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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/324,568, die am 15. April 2010 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt der obigen Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen.
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Diese Anmeldung ist verwandt mit U.S. Patentanmeldung Nr. 12/580,083 (Anwaltsaktenzeichen P011818), eingereicht am 4. August 2010, und 12/850,096 (Anwaltsaktenzeichen P011819), eingereicht am 4. August 2010. Der Offenbarungsgehalt der obigen Anmeldungen ist hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Doppelkupplungsgetriebe-Steuersysteme.
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HINTERGRUND
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Der hierin angegebene Hintergrundabschnitt dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzulegen. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder bis zu dem Ausmaß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik qualifizieren, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zulässig. Ein Handschaltgetriebe-Triebstrang umfasst eine Brennkraftmaschine (BKM), eine Kupplung und ein Handschaltgetriebe. Die Kupplung steht mit einem Schwungrad an der BKM in Eingriff und überträgt Drehmoment, das von der Maschine abgegeben wird, auf das Handschaltgetriebe. Eine Drehmomentübertragung von der BKM auf das Getriebe wird unterbrochen, wenn der Fahrzeugbediener von Hand zwischen Gängen des Getriebes schaltet. Während eines Gangschaltereignisses wird die Kupplung ausgerückt (d. h. die BKM wird von dem Getriebe außer Eingriff gebracht), ein gewünschter Gang wird von Hand ausgewählt, und die Kupplung wird wieder eingerückt. Das außer Eingriff Bringen der BKM von dem Getriebe kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Fahrzeugbeschleunigung negativ beeinflussen.
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Ein Automatikgetriebe-Triebstrang kann eine Brennkraftmaschine (BKM), einen Drehmomentwandler und ein Automatikgetriebe mit Planetenradsätzen umfassen. Die BKM liefert Ausgangsdrehmoment an den Drehmomentwandler. Der Drehmomentwandler überträgt auf der Basis einer Maschinendrehzahl Drehmoment von der BKM auf das Automatikgetriebe. Die Planetenradsätze umfassen Sonnen-, Träger- und Hohlräder, die jeweils Eingangs-, Ausgangs- und feststehende Betriebszustände haben. Unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse werden ausgewählt, indem der Betriebszustand von jedem der Planetenräder in den Planetenradsätzen eingestellt wird. Ein Automatikgetriebe-Triebstrang bietet eine ununterbrochene Drehmomentübertragung von der BKM auf eine Ausgangswelle des Automatikgetriebes. Typischerweise werden komplexe, auf Logik basierende Ansätze verwendet, um Betriebszustände der Planetenräder zu steuern.
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Ein Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Triebstrang umfasst eine BKM und ein DCT (oder halbautomatisches Getriebe). Das DCT umfasst zwei Kupplungen, eine innere und äußere Getriebewelle und zwei Zahnradsätze mit jeweiligen Zahnradwellen und/oder Gegenwellen. Als ein Beispiel kann die innere Getriebewelle einem ersten Zahnradsatz zugeordnet sein und unter Verwendung einer ersten Kupplung gesteuert werden. Die äußere Getriebewelle kann einem zweiten Zahnradsatz zugeordnet sein und unter Verwendung einer zweiten Kupplung gesteuert werden. Der erste Zahnradsatz kann ein erstes, drittes und fünftes Zahnrad umfassen. Der zweite Zahnradsatz kann ein zweites, viertes und sechstes Zahnrad umfassen. Indem zwei Getriebewellen verwendet werden, kann ein DCT-Triebstrang während Gangschaltvorgängen eine ununterbrochene Drehmomentübertragung zwischen der BKM und einer Ausgangswelle des DCT liefern. Dies verringert Schaltzeiten und verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Steuermodul umfasst ein Stellungssteuermodul, das eine Schaltgabel des DCT während eines ersten Schaltzustandes auf der Basis einer gemessenen Schaltgabelstellung und einer Zielschaltgabelstellung betätigt. Ein Kraftsteuermodul stellt eine Steuerkraft, die der Schaltgabel zugeordnet ist, während eines zweiten Schaltzustandes auf der Basis eines Synchroneinrichtungsschlupfes ein.
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Gemäß nochmals weiteren Merkmalen sind die oben beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann sich auf einem greifbaren computerlesbaren Medium befinden, wie etwa, ohne Einschränkung darauf, Speicher, nicht flüchtiger Datenspeicher und/oder andere geeignete greifbare Speichermedien.
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Weitere Anwendbarkeitsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung deutlich werden. Es ist zu verstehen, dass die ausführliche Beschreibung und die besonderen Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen umfassender verstanden werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Triebstrangsystems und entsprechenden DCT-Steuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein schematisches Diagramm eines DCT ist;
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3 ein Funktionsblockdiagramm eines DCT-Öldurchflusssteuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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4 einen DCT-Kolben samt Schaltgabel gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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5 ein Funktionsblockdiagramm eines DCT-Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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6 ein Graph von Steuerkraft über Zeit während einer Kraftsteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
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7 Schritte eines DCT-Gabelstellungs- und Synchronisationssteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. So wie er hierin verwendet wird, soll der Ausdruck zumindest eines von A, B und C derart aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oders (d. h. A und/oder B und/oder C) bedeutet. Es ist zu verstehen, dass Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (geteilt, dediziert oder eine Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebenen Funktionalität bereitstellen.
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In 1 sind ein beispielhaftes Triebstrangsystem (Schaltfolgesystem) für ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) 10 und ein entsprechendes DCT-Steuersystem 11 gezeigt. Das DCT-Triebstrangsystem 10 umfasst eine Brennkraftmaschine (BKM) 12 und ein DCT 13 (ein Beispiel eines DCT ist in 2 gezeigt). Die BKM 12 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug auf der Basis von Informationen von einem Fahrereingabemodul 14 (z. B. Fahrereingabesignal DI) und anderen Informationen, die nachstehend beschrieben werden, zu erzeugen. Während hierin eine Maschine vom Funkenzündungstyp beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung auf andere Typen von Drehmomenterzeugern anwendbar, wie etwa Maschinen vom Benzintyp, Maschinen vom Gaskraftstofftyp, Maschinen vom Dieseltyp, Maschinen vom Propantyp und Maschinen vom Hybridtyp. Das DCT-Steuersystem 11 wählt Getriebezahnräder aus und führt einen Durchlauf einer Gang- oder Zahnradfolge auf der Basis der Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine, des Fahrereingabesignals DI und anderer Informationen aus, die nachstehend beschrieben werden.
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Das DCT 13 kann ein Trocken- oder Nass-DCT sein. Ein Nass-DCT bezieht sich auf ein DCT, das Nasskupplungen umfasst und Bauteile in Schmierfluid badet, um Reibung und Wärme zu verringern. Ein Trocken-DCT umfasst kein Fluidbad, hat jedoch reduzierten Widerstand oder Umlaufverlust und verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber einem Nass-DCT. Nass-DCT werden häufig für Anwendungen mit höherem Drehmoment verwendet als Trocken-DCT. Das DCT 13 kann direkt mit der BKM 12 verbunden sein oder kann mit der BKM 12 über einen Drehmomentwandler und/oder ein Zweimassenschwungrad 15 verbunden sein, wie es gezeigt ist. Ein Zweimassenschwungrad kann verwendet werden, um: Torsionsschwingung zu verringern, die durch Maschinenzündpulse induziert werden; übermäßiges Getriebezahnradklappern zu beseitigen; Gangwechsel-/Schaltanstrengung zu verringern; und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
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In 2 ist ein DCT 13' gezeigt, das mehrere wählbare Übersetzungsverhältnisse aufweist. In dem gezeigten Beispiel weist das DCT 13' 7 Vorwärtsübersetzungsverhältnisse bzw. Vorwärtsgänge und 1 Rückwärtsübersetzungsverhältnis bzw. 1 Rückwärtsgang auf. Das DCT 13' umfasst eine Eingangswelle 16 und eine Ausgangswelle 17. Die Eingangswelle 16 empfängt Drehmoment von, zum Beispiel, der BKM 12 und/oder dem Zweimassenschwungrad 15. Die Ausgangswelle 17 ist mit einer Achsantriebseinheit 18 verbunden.
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Das DCT 13' umfasst ferner eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 20 mit einer ersten Verbindungswelle 22 und einer zweiten Verbindungswelle 24, die eine Hohlwelle ist, die mit der ersten Verbindungswelle 22 konzentrisch ist. Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 20 umfasst ferner eine erste Vorgelegewelle (Gegenwelle) 26 und eine zweite Vorgelegewelle 28. Die Vorgelegewellen 26, 28 können von der Eingangswelle 16, der Ausgangswelle 17 und den Verbindungswellen 22, 24 beabstandet und parallel zu diesen sein.
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Die Ausgangswelle 17, die Verbindungswellen 22, 24 und die Vorgelegewellen 26, 28 sind durch Lagerelemente gelagert, die ein erstes Gehäuseelement 27, ein zweites Gehäuseelement 29 und ein drittes Gehäuseelement 31 umfassen. Die Gehäuseelemente 27, 29, 31 sind mit Lagern 33 zum drehbaren Lagern der Ausgangswelle 17, der ersten und zweiten Verbindungswelle 22, 24 und der Vorgelegewellen 26, 28 ausgestattet.
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Eine Doppelkupplung 30 ist zwischen die Eingangswelle 16 und die erste und zweite Verbindungswelle 22, 24 geschaltet. Die Doppelkupplung 30 umfasst ein Kupplungsgehäuse 32, das zur Rotation mit der Eingangswelle 16 verbunden ist. Ferner weist die Doppelkupplung 30 ein erstes und zweites Kupplungselement oder Naben 34 und 36 auf. Die Kupplungselemente 34 und 36 und das Gehäuse 32 stellen eine Reibkupplungsanordnung zur Verfügung. An den Kupplungselementen 34, 36 und dem Kupplungsgehäuse 32 sind Reibplatten 35 montiert, die Wechselwirken, um zwei Reibkupplungen zu bilden.
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Das Kupplungselement 34 ist zur Rotation mit der ersten Verbindungswelle 22 verbunden. Das Kupplungselement 36 ist zur Rotation mit der zweiten Verbindungswelle 24 verbunden. Somit verbindet die selektive Einrückung des Kupplungselements 34 mit dem Kupplungsgehäuse 32 die Eingangswelle 12 zur Rotation mit der ersten Verbindungswelle 22. Die selektive Einrückung des Kupplungselements 36 mit dem Kupplungsgehäuse 32 verbindet die Eingangswelle 12 zur Rotation mit der zweiten Verbindungswelle 24.
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Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 20 umfasst auch koplanare und kämmende Zahnradsätze 40, 50, 60, 70 und 80. Der Zahnradsatz 40 umfasst Zahnrad 42, Zahnrad 44 und Zahnrad 46. Zahnrad 42 ist zur Rotation mit der zweiten Verbindungswelle 24 verbunden und kämmt mit Zahnrad 44 und Zahnrad 46. Zahnrad 44 ist selektiv zur Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 26 verbindbar. Zahnrad 46 ist selektiv zur Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 28 verbindbar.
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Der koplanare Zahnradsatz 50 umfasst Zahnrad 52, Zahnrad 54 und Zahnrad 56. Zahnrad 52 ist zur Rotation mit der zweiten Verbindungswelle 24 verbunden und kämmt mit Zahnrad 54 und Zahnrad 56. Zahnrad 54 ist selektiv zur Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 26 verbindbar. Zahnrad 56 ist selektiv zur Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 28 verbindbar.
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Der koplanare Zahnradsatz 60 umfasst Zahnrad 62, Zahnrad 64 und Zahnrad 66. Zahnrad 62 ist zur Rotation mit der ersten Verbindungswelle 22 verbunden und kämmt mit Zahnrad 66. Zahnrad 66 ist selektiv zur Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 28 verbindbar. Zahnrad 64 ist selektiv zur Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 26 verbindbar und kämmt auch mit Zahnrad 66.
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Der koplanare Zahnradsatz 70 umfasst Zahnrad 72, Zahnrad 74 und Zahnrad 76. Zahnrad 72 ist zur Rotation mit der ersten Verbindungswelle 22 verbunden und kämmt mit Zahnrad 74 und Zahnrad 76. Zahnrad 74 ist selektiv mit der ersten Vorgelegewelle 26 verbindbar. Zahnrad 76 ist selektiv mit der zweiten Vorgelegewelle 28 verbindbar. Der koplanare oder Verteilerzahnradsatz 80 umfasst Zahnrad 82, Zahnrad 84 und Zahnrad 86. Zahnrad 82 ist zur Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 26 verbunden und kämmt mit Zahnrad 86. Zahnrad 86 ist zur Rotation mit der Ausgangswelle 17 verbunden. Zahnrad 84 ist selektiv zur Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 28 verbindbar und kämmt auch mit Zahnrad 86.
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Das DCT 13' umfasst ferner Synchroneinrichtungen 110, 112, 114 und 116. Jede der Synchroneinrichtungen 110, 112, 114 und 116 kann eine Schaltgabel (nicht gezeigt) umfassen, die von einem Aktuator oder Kolben (nicht gezeigt) in zumindest zwei eingerückte Stellungen und eine neutrale oder ausgerückte Stellung bidirektional umgesetzt wird.
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Zum Beispiel kann Synchroneinrichtung 110 selektiv mit Zahnrad 44 oder Zahnrad 54 in Eingriff gebracht werden. Sobald sie in Eingriff gebracht ist, verbindet die Synchroneinrichtung 110 Zahnrad 44 oder Zahnrad 54 mit der ersten Vorgelegewelle 26 zur Rotation damit. Synchroneinrichtung 112 kann selektiv mit Zahnrad 46 oder Zahnrad 56 in Eingriff gebracht werden. Sobald sie in Eingriff gebracht ist, verbindet die Synchroneinrichtung 112 Zahnrad 46 oder Zahnrad 56 mit der zweiten Vorgelegewelle 28 zur Rotation damit. Synchroneinrichtung 114 kann selektiv mit Zahnrad 64 oder Zahnrad 74 in Eingriff gebracht werden. Sobald sie in Eingriff gebracht ist, verbindet die Synchroneinrichtung 114 Zahnrad 64 oder Zahnrad 74 mit der ersten Vorgelegewelle 26 zur Rotation damit. Synchroneinrichtung 116 kann selektiv mit Zahnrad 66 oder Zahnrad 76 in Eingriff gebracht werden. Sobald sie in Eingriff gebracht ist, verbindet die Synchroneinrichtung 116 Zahnrad 66 oder Zahnrad 76 mit der zweiten Vorgelegewelle 28 zur Rotation damit.
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Das DCT 13' kann Drehmoment von der Eingangswelle 16 auf der Basis des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses auf die Ausgangswelle 17 übertragen. Jedes Vorwärtsdrehmomentverhältnis und Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch Einrückung der Kupplungen 35 in der Doppelkupplung 30 und eine oder mehrere der Synchroneinrichtungen 110, 112, 114 und 116 erzielt.
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Um als ein Beispiel ein erstes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d. h. einen 1. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 36 der Doppelkupplung 30 eingerückt und die Synchroneinrichtung 110 wird eingerückt, um das Zahnrad 54 mit der ersten Vorgelegewelle 26 zu verbinden. Durch diese Einrückung überträgt das Kupplungselement 36 der Doppelkupplung 30 Drehmoment von der Eingangswelle 16 durch das Kupplungsgehäuse 32 auf die zweite Verbindungswelle 24. Ferner wird Drehmoment von der zweiten Verbindungswelle 24 durch Zahnrad 52 auf Zahnrad 54 übertragen. Nach Einrückung der Synchroneinrichtung 110 überträgt das Zahnrad 54 Drehmoment auf die erste Vorgelegewelle 26. Die erste Vorgelegewelle 26 überträgt das Drehmoment auf Zahnrad 82. Zahnrad 82 überträgt das Drehmoment auf Zahnrad 86, das wiederum das Drehmoment auf die Ausgangswelle 17 überträgt. Die Ausgangswelle 17 überträgt das Drehmoment auf die Achsantriebseinheit 18. Andere Übersetzungsverhältnisse können durch Einrückung der jeweiligen Zahnräder und Wellen ausgewählt werden.
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Wieder unter Bezugnahme auf 1 umfasst das DCT-Triebstrangsystem 10 das DCT-Steuersystem 11 und kann ein Maschinensteuersystem 120 umfassen. Das DCT-Steuersystem 11 umfasst das DCT 13 und ein DCT-Steuermodul 121. Das Maschinensteuersystem 120 umfasst die Maschine 12, ein Abgassystem 122 und ein Maschinensteuermodul (ECM) 124. Das DCT-Steuermodul 121 und das ECM 124 können miteinander über serielle und/oder parallele Verbindungen und/oder über ein Autonetz (CAN) 126 kommunizieren.
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Im Betrieb wird Luft in einen Einlasskrümmer 130 der Maschine 12 durch ein Drosselventil 136 eingesaugt. Das ECM 124 befiehlt einem Drosselaktuatormodul 138, das Öffnen des Drosselventils 136 zu regeln und somit den Betrag an Luft, der in den Einlasskrümmer 130 eingesaugt wird, zum Beispiel auf der Basis von Informationen von dem Fahrereingabemodul 14 zu steuern. Das Fahrereingabemodul 14 kann zum Beispiel ein Gaspedal sein oder Signale von diesem empfangen. Luft von dem Einlasskrümmer 130 wird in Zylinder der Maschine 12 durch ein Einlassventil 142 eingesaugt. Obgleich die Maschine 12 mehrere Zylinder umfassen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einziger repräsentativer Zylinder 30 gezeigt.
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Das ECM 124 steuert die Menge an Kraftstoff, die in den Einlasskrümmer 130 und/oder den Zylinder 30 eingespritzt wird. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und erzeugt das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 30. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 30 verdichtet das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Auf der Basis eines Signals von dem ECM 124 beaufschlagt ein Funkenaktuatormodul 144 eines Zündsystems eine Zündkerze 146 in dem Zylinder 30 mit Energie, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben nach unten, wodurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kolben beginnt dann, sich wieder nach oben zu bewegen und stößt dadurch die Verbrennungsnebenprodukte durch ein Auslassventil 148 aus. Die Verbrennungsnebenprodukte werden aus dem Fahrzeug über das Abgassystem 14 ausgelassen.
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Das Abgassystem 14 kann einen katalytischen Wandler 150, einen (primären) Vorwandler-O2-Sensor 152, und einen sekundären Nachwandler-O2-Sensor 154 umfassen. Die Sensoren 152, 154 kommunizieren mit dem ECM 124. Der katalytische Wandler 150 wird verwendet, um die Emissionsabgabe zu steuern. Die Einlass- und Auslassventile 142, 148 können durch ein Zylinderaktuatormodul 164 über jeweilige Nockenwellen 160, 162 und Nockenphasensteller 166, 168 gesteuert werden. Die Nockenphasensteller 166, 168 werden über ein Phasensteller-Aktuatormodul 169 gesteuert.
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Das Maschinensteuersystem 120 kann eine Ladeeinrichtung umfassen, die unter Druck gesetzte Luft an den Einlasskrümmer 130 liefert. Zum Beispiel zeigt 1 einen Turbolader 170. Der Turbolader 170 liefert eine Druckluftladung an den Einlasskrümmer 130. Ein Ladedruckregelventil 172 kann zulassen, dass Abgas den Turbolader 170 umgeht, wodurch der Ausgang des Turboladers (oder Ladedruck) verringert wird. Das ECM 120 steuert den Turbolader 170 über ein Ladedruck-Aktuatormodul 174. Das Ladedruck-Aktuatormodul 174 kann den Ladedruck des Turboladers 170 modulieren, indem die Stellung des Ladedruckregelventils 172 gesteuert wird. Alternative Maschinensysteme können einen Überlader umfassen, der komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 130 liefert und durch die Kurbelwelle angetrieben wird. Das Maschinensteuersystem 120 kann ferner ein Abgasrückführventil (AGR-Ventil) 180 umfassen, das Abgas selektiv zurück in den Einlasskrümmer 130 lenkt.
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Das DCT Steuersystem 11 und/oder das Maschinensteuersystem 120 können/kann die Drehzahl der Kurbelwelle (Maschinendrehzahl) in Umdrehungen pro Minute (U/min) unter Verwendung eines Drehzahlsensors 190 messen. Die Temperatur der Maschine 12 kann unter Verwendung eines Maschinenkühlmittel- oder Öltemperatursensors (ECT-Sensors) 192 gemessen werden. Der ECT-Sensor 192 kann innerhalb der Maschine 12 oder an anderen Stellen angeordnet sein, wo das Kühlmittel und/oder Öl umgewälzt wird, wie etwa einem Kühler (nicht gezeigt).
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Der Druck in dem Einlasskrümmer 130 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 194 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann der Maschinenunterdruck gemessen werden, wobei der Maschinenunterdruck die Differenz zwischen Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 130 ist. Die Masse an Luft, die in den Einlasskrümmer 130 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassen-Durchflusssensors (MAF-Sensors) 196 gemessen werden. Das ECM 124 ermittelt die Zylinderfrischluftfüllung primär von dem MAF-Sensor 196 und berechnet eine Soll-Kraftstoffmasse unter Verwendung von Steuerungs-, Regelungs- und transienter Kraftstoffbeaufschlagungsalgorithmen. Kraftstoffeinspritzventil-Charakterisierungsfunktionen wandeln die Soll-Kraftstoffmasse in eine Einspritzventil-Ein-Zeit um, die von Kraftstoffeinspritzventilausgängen des ECM 124 angewendet wird.
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Das Drosselaktuatormodul 138 kann die Stellung des Drosselventils 136 unter Verwendung von einem oder mehreren Drosselstellungssensoren (TPS) 198 überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in das Maschinensteuersystem eingesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlasslufttemperatursensors (IAT-Sensors) 200 gemessen werden. Das ECM 124 kann Signale von den hierin offenbarten Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Maschinensteuersystem zu treffen.
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Das ECM 124 kann mit dem DCT-Steuermodul 121 kommunizieren, um das Schalten von Gängen in dem DCT 13 zu koordinieren. Zum Beispiel kann das ECM 124 während eines Gangschaltens Drehmoment verringern. Das ECM 124 kann mit einem Hybridsteuermodul 202 kommunizieren, um den Betrieb der Maschine 12 und eines Elektromotors 204 zu koordinieren. In einer Ausführungsform sind das Hybridsteuermodul 202 und der Elektromotor 204 nicht in dem DCT-Triebstrangsystem 10 enthalten. Bei verschiedenen Implementierungen können das DCT-Steuermodul 121, das ECM 124 und das Hybridsteuermodul 202 in einem oder mehreren Modulen integriert sein.
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Nun unter Bezugnahme auf 3 kommuniziert ein DCT-Ölfluss-Steuersystem 300 mit Schaltgabeln 302-1, 302-2, 302-3 und 302-4, die zusammen als Schaltgabeln 302 bezeichnet werden, die den Synchroneinrichtungen 110, 112, 114, 116 (wie sie in 2 gezeigt sind) entsprechen, und einem ersten und zweiten Kupplungselement (z. B. erstem und zweitem Kupplungselement 34, 36).
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Eine elektrische Pumpe 310 steht mit Kupplungssteuer-Magnetventilen 312 und Schaltschienensteuer-Magnetventilen und -Ventilen 314 in Fluidverbindung. Das DCT-Steuermodul 121 steuert den Betrieb der Kupplungssteuer-Magnetventile 312 und der Schaltschienensteuer-Magnetventile und -Ventile 314. Die Pumpe 310 bringt Fluiddruck auf, um das erste und zweite Kupplungselement 34, 36 über Kupplungssteuer-Magnetventile 312 zu betätigen. Im Gegensatz dazu bringt die Pumpe 310 Fluiddruck auf, um Kolben 320-1, 320-2, 320-3 und 320-4, die gemeinsam als Kolben 320 bezeichnet werden, über die Schaltschienensteuer-Magnetventile und -Ventile 314 zu betätigen. Die Kolben 320 betätigen jeweilige der Schaltgabeln 302.
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Die DCT-Ölfluss-Systemsteuerung 300 umfasst einen Druckspeicher 330. Lediglich beispielhaft kann der Druckspeicher 330 ein stickstoffgefüllter Druckspeicher sein. Der Druckspeicher 330 umfasst eine erste Kammer 332, die ein Druckgas, wie etwa Stickstoff, enthält, und eine zweite Kammer 334, die Hydraulikfluid (z. B. Getriebeöl enthält und mit Hydraulikleitung (z. B. Ölleitung) 336 in Fluidverbindung steht. Der Druckspeicher 330 umfasst einen schwimmenden Kolben 338. Der Druckspeicher 330 speichert das Öl in der zweiten Kammer 334 unter Druck, der durch das Gas in der ersten Kammer 332 auf den schwimmenden Kolben 338 ausgeübt wird.
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Nun unter Bezugnahme auf 4 wird die Arbeitsweise der Kolben 320 und Schaltgabeln 302 ausführlicher gezeigt. Lediglich beispielhaft sind nur der Kolben 320-1 und die Schaltgabel 302-1 gezeigt, aber Fachleute können feststellen, dass die Kolben 320-2, 320-3 und 320-4 und jeweiligen Schaltgabeln 302-2, 302-3 und 302-4 auf ähnliche Weise arbeiten.
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Der Kolben 320-1 steht mit Hydraulikleitungen 360 und 362 in Fluidverbindung. Hydraulikfluid (z. B. Öl) in den Hydraulikleitungen 360 und 362 übt Druck auf den Kolben 320-1 aus, um die Schaltgabeln 302-1 seitlich in entweder eine erste Richtung 364 oder eine zweite Richtung 366 zu betätigen. Um zum Beispiel die Schaltgabel 302-1 in die erste Richtung 364 zu betätigen, wird Hydraulikdruck auf eine erste Seite 370 des Kolbens 320-1 über die Hydraulikleitung 360 aufgebracht. Um im Gegensatz dazu die Schaltgabel 302-1 in die zweite Richtung 366 zu betätigen, wird Hydraulikdruck auf die zweite Seite 372 des Kolbens über die Hydraulikleitung 362 aufgebracht. Das DCT-Steuermodul 121 aktiviert selektiv verschiedene der Schaltschienensteuer-Magnetventile und -Ventile 314, um einen Soll-Druck auf die erste und zweite Seite 370, 372 des Kolbens 320-1 aufzubringen.
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Nun unter Bezugnahme auf 5 ist das DCT-Steuermodul 121 detaillierter gezeigt. Das DCT-Steuermodul 121 steuert die Kolben 320 und die Schaltgabeln 302, um die Einrückung und Ausrückung der Synchroneinrichtungen 110, 112, 114, 116 zu steuern. Die Einrückung der Synchroneinrichtungen 110, 112, 114, 116 umfasst Start-, Synchronisier- und synchronisierte Schaltzustände. Das DCT-Steuermodul 121 steuert die Kolben 320 während der Ausrückung und während der Start- und synchronisierten Schaltzustände unter Verwendung einer Stellungssteuerung. Während einer Stellungssteuerung steuert das DCT-Steuermodul 121 eine Kraft auf jede Seite von einem der Kolben 320, um eine entsprechende der Schaltgabeln 302 in eine Zielstellung zu bewegen. Im Gegensatz dazu steuert das DCT-Steuermodul 121 die Kolben 320 während des Synchronisierschaltzustandes unter Verwendung einer Kraftsteuerung. Während der Kraftsteuerung steuert das DCT-Steuermodul 121 die Kraft auf jede Seite von einem der Kolben 320, um eine Drehzahl einer Welle mit einem entsprechenden Zahnrad zu synchronisieren. Beispielhafte Stellungs- und Kraftsteuerverfahren sind in den ebenfalls anhängigen vorläufigen U.S. Anmeldungen mit den Anwaltsaktenzeichen P011818 und P011819, eingereicht am 15. April 2010, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist, offenbart.
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Das DCT-Steuermodul 121 kann z. B. ein Stellungssteuermodul 400 umfassen. Das Stellungssteuermodul 400 empfangt eine Zielgabelstellung 402 und eine gemessene Gabelstellung 404 und steuert eine Stellung von einer der Schaltgabeln 302 entsprechend. Das DCT-Steuermodul 121 empfängt die gemessene Gabelstellung 404 von einem Gabelstellungssensor 420. Das Stellungssteuermodul 400 kann z. B. einen Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) 410 umfassen. Der PID-Regler 410 empfängt ein Fehlersignal 412 auf der Basis der Zielgabelstellung 402 und der gemessenen Gabelstellung 404 und erzeugt eine Ausgangskraft 414 auf der Basis des Fehlersignals 412. Das DCT-Steuermodul 121 steuert die Schaltgabelstellung unter Verwendung der Ausgangskraft 414, um die Zielgabelstellung 402 zu erreichen. Das Stellungssteuermodul 400 kann unterschiedliche PID-Kalibrierungen für jeden Schaltzustand und Gang verwenden.
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Während des Startschaltzustands verwendet das DCT-Steuermodul 121 das Stellungssteuermodul 400, um die Stellung von einer oder mehreren der Schaltgabeln 302 (z. B. der Schaltgabel 302-1) zu steuern. Wenn z. B. eine entsprechende Synchroneinrichtung und Zahnrad ausgerückt werden, befindet sich der Kolben 320-1 in einer ersten Stellung (z. B. einer zentrierten oder neutralen Stellung). Wenn die entsprechende Synchroneinrichtung und Zahnrad eingerückt werden sollen (z. B. in Ansprechen auf einen Schaltbefehl), verwendet das DCT-Steuermodul 121 eine Stellungssteuerung, um die Schaltgabel 302-1 in eine zweite Stellung zu bewegen. Wenn z. B. die Schaltgabel 302-1 sich in der zweiten Stellung befindet, befindet sich die Synchroneinrichtung in einer Synchronisierstellung. Der Startschaltzustand endet, wenn sich die Schaltgabel 302-1 in der zweiten Stellung befindet.
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Wenn der Startschaltzustand endet, verwendet das DCT-Steuermodul 121 während des Synchronisationsschaltzustands eine Kraftsteuerung. Das DCT-Steuermodul 121 umfasst z. B. ein Kraftsteuermodul 430. Wie es in 6 gezeigt ist, erhöht das Kraftsteuermodul 430 eine Steuerkraft 432 auf die erste Seite 370 des Kolbens 320-1, bis die Steuerkraft 432 einen Schwellenwert 434 für die angeforderte Kraft erreicht. Zum Beispiel erhöht das Kraftsteuermodul 430 die Steuerkraft 432 mit einer kalibrierten Rate. Das Kraftsteuermodul 430 kann eine kalibrierte Lastkraft auf die zweite Seite 372 des Kolbens 320-1 (d. h. eine entgegengesetzte Seite der Steuerkraft 432) halten. Das Kraftsteuermodul 430 hält die Steuerkraft 432 auf dem Schwellenwert 434 der angeforderten Kraft, bis ein Synchroneinrichtungsschlupf zu einem Zeitpunkt 436 einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht. Wenn z. B. der Synchroneinrichtungsschlupf den vorbestimmten Schwellenwert erreicht, ist ein Zahnrad, das der Schaltgabel 302-1 entspricht, mit einer entsprechenden Getriebewelle synchronisiert. Zu dem Zeitpunkt 436 verringert das Kraftsteuermodul 430 die Steuerkraft 432, um den Synchronisationsschaltzustand zu beenden. Die Schaltgabel 302-1 wird während des Synchronisationsschaltzustandes nicht bewegt.
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Wieder unter Bezugnahme auf 5 erzeugt das Kraftsteuermodul 430 während des Synchronisationsschaltzustandes ein Steuerkraftsignal 440 auf der Basis von Synchroneinrichtungsschlupf, Rotationsträgheit und Synchroneinrichtungskapazität. Das Kraftsteuermodul 430 kann z. B. eine Eingangswellendrehzahl 442 von einem Eingangswellen-Drehzahlsensor 444 und eine Ausgangswellendrehzahl 446 von einem Ausgangswellen-Drehzahlsensor 448 empfangen. Das Kraftsteuermodul 430 berechnet den Synchroneinrichtungsschlupf auf der Basis der Eingangswellendrehzahl 442, der Ausgangswellendrehzahl 446 und eines bekannten Übersetzungsverhältnisses.
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Wenn der Synchronisationsschaltzustand endet (d. h. der Synchroneinrichtungsschlupf erreicht den vorbestimmten Schwellenwert und die Steuerkraft 432 wird verringert), kehrt das DCT-Steuermodul 121 in die Stellungssteuerung in dem synchronisierten Zustand zurück. in dem synchronisierten Zustand bewegt das DCT-Steuermodul 121 die Schaltgabel 302-1 in eine dritte Stellung. In der dritten Stellung befindet sich z. B. die Schaltgabel 302-1 in einer vollständig eingerückten Stellung. Das Stellungssteuermodul 400 bewegt die Schaltgabel 302-1 unter Verwendung einer PID-Regelung in die dritte Stellung.
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Wenn das DCT-Steuermodul 121 einen Schaltbefehl empfangt, der ein Ausrücken erfordert, fährt das DCT-Steuermodul 121 die Stellungssteuerung in dem ausgerückten Zustand fort. In dem ausgerückten Zustand bewegt das DCT-Steuermodul 121 die Schaltgabel 302-1 zurück in eine zentrierte oder neutrale Stellung (z. B. die erste Stellung). Wenn alternativ der Kolben 320-1 ein Dreiflächenkolben ist, kann das DCT-Steuermodul 121 einen hohen Druck auf beide Seiten des Kolbens 320-1 aufbringen, um den Kolben 320-1 zu zentrieren.
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Nun unter Bezugnahme auf 7 beginnt in Schritt 502 ein Gabelstellungs- und Synchronisationssteuerverfahren. In Schritt 504 empfängt das Verfahren 500 einen Schaltbefehl, der erfordert, dass ein ausgerückter Gang eingerückt werden soll. In Schritt 506 verwendet das Verfahren 500 eine Stellungssteuerung in dem Startschaltzustand, um einen Kolben entsprechend dem ausgerückten Zahnrad zu zentrieren. In Schritt 508 verwendet das Verfahren 500 eine Kraftsteuerung in dem Synchronisierschaltzustand, um die Steuerkraft aufzubringen, bis ein vorbestimmter Schwellenwert (d. h. ein Zielsynchroneinrichtungsschlupf) erreicht ist. In Schritt 510 kehrt das Verfahren in die Stellungssteuerung in dem synchronisierten Schaltzustand zurück, um die Schaltgabel in eine vollständig eingerückte Stellung zu bewegen. In Schritt 512 ermittelt das Verfahren 500, ob der Schaltbefehl ein Ausrücken des Gangs anfordert. Wenn dies wahr ist, fährt das Verfahren 500 mit Schritt 514 fort. Wenn dies falsch ist, fährt das Verfahren 500 fort, die Schaltgabel in Schritt 510 in der vollständig eingerückten Position zu halten. In Schritt 514 verwendet das Verfahren 500 eine Stellungssteuerung, um den Kolben zu zentrieren und den Gang auszurücken. Das Verfahren endet in Schritt 516.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können in vielerlei Formen implementiert werden. Obgleich diese Offenbarung besondere Beispiele umfasst, sollte daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt werden, da andere Modifikationen den Fachmann beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche in den Sinn kommen werden.
