet ist, welches zur Verwendung entweder als Getriebe für Hinterradantrieb (RWD) oder Vorderradantrieb (FWD) ausgebildet ist. Das Getriebe 114 kann einen ersten bzw. zweiten Zahnradsatz 140 bzw. 150; Bremskupplungen CB26, d. h.
Kupplung 43 und CBR1, d. h. Kupplung 136; und rotierende Kupplungen C35R, d. h. Kupplung 53, und C1234, d. h. Kupplung 138, umfassen.
In der 6-Gang-Ausführungsform von 2A kann eine der folgenden Kupplungen, die oben angeführt wurden, dazu verwendet werden, aus einem Vorwärtsantriebsmodus in den Neutral-Leerlauf (NI) einzutreten: Kupplung CBR1, d. h. Kupplung 136 mit weggelassenem Freilaufelement (F1) 19, wie es unten angemerkt ist, und Kupplung C1234, d. h. Kupplung 138 mit optionalem Freilaufelement (F1) 19, das z. B. verwendet wird, um das Schaltgefühl zu verbessern. Für Kupplung 136 mit weggelassenem Freilaufelement (F1) kann aus einem hohen Gang, wie dem ersten Gang, und für Kupplung 138, aus einem hohen Gang, wie dem 4. Gang, in den NI-Zustand eingetreten werden. Wenn die Kupplung 138 verwendet wird, wird ein Freilaufelement (F1) 19 dazu verwendet, eine Rotation mit Bezug auf den Knoten 156 des zweiten Zahnradsatzes 150 zu verhindern.
Der erste Zahnradsatz 140 kann Knoten 142, 144 und 146 umfassen, die in einer möglichen Ausführungsform ein Hohlrad (R1), ein Trägerelement (PC1) bzw. ein Sonnenrad (S1) sein können. Die Eingangswelle 15 kann direkt mit dem Knoten 142 und mit einer Eingangsseite der Kupplung C456, d. h. Kupplung 51, verbunden sein. Der Knoten 144 kann mit einer Eingangsseite von Kupplung C1234, d. h. Kupplung 138, und mit einer Eingangsseite von Kupplung C35R, d. h. Kupplung 53, verbunden sein. Der Knoten 146 ist an dem feststehenden Element 28 festgelegt. Wie es Fachleute verstehen werden, bezieht sich der Ausdruck C1234, wie er zum Beispiel in den 2A–C verwendet wird, auf eine Kupplung (C), die dazu verwendet wird, einen jeden von dem 1., 2., 3. und 4. Gang, d. h. die verschiedenen Vorwärtsantriebsmodi, herzustellen, zu deren Herstellung eine derart markierte Kupplung verwendet wird. Gleichermaßen bezieht sich die Verwendung der Buchstaben B oder R in der gleichen Kupplungsbezeichnung auf eine Bremskupplung bzw. einen Rückwärtsgang.
Der zweite Zahnradsatz 150 umfasst Knoten 152, 154, 156 und 157, die jeweils als Sonnenrad (S2), Hohlrad (R2), Trägerrad (PC2) bzw. ein weiteres Sonnenrad (S2A) ausgeführt sein können. Der Knoten 154 ist direkt mit der Getriebeausgangswelle 18 verbunden und rotiert mit einer Ausgangsdrehzahl (T_AUS). Der Knoten 156 ist mit einer Eingangsseite der Kupplung CBR1, d. h. Kupplung 136, verbunden, die auch mit dem feststehenden Element 28 verbunden ist.
Wie es oben angemerkt wurde, kann eine der Kupplungen 136 und 138 als die als NI bezeichnete Kupplung verwendet werden, ohne vom beabsichtigten Umfang der Erfindung abzuweichen. Wenn die Kupplung 138 verwendet wird, kann ein optionaler Freilaufmechanismus (F1) 19 zwischen das feststehende Element 28 und den Knoten 156 geschaltet sein, um eine Rotation mit Bezug auf den Knoten 156 in nur einer Drehrichtung zuzulassen. Wenn die Kupplung 136 als die NI-Kupplung verwendet wird, wird der Freilaufmechanismus 19 weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 2B ist das Getriebe 14 von 1 als ein Getriebe 214 gezeigt, das als 6-Gang-Getriebe ausgestaltet ist. Wie das 6-Gang-Getriebe 114 von 2A kann das Getriebe 214 entweder als FWD- oder RWD-Getriebe ausgestaltet sein. Das Getriebe 214 kann einen ersten, zweiten und dritten Zahnradsatz 240, 250 bzw. 260; Bremskupplungen CB26, d. h. Kupplung 243, CBR1, d. h. Kupplung 236, und CB1234, d. h. Kupplung 238; und rotierende Kupplungen C35R, d. h. Kupplung 253 und C456, d. h. Kupplung 251, umfassen.
In der 6-Gang-Ausführungsform von 2B kann die Kupplung CB1234, d. h. Kupplung 238, dazu verwendet werden, aus einem Vorwärtsantriebsmodus in den Neutral-Leerlauf (NI) einzutreten. Wenn die Kupplung 238 verwendet wird, wird das Freilaufelement (F1) 19 verwendet, um eine Rotation mit Bezug auf den Knoten 254 des zweiten Zahnradsatzes 250 zu verhindern. Für C1234 ist der höchste Gang für einen frühen Eintritt in den NI-Zustand der 4. Gang. CBR1 oder Kupplung 236 kann als die NI-Kupplung verwendet werden, wenn kein Freilaufelement (F1) 19 vorhanden ist, wobei der höchste Gang für den frühen Eintritt in NI in einer solchen Ausführungsform der 1. Gang ist.
Der erste Zahnradsatz 240 kann Knoten 242, 244 und 246 umfassen, die in einer möglichen Ausführungsform ein Hohlrad (R1), ein Trägerelement (PC1) bzw. ein Sonnenrad (S1) sein können. Die Eingangswelle 15 kann selektiv mit den Knoten 244 und 246 über Kupplungen 251 bzw. 253 verbunden sein. Der Knoten 242 ist direkt mit dem Knoten 264 des dritten Zahnradsatzes 260 verbunden.
Der zweite Zahnradsatz 250 umfasst Knoten 254, 256 und 257, die in einer möglichen Ausführungsform als Hohlrad (R2), Trägerrad (PC2) bzw. Sonnenrad (S2) ausgestaltet sein können. Der Knoten 257 ist direkt mit der Getriebeeingangswelle 15 verbunden. Der Knoten 254 ist mit dem Knoten 244 des ersten Zahnradsatzes 240 verbunden. Das Freilaufelement (F1) 19 ist mit dem feststehenden Element 28 verbunden, um eine Rotation mit Bezug auf den Knoten 254 in nur einer Drehrichtung zuzulassen.
Der dritte Zahnradsatz 260 umfasst Knoten 262, 264 und 266, die als Hohlrad (R3), Trägerrad (PC3) bzw. Sonnenrad (S3) ausgeführt sein können. Der Knoten 266 ist selektiv mit dem feststehenden Element 28 über eine Kupplung CB1234, d. h. Kupplung 238, verbunden. Der Knoten 264 ist mit dem Knoten 242 des ersten Zahnradsatzes 240 und mit der Ausgangswelle 18 des Getriebes 14 verbunden. Der Knoten 262 ist direkt mit dem Knoten 256 des zweiten Zahnradsatzes 250 verbunden.
Die Kupplung 238, d. h. CB1234, kann als die NI-Kupplung in dieser besonderen Ausführungsform verwendet werden, wie es oben angemerkt wurde. Wenn die Kupplung 238 verwendet wird, kann der Freilaufmechanismus (F1) 19 zwischen die Knoten 244 und 254 der Zahnradsätze 240 bzw. 250 geschaltet sein, um eine Rotation mit Bezug auf den Knoten 254 in nur einer Drehrichtung zuzulassen.
Unter Bezugnahme auf 2C kann in einer nochmals anderen Ausführungsform das Getriebe 14, das in 1 gezeigt ist, als 8-Gang-Getriebe ausgestaltet sein, das mehrere Zahnradsätze und Kupplungen, d. h. die Kupplungen und Zahnräder 17 von 1, aufweist. Wie bei den Getrieben der 2A und 2B kann das Getriebe 14 zur Verwendung mit entweder einem FWD- oder einem RWD-Getriebe, wie gewünscht, ausgebildet sein. Das Getriebe 14 kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten Zahnradsatz 40, 50, 60 und 70, Bremskupplungen CB12345R, d. h. Kupplung 41, und CB1278R, d. h. Kupplung 36; und rotierende Kupplungen C13567, d. h. Kupplung 38, C23468, d. h. Kupplung 58 und C45678R, d. h. Kupplung 48, umfassen.
In der 8-Gang-Ausführungsform von 2C kann jede der folgenden Kupplungen, die oben angeführt wurden, dazu verwendet werden, aus einem Vorwärtsantriebsmodus in den Neutral-Leerlauf (NI) einzutreten: Kupplung CB1278R, d. h. Kupplung 36; Bremskupplung CB12345R, d. h. Kupplung 41; und Kupplung C13567, d. h. Kupplung 38. Für Kupplung 36 kann aus einem hohen Gang, wie dem 2. Gang, für Kupplung 41, aus einem hohen Gang, wie dem 5. Gang; und für Kupplung 38, aus einem hohen Gang, wie dem 1. Gang, in den NI-Zustand eingetreten werden.
Der erste Zahnradsatz 40 kann Knoten 42, 44 und 46 umfassen, die ein Sonnenrad (S1), ein Trägerrad (PC1) bzw. ein Hohlrad (R1) sein können. Der Knoten 46 kann selektiv mit dem feststehenden Element 28 über eine Kupplung CB12345R, d. h. Kupplung 41, verbunden sein. Der Knoten 42 kann selektiv mit dem feststehenden Element 28 über eine Kupplung CB1278R, d. h. Kupplung 36, verbunden sein. Der Knoten 42 ist auch mit einem Knoten 52 des zweiten Zahnradsatzes 50 verbunden. Der Knoten 54 des Zahnradsatzes 50 ist mit einer Eingangsseite einer rotierenden Kupplung C13567, d. h. Kupplung 38, verbunden, ebenso wie die Getriebeeingangswelle 15 mit Eingangsdrehmoment (T_EIN). Der Knoten 56 ist mit einem dritten Zahnradsatz 60 verbunden, wie es nachstehend erläutert wird.
Der zweite Zahnradsatz 50 kann Knoten 52, 54 und 56 umfassen, die ein Sonnenrad (S2), ein Trägerrad (PC2) bzw. ein Hohlrad (R2) sein können. Der Knoten 52 kann direkt mit dem Knoten 42 des Zahnradsatzes 40 verbunden sein. Der Knoten 54 kann direkt mit der Getriebeeingangswelle 15 verbunden sein.
Der dritte Zahnradsatz 60 kann Knoten 62, 64 und 66 umfassen, die ein Sonnenrad (S3), ein Trägerrad (PC3) bzw. ein Hohlrad (R3) sein können. Der Knoten 66 kann direkt mit dem Knoten 56 des zweiten Zahnradsatzes 50 und selektiv mit dem Knoten 54 durch eine Kupplung C23468, d. h. Kupplung 58, und eine Kupplung C13567, d. h. Kupplung 38, verbunden sein.
Der vierte Zahnradsatz 70 kann Knoten 72, 74 und 76 umfassen, die ein Sonnenrad (S4), ein Trägerrad (PC4) bzw. ein Hohlrad (R4) sein können. Der Knoten 76 ist direkt mit dem Knoten 44 über ein Element 45 verbunden. Der Knoten 74 ist direkt mit der Getriebeausgangswelle 18 und direkt mit dem Knoten 64 des dritten Zahnradsatzes 60 über ein Element 47 verbunden. Der Knoten 72 ist selektiv mit dem Knoten 62 über eine Kupplung C45678R, d. h. Kupplung 48, verbunden.
Unter Bezugnahme auf 3 in Verbindung mit den Verhaltenskurven 80 von 4 liefert der Algorithmus 100 die Fähigkeit, während eines Ausrollmanövers, d. h. während die Fahrzeugausgangsdrehzahl (N_O) allmählich abnimmt, wenn das Fahrzeug 10 in Richtung eines Stillstandes rollt, während es sich in einem Vorwärtsantriebsgang befindet, wie es oben angeführt wurde, in den NI-Zustand einzutreten. Ein derartiges Ausrollmanöver ist in 4 durch die nach unten abfallende Linie 90 dargestellt, wobei die Linie 90 die Ausgangsdrehzahl (N_O) des Fahrzeugs 10 darstellt.
In der in 4 gezeigten Ausführungsform stellen die Linien 82A–82F einen Schaltbefehlszustand dar, wobei die Linie 82A einem befohlenen Schalten aus einem höheren Vorwärtsantriebsgang, wie einem dritten Gang, entspricht, die Linie 82B einem Betrieb im zweiten Gang entspricht, die Linie 82C einem befohlenen Schalten in den ersten Gang entspricht, die Linie 82D einem Betrieb im ersten Gang entspricht, die Linie 82E einem befohlenen Schalten in NI entspricht, und die Linie 82F einem Betrieb in NI entspricht.
Das Ausführen des Algorithmus 100 während des Betriebs des Fahrzeugs 10 von 1 lässt zu, dass das Fahrzeug ausreichend bevor das Fahrzeug 10 zu einem Stillstand ausrollt und ausreichend bevor eine Drehmomentvervielfachung über den Drehmomentwandler 16 beginnt, in den NI-Zustand eintritt. Die Ausführung des Algorithmus 100 erlaubt somit einen frühen Eintritt in den NI-Zustand, um eine Wahrnehmung des Schaltvorgangs für den Fahrer oder Bediener zu minimieren, während der Leerlauf-Kraftstoffverbrauch optimiert wird.
Ausgehend von Schritt 102 beginnt das Fahrzeug 10 ein Ausrollmanöver, während in einem höheren Vorwärtsantriebsgangmodus gearbeitet wird, wie es durch die Befehls-/Zustandslinie 82A dargestellt ist, der Algorithmus 100 bestimmt, ob bestimmte Schwellen-NI-Bedingungen erfüllt sind. Schwellen-NI-Bedingungen können umfassen, sind aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt, eine Wandlerübersetzung (Linie 98), Fahrzeugausgangsdrehzahllinie (N_O) 90 und, wie es in 1 gezeigt ist, die Gaspedalstellung/das Drosselklappenniveau (Th%), Temperatur (T_Sumpf), Bremspedalstellung (B) und/oder andere Diagnosewerte. Wenn in Schritt 102 jede Schwellen-NI-Bedingung erfüllt ist, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 104 fort oder steigt ansonsten aus. Nach dem Austritt von irgendeinem hierin offenbarten Schritt, kann eine Standard-Schaltsteuerung über das Getriebe 14 über andere Getriebesteueralgorithmen (nicht gezeigt) abhängig von der Konstruktion des Fahrzeugs 10 vorgesehen sein.
Bei Schritt 104 ermittelt der Algorithmus 100, ob die Turbinenraddrehzahl (Linie 84) ausreichend nahe bei der Maschinendrehzahl (Linie 86) liegt. Ein ausreichendes Maß kann mittels eines Vergleichs einer berechneten Drehzahldifferenz (N_E – N_T) mit einem kalibrierten Wert, z. B. mit einer maximal zulässigen Varianz zwischen Maschinendrehzahl (N_O) und Turbinenraddrehzahl (N_T) ermittelt werden. Wenn ermittelt wird, dass die Turbinenraddrehzahl (Linie 84) ausreichend nahe bei der Maschinendrehzahl (Linie 86) liegt, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 106 fort, und steigt ansonsten aus, wie es oben angemerkt wurde.
Bei Schritt 106 ermittelt der Algorithmus 100, ob ein vorbestimmter Vorwärtsantriebsgang aktiv befohlen wurde, z. B. ob das Fahrzeug 10 in einem Ausrollmanöver arbeitet und aus dem 1. Gang oder einem höheren Gang gemäß einer Ausführungsform in NI schaltet. Wenn der vorbestimmte Vorwärtsgang befohlen wird, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 108 fort, wobei ansonsten ausgestiegen wird, wie es oben angemerkt wurde.
Bei Schritt 108 bewertet der Algorithmus 100 einen Satz von Abbruchkriterien, und wenn bestimmte Schwellenabbruchbedingungen erfüllt sind, steigt der Algorithmus aus, wie es oben angemerkt wurde. Ansonsten schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 110 fort. Innerhalb des Umfangs der Erfindung können Abbruchkriterien im Speicher innerhalb des Controllers 26 als kalibrierte Werte gespeichert sein, wobei die kalibrierten Werte abhängig von der Konstruktion des Fahrzeugs 10 möglicherweise variieren. In einer Ausführungsform können die Abbruchkriterien eine Bestimmung davon umfassen, ob die Turbinenraddrehzahl (N_T) (Linie 84) zu tief abgefallen ist, um eine andauernde Ausführung des Algorithmus 100 zu gewähren, wie etwa durch Vergleichen der Turbinenraddrehzahl (N_T) mit einem kalibrierten Schwellenwert.
Bei Schritt 110 und bei ungefähr Punkt 81 beginnend, lässt der Algorithmus 100 den Anfangsdruck der NI-Kupplung auf ihren im voraus erlernten Druck abfallen, d. h. der NI-Kupplungsdruck fällt von einem im Voraus in Eingriff stehenden Niveau (Linie 92A) auf das Niveau der Linie 92B ab. Die Lage des Punktes 81 in 4 hängt von dem Vorwärtsgang ab, aus welchem in den NI-Zustand eingetreten wird, z. B. würde sich Punkt 81 in. 4 nach links verschieben, wenn von dem zweiten Gang aus in den NI-Zustand eingetreten werden würde. Der Übergang in den im Voraus erlernten Druck ist bei Punkt 93 abgeschlossen. Anschließend schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 112 fort.
Bei Schritt 112 regelt der Algorithmus 100 die NI-Kupplung, wie es durch den relativ konstanten Wert von Linie 92B rechts von Punkt 93 angedeutet ist. Sobald Schritt 112 abgeschlossen ist, ist der Algorithmus 100 beendet, und der NI-Zustand wird aufrechterhalten, bis der Controller 26 von 1 ermittelt, dass das Fahrzeug 10 dieser Gestalt den Befehl hat, den NI-Zustand zu verlassen, z. B. nach einem Hochschalten in einen Vorwärtsantriebsgang aus dem NI-Zustand, wenn das Fahrzeug beschleunigt.
Der Algorithmus 100 lässt somit zu, dass das Getriebe 14 während eines Ausrollmanövers ausreichend bevor das Fahrzeug 10 einen Stillstand erreicht, d. h. Punkt 95, und vor einer Drehmomentvervielfachung in NI geschaltet wird. Die Turbinenraddrehzahl (Linie 84) wird nach unten gezogen und beruhigt sich bei einem Wert knapp unter dem der Maschinendrehzahl (Linie 86). Herkömmlich wird die Turbinenraddrehzahl bei Punkt 95 auf Null heruntergezogen, wie es durch die Bahn 97 angegeben ist, bevor sie sich auf einem Niveau knapp unter der Maschinendrehzahl (Linie 86) beruhigt. Dieses zyklische Durchlaufen der Turbinenraddrehzahl, wie es durch Bahn 97 angedeutet ist, kann von einem Fahrer oder Passagier des Fahrzeugs 10 wahrgenommen werden, was möglicherweise die wahrgenommene Schaltqualität beeinträchtigt. Gleichermaßen kann der Eintritt in NI bei Punkt 93 statt bei Punkt 95 eine Verringerung des Leerlauf-Kraftstoffverbrauchs bereitstellen.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Getriebe, umfassend: mehrere Kupplungen, die selektiv alleine oder in Kombination miteinander einrückbar sind, um mehrere Vorwärtsantriebsmodi herzustellen, wobei eine der Kupplungen als Neutral-Leerlauf-(NI-)Kupplung bezeichnet wird, die selektiv betätigt wird, um das Getriebe in einen NI-Zustand zu schalten; und einen Controller, der ausgebildet ist, um das Getriebe aus einem der Vorwärtsantriebsmodi während eines Ausrollmanövers, bevor das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von Null erreicht, in den NI-Zustand zu schalten.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die NI-Kupplung eine Bremskupplung ist, und wobei der Controller ausgebildet ist, um das Getriebe aus einem von dem ersten Gang und dem zweiten Gang zu schalten.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die mehreren Kupplungen zumindest zwei Bremskupplungen und zumindest zwei rotierende Kupplungen umfassen.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei die mehreren Kupplungen zwei rotierende Kupplungen und drei Bremskupplungen umfassen, und wobei die NI-Kupplung eine der drei rotierenden Kupplungen ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Algorithmus einen vorbestimmten. Satz Abbruchkriterien umfasst, und wobei der Controller ausgebildet ist, um in einen Standard-NI-Eintrittsmodus zurückzufallen, wenn die Abbruchkriterien erfüllt sind.
Getriebe, umfassend: mehrere Kupplungen, die selektiv alleine oder in Kombination miteinander einrückbar sind, um mehrere Vorwärtsantriebsmodi herzustellen, die einen ersten Gang und einen zweiten Gang umfassen, wobei eine der Kupplungen als eine Neutral-Leerlauf-(NI-)Kupplung ausgestaltet ist, die selektiv betätigt wird, um zu bewirken, dass das Getriebe in einen NI-Zustand eintritt; und einen Controller, der ausgebildet ist, um das Getriebe während eines Ausrollmanövers aus dem ersten Gang oder dem zweiten Gang, bevor das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von Null aufweist, in den NI-Zustand zu überführen; wobei das Getriebe als eines von einem 6-Gang-Getriebe und einem 8-Gang-Getriebe ausgestaltet ist.
Getriebe nach Anspruch 6, wobei das Getriebe das 6-Gang-Getriebe ist und zumindest zwei Planetenradsätze, zumindest zwei Bremskupplungen und zumindest drei rotierende Kupplungen umfasst, und wobei die NI-Kupplung eine der Bremskupplungen ist.
Getriebe nach Anspruch 6, wobei der Controller ausgebildet ist, um die NI-Kupplung auf einen im Voraus erlernten NI-Druck zu halten, wenn die NI-Kupplung eingerückt ist, und um die NI-Kupplung während des NI-Zustandes zu regeln.
Verfahren zum Schalten eines Getriebes eines Fahrzeugs in einen Neutral-Leerlauf-(NI-)Zustand, wobei das Getriebe mehrere Kupplungen aufweist, die selektiv alleine oder in Kombination miteinander einrückbar sind, um mehrere Vorwärtsantriebsmodi herzustellen, wobei das Verfahren umfasst, dass: das Vorhandensein eines vorbestimmten der Vorwärtsantriebsmodi unter Verwendung eines Controllers ermittelt wird; und eine bestimmte der Kupplungen als eine NI-Kupplung unter Verwendung des Controllers betätigt wird, um dadurch während des vorbestimmten Vorwärtsantriebsmodus in den NI-Zustand einzutreten; wobei der Eintritt in den NI-Zustand während eines Ausrollmanövers des Fahrzeugs, bevor das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von Null erreicht, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Getriebe einen Drehmomentwandler umfasst, der ein Turbinenrad aufweist, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass: ermittelt wird, ob eine Drehzahl des Turbinenrads innerhalb eines kalibrierten Wertes der Drehzahl einer Maschine des Fahrzeugs liegt, und ein Übergang in den NI-Zustand verhindert wird, wenn die Drehzahl des Turbinenrads nicht innerhalb des kalibrierten Wertes liegt.