DE102012222837A1

DE102012222837A1 - Kupplungsmoment-Verlaufkorrektur zur Bereitstellung von Momentlochfüllung während eines Drehzahlverhältnishochschaltens

Info

Publication number: DE102012222837A1
Application number: DE102012222837A
Authority: DE
Inventors: Christopher John Teslak; Gregory Michael Pietron; Hongtei Eric Tseng; Yuji Fujii; Michael Glenn Fodor; Diana Yanakiev; Seung Hoon Lee
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: CN103161929A; CN103161929B; US20160017996A1; US9180857B2; US8636613B2; US20140121059A1; DE102012222837B4; US20130153353A1

Abstract

Ein Mehrganggetriebe mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einer einkommenden Kupplung und abgehenden Kupplung zum Ausführen von Verhältnishochschalten wird bereitgestellt. Das Getriebe weist auch einen Getriebecontroller auf, der zum Steuern der Schaltvorgänge konfiguriert ist. Während der Momentphase eines Verhältnishochschaltens steigert der Controller das Eingangsmoment. Dann beurteilt der Controller das Zielmoment einer einkommenden Kupplung. Der Controller steuert eine Momenteingabe, um sicherzustellen, dass die abgehende Kupplung gesperrt bleibt. Der Controller misst einen aktuellen Übertragungswert für ein Momentübertragungselement des Getriebes und korrigiert den Zielwert der einkommenden Kupplung, indem er den aktuellen Übertragungswert verwendet, wobei ein Steigern des Moments für das einkommende Reibungselement mit minimalen Momenttransienten entlang der Ausgangswelle während des Hochschaltens verwirklicht wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern von Drehzahlverhältnishochschaltungen in einem automatischen Fahrzeugschaltgetriebe zum Erzielen verringerter Ausgangswellen-Momenttransienten des Getriebes während eines Hochschaltens.
Bekannte automatische Getriebe für Kraftfahrzeuge umfassen schrittweise Verhältnissteuerung zum Durchführen von Drehzahlwechseln als Reaktion auf die sich ändernden Fahrbedingungen. Der Begriff „Drehzahlverhältnis“ wird für den Zweck dieser Beschreibung als eine Getriebeeingangswellendrehzahl geteilt durch die Getriebeausgangswellendrehzahl definiert.
Ein sogenanntes Drehzahlverhält-nishochschalten tritt auf, wenn die Fahrbedingungen einen Verhältniswechsel von einem niedrigeren Verhältnis (hohes Drehzahlverhältnis) zu einem höheren Verhältnis (niedriges Drehzahlverhältnis) in dem Getriebe erfordern. Das Räderwerk kann zum Beispiel entweder ein Planetenradgetriebe oder Vorgelegewellengetriebe aufweisen. Ein automatisches Drehzahlverhältnisschalten erzielt man durch Geräte, die Reibungsmoment erstellen, wie zum Beispiel Lamellenkupplungen und Lamellenbremsen. Geräte, die Reibungsmoment erstellen, weisen Reibungselemente, wie zum Beispiel Mehrscheibenkupplungen und Bandbremsen, die hydraulisch oder mechanisch betätigt werden können, auf.
Ein schrittweises automatisches Getriebe verwendet mehrere Reibungselemente zum automatischen Übersetzungsverhältnisschalten. Ein Verhältniswechsel von einem niedrigen Übersetzungsverhältnis zu einem hohen Übersetzungsverhältnis tritt bei einem synchronen Kupplungsshochschalten auf, wenn ein Reibungselement eingerückt und ein zweites Reibungselement ausgerückt wird. Ein Reibungselement kann eine abgehende Kupplung (OGC) genannt werden. Es wird freigegeben, während ein zweites Reibungselement, das als eine einkommende Kupplung (OCC) bezeichnet werden kann, eingreift, um das Hochschalten zu schaffen. Das Hochschaltereignis ist in eine Vorbereitungsphase, eine Momentphase und eine Trägheitsphase unterteilt.
Während der Vorbereitungsphase verringert ein Getriebecontroller die OGC-Momentkapazität, um für ihre Freigabe vorzubereiten, und stellt gleichzeitig die Position eines OCC-Stellantriebs ein, um ihr Einrücken vorzubereiten. Während der Momentphase steigert der Controller die OCC-Momentkapazität auf gesteuerte Art, während die OGC immer noch eingerückt ist oder es ihr erlaubt wird, mit einer gesteuerten Schlupfrate zu schlüpfen. Das verursacht Moment, das über die OGC übertragen wird, um in Übereinstimmung mit einer Steigerung der Momentkapazität der OCC signifikant zu sinken. Der Controller kann genügend OGC-Momentkapazität aufrechterhalten, um die OGC während der Momentphase, die unmittelbar auf die Vorbereitungsphase folgt, sicher eingerückt oder gesperrt zu halten. Alternativ kann der Controller es der OGC erlauben, mit einer gesteuerten Rate zu schlüpfen. Während der Momentphase eines herkömmlichen Steuersystems sinkt das Moment, das über die OGC übertragen wird, wenn das Drehmoment der Getriebeausgangswelle sinkt. Das führt zu einem sogenannten Momentloch. Ein großes Momentloch kann von den Fahrzeuginsassen als ein unangenehmer Schaltschock empfunden werden. Die Trägheitsphase beginnt, wenn die OGC freigegeben wird oder keine signifikante Momentkapazität hat.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen verbundene Vorteile bereit. Verschiedene Ausführungsformen eliminieren oder reduzieren zum Beispiel transiente Momentstörungen, wie zum Beispiel den Momentlocheffekt während eines Hochschaltens. Ein Getriebecontroller kann geschätzte Reibungselement-Momentziele bereitstellen, indem er Reibungselement-Stellantriebdrücke in dem Fall eines Getriebesteuersystems mit druckbetriebenen Stellantrieben verwendet. Bei einer Ausführungsform führt der Controller Steueralgorithmen in einer Softwaresteuerstrategie durch, ohne aktuelle Momentprofile für die einkommenden und abgehenden Reibungselemente zu kennen.
Bei einem Steuersystem bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können Antriebsstrangsensoren eine direkte Ablesung von Betriebsvariablen, wie zum Beispiel Ausgangsmoment bereitstellen. Die Momentsensoren können gemeinsam mit physikalischen Eigenschaften und Funktionen des Getriebes und Antriebsstrangbauteilen verwendet werden, mit Algorithmen, die diese Funktionen regeln und geeigneten Transferfunktionen, um präzise Momentwerte für die einkommenden und abgehenden Kupplungen bereitzustellen. Die Sensoren stellen Momentfeedbacksignale zum Korrigieren von Schätzungen von Reibungselementmoment in der Art einer geschlossenen Schleife während Berechnungen von Stellantriebdrücken bereit.
Die vorliegende Offenbarung weist eine Steuerstrategie zum Koordinieren der Stellantriebe auf, um minimale Momentstörung an der Ausgangswelle zu verwirklichen. Die Steuerstrategie und dazugehörenden Algorithmen können das gewünschte Kupplungsmoment bestimmen und basierend auf einem Kupplungsmodell, davon ausgehen, dass dieses Moment unter Verwendung einer kalibrierten Transferfunktion zwischen der Kupplungsdrucksteuerung und dem Kupplungsmoment geliefert wird. Die Kupplungsstellantriebe sind jedoch nicht linear und ihre Reaktion auf Steuerdrücke wird von Variablen beeinflusst, wie zum Beispiel von der Getriebeöltemperatur und anderen Umgebungsfaktoren. Das kann zu OCC-Momenttransienten oder Störungen führen. Momentsensoren können Echtzeitfeedback der tatsächlichen Kupplungsmomente während eines Hochschaltens bereitstellen.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Feedbacksteuerung, die einen oder mehrere Sensoren (zum Beispiel Momentsensoren) verwendet, um ein aktuelles, Echtzeit-Sensorfeedback (zum Beispiel Momentfeedback) zu entwickeln, um das Moment eines einkommenden Reibungselements zu berechnen, um sicherzustellen, dass das einkommende Reibungselement einem Zielmoment folgt, und um ein gewünschtes Moment des abgehenden Reibungselements zu erzielen, um sicherzustellen, dass das abgehende Reibungselement wie gewünscht in Abhängigkeit von der jeweiligen Phase oder dem Fortschreiten des Schaltens gesperrt bleibt. Ein Momentsensorsignal wird verwendet, um korrigierte Momentwerte für einkommende und abgehende Reibungselemente als eine direkte Momentmessung zu berechnen. Ein Momentsensor kann sich zum Beispiel an einer Getriebemomenteingangswelle oder an einer Getriebemomentausgangswelle oder an beiden Stellen befinden. Moment an anderen Stellen kann unter Einsatz direkter Ablesungen von den Sensoren berechnet werden.
Wenn die Getriebeeingangs- und Ausgangsmomente bekannt sind, können die Reibungselementmomente während des Schaltens unter Einsatz einer Technik berechnet werden, wie sie in der US-Anmeldung Nr. 12/861 387, eingereicht am 23. August 2010 offenbart ist, die der Inhaberin der vorliegenden Offenbarung erteilt wurde. Man kann sich auch auf die US-Patentveröffentlichung 2010/0 262 344 beziehen, eingereicht am 9. April 2009, die ebenfalls der Inhaberin der vorliegenden Offenbarung erteilt wurde. Diese Referenzen erklären zum Beispiel, wie man das Eingangswellenmoment schätzt, wenn nur das Ausgangswellenmoment gemessen wird und umgekehrt.
Wenn man die Reibungsmomentelemente kennt, können die Leistung und Vorhersehbarkeit der Algorithmen verbessert werden, weil es möglich ist zu bestimmen, ob ein Reibungselementmoment tatsächlich erzielt wird, und eine genaue Modulation der OCC-Stellantriebdrücke bereitzustellen, so dass die Momenttransienten an der OCC minimiert werden, während die OGC gesperrt bleiben. Das Zielniveau der OCC-Momentkapazität wird unter Einsatz regelnder Gleichungen bestimmt, um einen nahtlosen Ausgangswellenmomentübergang von der Momentphase einer Hochschaltung zu einer Trägheitsphase zu verwirklichen. Eine begleitende gleichzeitig anhängige Teilfortsetzungs-Patentanmeldung, die der Inhaberin der vorliegenden Offenbarung erteilt wurde, offenbart eine Steuerstrategie zum Verwirklichen eines glatten Hochschaltens in einem Mehrganggetriebe ohne Sensorfeedback. Die gleichzeitig anhängige Patentanmeldung ist die Anmeldung Nr. 12/871 485, eingereicht am 30. August 2010. Die vorliegende Anmeldung hat einige Merkmale mit der gleichzeitig anhängigen Anmeldung gemeinsam.
Eine begleitende gleichzeitig anhängige Anmeldung, die der Inhaberin der vorliegenden Offenbarung erteilt wurde, offenbart eine Steuerstrategie zum Verwirklichen eines glatten Hochschaltens in einem Mehrganggetriebe mit Sensorfeedback bei einem Vorgelegewellengetriebe, bei dem insbesondere die OGC während der Momentphase einen gesteuerten Schlupf hat. Die gleichzeitig anhängige Anmeldung ist die Anmeldung Nr. 13/155 867, eingereicht am 8. Juni 2011.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Beispiel eines automatischen Planetenradgetriebes mit schrittweisem Verhältnis nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
1a ist eine schematische Zeichnung von Elementen des Steuersystems zum Steuern von Verhältnisschaltungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
2 ist ein Beispiel eines automatischen Planetenradgetriebes mit schrittweisem Verhältnis, wie es in 1 gezeigt ist, wobei das Räderwerk für den Betrieb im ersten Gang vorbereitet ist,
3 ist ein Beispiel eines automatischen Planetenradgetriebes mit schrittweisem Verhältnis, wie in 1 gezeigt, wobei das Räderwerk für den Betrieb im zweiten Gang vorbereitet ist,
4 ist ein Beispiel eines automatischen Planetenradgetriebes mit schrittweisem Verhältnis, wie in 1 gezeigt, wobei das Räderwerk für den Betrieb im dritten Gang konfiguriert ist,
5 ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms, das die Schaltmerkmale einer synchronen, Kupplung-zu-Kupplung-Hochschaltsteuerung für ein Planetenradgetriebe zeigt, das von einem sogenannten Momentloch an der Ausgangswelle gekennzeichnet ist,
6 ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms, das 5 entspricht, der Schaltmerkmale für eine synchrone Hochschaltsteuerung für ein Planetenradgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 ist ein funktionales Flussdiagramm einer Hochschaltsteuerung mit einer gesperrten abgehenden Kupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
8 ist ein funktionales Flussdiagramm einer Hochschaltsteuerung mit einer gesperrten abgehenden Kupplung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und
9 ist ein funktionales Flussdiagramm einer Hochschaltsteuerung mit einer gesperrten abgehenden Kupplung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie vorgeschrieben, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart, man muss jedoch verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen bloße Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabgerecht, bestimmte Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die hier offenbarten spezifischen struktur- und funktionsbezogenen Details dürfen daher nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern als rein repräsentative Basis zum Belehren des Fachmanns zur unterschiedlichen Verwendung der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen schrittweisen automatischen Planetenradgetriebes. Es weist eine motorangetriebene Momenteingangswelle 10 und eine Getriebeeingangswelle 12 auf. Eine Getriebeausgangswelle 14 liefert Moment zu dem Getriebemomentausgangsräderwerk 16. Ein Momentwandler kann zwischen der motorangetriebenen Momenteingangswelle 10 und der Getriebeeingangswelle 12, wie in 18 gezeigt, angeordnet werden. Eine Momentwandlerschaufel 21 ist in Fluidströmungsbeziehung mit der Turbine 23. Ein Stator 25 ist zwischen dem Strömungseinlassabschnitt der Schaufel 21 und dem Strömungsausgangsabschnitt der Turbine 23 angeordnet.
In dem speziellen Planetengetriebe, das in 1 gezeigt ist, gibt es drei einfache Planetenradeinheiten 20, 22 und 24. Das Ausgangsmoment wird von dem Träger 26 zu dem Momentausgangsräderwerk geliefert. Der Träger 26 ist mit dem Hohlrad für die Radeinheit 24 und mit der Ausgangswelle 14 verbunden. Eine Schaltfreilaufkupplung 28 verankert den Träger 30 der Planetenradeinheit 24 gegen Drehung in eine Richtung, aber in die entgegengesetzte Richtung wird Freilaufbewegung bereitgestellt. Während des Rückwärtsfahrens und während des Betriebs mit niedrigem Verhältnis, wird der Träger 30 durch die Kupplung 32 gegen das Getriebegehäuse 34 gebremst. Während des Vorwärtsfahrens wird das Sonnenrad für die Radeinheit 20 an dem Gehäuse durch Vorwärtsantreiben der Kupplung 36 verankert.
Während des Betriebs mit Zwischenverhältnis wird das Sonnenrad für die Radeinheit 24 an dem Gehäuse 34 durch die Zwischenkupplung 38 verankert.
Während des Direktantriebs wird die Eingangswelle 12 von der Direktkupplung 40 mit der Eingangswelle 12 gekuppelt, so dass ein Eins-zu-Eins-Antriebsverhältnis durch das Planetenräderwerk erstellt wird. Der Schaltfreilauf 42 verbindet, wenn er eingerückt wird, den Träger für die Radeinheit 24 direkt und das Hohlrad für die Radeinheit 22 mit der Eingangswelle 12. 1a zeigt einen Motor 11, der als eine Momentquelle für das Getriebe wirkt. Wenn das Getriebe einen Momentwandler hat, ist die Motordrehzahl gleich der Drehzahl der Wandlerschaufel 21 und die Getriebeeingangsdrehzahl ist dann gleich der Wandlerturbinendrehzahl.
Der Motor 11 wird von einer elektronischen Motorsteuerung (EEC) 13 gesteuert, die Steuersignale von dem Controller 15 basierend auf einer Vielzahl von Variablen oder Antriebsbedingungsdaten erhält, wie zum Beispiel Motordrosselposition, Motordrehzahl, gewünschtes Motordrehmoment, Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen und einen vom Fahrer ausgewählten Übersetzungsbereich. Ein Getriebesteuermodul 17 wird ebenfalls von dem Controller 15 gesteuert. Eine Pumpe (P) 19, die von dem Motor angetrieben wird, liefert Kupplungs- und Bremsservodruck zu dem Getriebe unter der Steuerung des Controllers 15.
Wie oben erwähnt, werden Momentsensorausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet, um eine Direktablesung einkommender oder abgehender Kupplungsmomente zu erzielen. In dem Fall des Planetengetriebes der 1 kann sich ein Momentsensor 33 auf der Momenteingangswelle 12 befinden. Ebenso kann sich ein Momentsensor 35 auf der Momentausgangswelle 14 befinden. Eine Messung von dem Momentsensor 33 stellt eine Summe einkommender (OCC) und abgehender (OGC) Kupplungsmomente dar, wenn kein signifikantes Trägheitsmoment während einer Momentphase eines Hochschaltens vorhanden ist. Die Kupplungsmomente können in einkommende und abgehende Kupplungsmomentniveaus aufgegliedert werden, die auf Kupplungsstellantriebpositionen basieren oder Kräfte anlegen, deren Messungen durch Vorkalibrierung leicht verfügbar sind.
2 zeigt das Getriebe in der Konfiguration des ersten Gangs. Das Eingangsmoment wird zu dem Sonnenrad der Radeinheit 22 geliefert, und das Hohlrad der Radeinheit 22 wirkt als ein Reaktionselement, wenn Reaktionsmoment zu dem Gehäuse 34 über die Schaltfreilaufkupplung 28 geliefert wird. Die Vorwärtskupplung 36 wird eingerückt, so dass das Sonnenrad der Radeinheit 20 als ein Reaktionselement wirkt. Der Träger 26 ist das Ausgangselement, das Moment zu dem Ausgangsräderwerk 16 über eine Kreuzantriebskette, nicht gezeigt, oder ein Momenttransferräderwerk liefert.
Die Konfiguration des zweiten Gangs ist in 3 gezeigt, in der das Sonnenrad für die Radeinheit 24 durch die Zwischenkupplung 38 verankert ist, und das Sonnenrad für die Radeinheit 20 ist durch die Vorwärtskupplungsbremse 36 verankert. Eingangsmoment von der Welle 12 wird zu dem Sonnenrad der Radeinheit 22 geliefert. Dann wird das Antriebsmoment geteilt und zu dem Träger 30 und zu dem Hohlrad für die Radeinheit 20 geliefert, so dass der Träger 26 angetrieben wird. Ein Momentströmungsverlauf durch die Radeinheit 22 wird erstellt, während der Träger für die Radeinheit 22 ein Hohlrad für die Radeinheit 20 antreibt. Der Träger 26 der Radeinheit 20 wirkt als ein Momentausgangselement.
Die Konfiguration des dritten Gangs ist in 4 gezeigt, in der Eingangsmoment von der Welle 12 über die Kupplung 40 zu dem Sonnenrad der Radeinheit 24 geliefert wird. Der Träger für die Radeinheit 24 treibt das Hohlrad für die Radeinheit 22 an. Das Hohlrad für die Radeinheit 24 treibt den Träger für die Radeinheit 20 an, die antreibbar mit dem Momentausgangsräderwerk 16 verbunden ist. Die Momenteingangswelle 12 liefert auch Moment an das Sonnenrad der Radeinheit 22. Der geteilte Momentströmungsverlauf durch die Radeinheit 22 erstreckt sich zu dem Hohlrad für die Radeinheit 20.
Ein automatisches Getriebe gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung kann ein Planetenradgetriebe wie in den 1–3 gezeigt sein, oder ein Vorgelegewellengetriebe. Ein Drehzahlverhältniswechsel tritt in Übereinstimmung mit den Antriebsbedingungen auf. Das wird durch die Reibungselemente wie oben beschrieben verwirklicht. Die Reibungselemente können Scheibenkupplungen oder Bandbremsen sein und können hydraulisch, mechanisch oder über andere Mittel betätigt werden.
Während eines typischen automatischen Getriebehochschaltereignisses rückt ein Reibungselement oder eine Kupplung, abgehende Kupplung (OGC) genannt, aus, während ein anderes Reibungselement oder eine andere Kupplung, einkommende Kupplung (OCC) genannt, einrückt, um ein Drehzahlverhältnis zu verringern.
Ein Schaltereignis kann in eine Vorbereitungsphase, eine Momentphase und eine Trägheitsphase unterteilt werden. Während der Vorbereitungsphase verringert ein automatischer Getriebecontroller die Momentkapazität der abgehenden Kupplung, um auf ihre Freigabe vorzubereiten, während die Position eines einkommenden Kupplungsstellantriebs eingestellt wird, um auf ihr Einrücken, wie oben beschrieben, vorzubereiten.
In der Konfiguration des ersten Gangs, die in 2 gezeigt ist, sperrt die Schaltfreilaufkupplung 28 den Träger für das Reaktionsräderwerk 24 und die Vorwärtskupplung 36 sperrt das Sonnenrad für den Planetenradsatz 20. Alle anderen Kupplungen sind ausgerückt. Das Drehzahlverhältnis für die Eingangswelle zu der Ausgangswelle ist für das Getriebe auf seinem höchsten Wert. Während eines Hochschaltereignisses befinden sich mehrere der Kupplungen in dem Prozess des Eingerückt- oder Ausgerücktwerdens, während das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle 12 zu der Ausgangswelle 14 zwischen zwei statischen Verhältniswerten variiert.
In dem in 3 gezeigten Beispiel besteht eine Änderung in dem Momentströmungsverlauf durch die Planetenradsätze. Jeder Bauteil der Radsätze hat ein unterschiedliches Niveau an Moment, was die verschiedenen Bauteile veranlasst, zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Die Schaltfreilaufkupplung 28 beginnt zu überschreiten, und die Zwischenkupplung 38, nachdem sie voll eingerückt ist, veranlasst, dass ein Drehzahlverhältnis der Eingangswelle 12 zu der Ausgangswelle 14 niedriger ist als es im ersten Gang war. Dieses Schalten erfordert eine Verwaltung des Moments nur einer einzigen Kupplung.
4 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen schrittweisen Planetengetriebes in der Konfiguration des dritten Gangs. Zum Wechseln von dem Verhältnis des zweiten Gangs (hohes Drehzahlverhältnis) zu dem Verhältnis des dritten Gangs (niedriges Drehzahlverhältnis), wird die Zwischenkupplung 38 ausgerückt und die direkte Kupplung 40 wird eingerückt. Die Kupplung 38 wird als abgehende Kupplung bezeichnet, und die direkte Kupplung 40 wird als einkommende Kupplung (OCC) bezeichnet. Beide Kupplungen müssen sorgfältig verwaltet werden, damit das von der abgehenden Kupplung 38 getragene Moment auf die einkommende Kupplung 40 glatt übertragen wird. Der Wechsel dieser zwei Kupplungen bewirkt, dass das Sonnenrad der Reaktionsplanetenradeinheit 24 mit der Eingangswelle 12 verbunden wird, statt gegen das Gehäuse gesperrt zu werden. Schließlich wird die Zwischenkupplung 38 komplett ausgerückt und die direkte Kupplung 40 wird komplett eingerückt. Das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle zu der Ausgangswelle ist niedriger als in dem zweiten Gang. Die Schaltsequenz erfordert ein sorgfältiges Verwalten beider Kupplungen 38 und 40.
5 zeigt ein herkömmliches Hochschalten „bei Einschalten“ von einer Konfiguration eines niedrigen Gangs zu einer Konfiguration eines hohen Gangs. Das Hochschaltereignis, das in 5 als Diagramm veranschaulicht ist, ist ein Hochschalten mit einer Gaspedalposition, die größer ist als null Grad. Das Hochschaltereignis tritt bei konstanter Motordrossel ein. Dieses herkömmliche Steuerverfahren des Hochschaltens ist ein Merkmal eines bekannten Getriebesystems des Planetenradtyps, wie in den Figuren 1–4 veranschaulicht, könnte aber auch an ein Getriebe mit Vorgelegewelle angewandt werden.
Das herkömmliche Hochschaltereignis, das in 5 veranschaulicht ist, ist in eine Vorbereitungsphase, eine Momentphase und eine Trägheitsphase unterteilt. In einer Beschreibung der Hochschaltsteuerung der 5 wird davon ausgegangen, dass das Hochschalten mit zwei Kupplungen, die synchron gesteuert werden, ausgeführt wird, wobei eine Kupplung aus einem Haltezustand freigegeben wird, die abgehende Kupplung genannt wird, und eine Kupplung aus einem offenen Zustand eingreift, die einkommende Kupplung genannt wird. Andere Getriebe können andere Typen von Reibungselementen außer Kupplungen verwenden, aber die Prinzipien wären dieselben.
Während der Vorbereitungsphase wird die Momentkapazität der abgehenden Kupplung (OGC) wie in 50 gezeigt verringert, um das Freigeben der OGC vorzubereiten. Es wird jedoch ausreichend OGC-Momentkapazität aufrechterhalten, um die OGC am Schlüpfen zu hindern. Ein Getriebecontroller stellt einen Stellantriebkolben für den mit Kupplungsdruck betriebenen Servoantrieb für die einkommende Kupplung (OCC) ein, um das Einrücken der OCC vorzubereiten. An dem Ende der Vorbereitungsphase muss die einkommende Kupplung (OCC) erst signifikante Momentkapazität tragen, wie in 54 gezeigt.
Während der Momentphase wird die OGC-Momentkapazität weiter verringert, wie in 56 gezeigt, während der Controller die OCC-Momentkapazität anhebt, wie in 58 gezeigt. Die OGC ist immer noch sicher ohne Schlupfen gesperrt, was einen Momentströmungsverlauf in der Konfiguration mit niedrigem Gang aufrechterhält. Die Eingangswellendrehzahl, wie in 60 gezeigt, bleibt daher gleich wie die der Ausgangswelle multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des niedrigen Gangs. Die Motordrehzahl und die Eingangswellendrehzahl sind nicht unbedingt gegenseitig austauschbar, da der Motor mit der Eingangswelle über einen Momentwandler verbunden sein kann, so dass der Begriff „Eingangswellendrehzahl“ in dieser Beschreibung an Stelle von Motordrehzahl verwendet werden kann.
Wenn die OGC-Momentkapazität gesteuert würde, um einen kleinen Schlupf auszulösen, würde die Eingangswellendrehzahl höher sein als die der Ausgangswellendrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis der Konfiguration des niedrigen Gangs. Wenn die OGC schlüpft, ist es die OGC-Schlüpfmomentkapazität für die OGC-Plotterdarstellung in 56, die die stromabwärtigen Räderelemente bis ganz zur Ausgangswelle antreibt.
Während der Momentphase verringert das Erhöhen der Momentkapazität der einkommenden Kupplung (OCC) die Nettomomentströmung durch die abgehende Kupplung (OGC), wenn die abgehende Kupplung eingerückt oder gesperrt bleibt. Das Ausgangswellenmoment sinkt daher signifikant, wie in 62 gezeigt, und schafft ein sogenanntes Momentloch, das eine signifikante sofortige Verringerung des Ausgangswellenmoments darstellt. Ein großes Momentloch kann von einem Fahrzeuginsassen als schleppende Antriebsstrangleistung oder als ein unangenehmer Schaltschock empfunden werden.
Die Trägheitsphase beginnt, wenn die Momentkapazität der abgehenden Kupplung (OGC) auf ein nicht signifikantes Niveau, wie in 64 gezeigt, verringert wird. Die einkommende Kupplung (OCC) trägt genug Momentkapazität, in 70 gezeigt, um die Eingangsdrehzahl zu verringern, wie in 68 gezeigt, näher an der Drehzahl der Ausgangswelle, wie in 66 gezeigt, multipliziert mit dem Verhältnis der Konfiguration des hohen Gangs. Die Eingangsdrehzahl ist während der Momentphase höher als während der Trägheitsphase, wie in 60 gezeigt. Während der Trägheitsphase wird das Ausgangswellenmoment in der Hauptsache von der Momentkapazität der einkommenden Kupplung (OCC) in 70 beeinflusst.
In 5 ist auch ein verringertes Eingangsmoment in 72 während der Trägheitsphase gezeigt. Diese Verringerung wird durch Steuern der Motorzündsteuerung verwirklicht, was eine übliche Praxis bei herkömmlichen Schaltsteuerstrategien ist. Sie ermöglicht es der einkommenden Kupplung (OCC), innerhalb einer Kalibrierungszielschaltdauer einzurücken, ohne übermäßige Momentkapazität zu erfordern.
Das Schaltereignis ist vollendet, wenn die einkommende Kupplung (OCC) voll eingerückt ist. Die Eingangswelle ist dann sicher mit der Ausgangswelle über die Konfiguration mit hohem Übersetzungsverhältnis gekoppelt. Die Eingangsdrehzahl entspricht ferner der Ausgangswellendrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis der Konfiguration des hohen Gangs. Die Eingangsmomentverringerung in 72 wird entfernt, und das Eingangsmoment kehrt zu dem Niveau in Punkt 74 zurück, das dem Eingangsmoment zu Beginn der Trägheitsphase entspricht. Das Ausgangswellenmoment kehrt zu dem in 76 gezeigten Niveau zurück, das dem Eingangswellenmomentniveau in 74 in der Konfiguration des hohen Gangs entspricht.
Anders als bei der bekannten Hochschaltsteuerstrategie der 5, zeigt 6 eine Ausführungsform eines Hochschaltsteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein Planetenradgetriebe der in den 1–4 abgebildeten Art. Wie in dem Fall der 5, ist 6 in eine Vorbereitungsphase, eine Momentphase und eine Trägheitsphase unterteilt. Während der Vorbereitungsphase verringert ein Getriebecontroller 17 das Moment der abgehenden Kupplung (OGC), wie in 78 gezeigt, um auf ihre Freigabe vorzubereiten. Gewöhnlich wünscht man, das Moment der abgehenden Kupplung (OGC) oberhalb dem zu halten, das es ihr erlauben würde, zu schlüpfen, bis die OCC ausreichend Kapazität zum Tragen des gesamten Eingangsmoments hat. Der Controller 17 stellt auch die Stellantriebposition für die einkommende Kupplung (OCC) ein, um für ihr Einrücken vorzubereiten.
Während der Momentphase hebt der Controller 17 das Moment der einkommenden Kupplung (OCC) zum Einrücken der OCC an, und zwar gemäß einem gewünschten Verlauf, der als Verlauf 82 gezeigt ist. Stellantriebkorrekturen, die unter Einsatz von Momentsensordaten erzielt werden, können einen Wellenverlauf schaffen, wie in 83 gezeigt. Die Kupplungen können durch hydraulische Stellantriebe gesteuert werden, die das Moment der Kupplungen steuern, indem sie Druck mit den Stellantrieben anlegen. Die Korrekturen helfen, das Moment der einkommenden Kupplung besser mit dem Zielmoment abzustimmen und Fehler aufgrund unvorhergesehener oder nicht charakterisierter Variation in der Kupplungsstellantriebtransferfunktion zwischen dem Stellantriebdruck und dem Kupplungsmoment zu verringern.
Wie in 84 gezeigt, wird das Motormoment verwendet, um das Momentloch zu füllen. Das Eingangsmoment wird daher in 84 erhöht, während das Moment der abgehenden Kupplung (OGC) weiter verringert wird, wie in 86 gezeigt, während kein Schlüpfen der OGC gestattet wird. Wenn die abgehende Kupplung (OGC) gesperrt ist, wird das Moment, das von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle übertragen wird, durch die Momentkapazität der einkommenden Kupplung (OCC) in 82 verringert. Indem man daher die abgehende Kupplung (OGC) gesperrt hält, kann der Getriebecontroller 17 aktiv das Momentniveau verwalten, das die Ausgangswelle antreibt, indem nur das Moment der einkommenden Kupplung (OCC) in 82 eingestellt wird.
Das Ausgangswellenmoment τos kann algebraisch wie folgt beschrieben werden: τ_os = G_onτ_on + G_offτ_off, (1) wobei τon die Momentkapazität der OCC wie in dem Getrieberäderwerkeingang widergespiegelt ist, τoff übertragenes OGC-Moment ist (das gleich der Kapazität sein sollte, wenn die Kupplung schlüpft), wie an dem Getrieberäderwerkeingang widergespiegelt, Goff das Übersetzungsverhältnis des niedrigen Gangs und Gon das Übersetzungsverhältnis des hohen Gangs ist. Die Gleichung (1) kann wie folgt neu angeordnet werden:
Durch Neuschreiben von τos als τos,des, kann die Gleichung (2) wie folgt ausgedrückt werden:
wobei τos,des das gewünschte Ausgangswellenmoment ist.
Die maßgebliche Gleichung (3) stellt eine systematische Selbstkalibrierung eines Niveaus der OCC-Momentkapazität τon zum Verwirklichen eines gewünschten Ausgangsmomentprofils τos,des bereit, während die OGC während der Momentphase gesperrt bleibt. Genauer genommen kann ein Momentprofil spezifiziert werden, um das Ausgangswellenmoment 88 vor dem Start der Momentphase und nach dem Ende der Momentphase glatt zu verbinden, und dadurch das Momentloch zu eliminieren oder zu verringern. Das OGC-Moment τoff, kann basierend auf der OGC-Stellantriebposition oder Klemmkraft geschätzt wurden, und die OCC-Momentkapazität kann aktiv eingestellt wurden, so dass die OGC-Kapazität höher ist als das Moment, das von der OGC übertragen wird, bis das übertragene Moment null oder irgendeinen niedrigen Schwellenwert erreicht. Für ein gegebenes τoff spezifiziert daher die Gleichung (2) ein Niveau an OCC-Momentkapazität τon der OCC, das erforderlich ist, um ein gewünschtes Ausgangswellenmoment in 88 zu erzielen. Die OGC überträgt einen Teil des Eingangsmoments 82 über die Radeinheiten zu dem Ausgang.
Das Ausgangswellenmoment wird beschrieben als: τ_os = G_offτ_in + (G_on – G_off)τ_on, (4) wobei τin das Eingangsmoment ist, zum Beispiel von einem Motor durch einen Momentwandler. Indem man τos mit einem gewünschten Momentprofil τos,des, ersetzt, kann die Gleichung (4) wie folgt neu geschrieben werden:
Die Momentvariablen τos und τin können wie folgt dargestellt werden:
wobei
und
das Ausgangswellenmoment und Eingangsmoment jeweils zu
Beginn der Momentphase sind. Δτos und Δτin stellen den Wechsel jeweils im Ausgangswellenmoment und Eingangsmoment, an der verstrichenen Zeit Δt nach Beginn der Momentphase, dar. Das Ersetzen der Gleichung (6) in Gleichung (5) ergibt:
Das OCC-Moment τon kann wie folgt geschrieben werden:
wobei
die OCC-Momentkapazität zu Beginn der Momentphase und Δτon der Wechsel im OCC-Moment in Δt ist. Wenn man die Gleichung (8) in Gleichung (7) einsetzt, erhält man:
wobei Δτoff = τin – Δτon. Zu bemerken ist, dass die Gleichung (9) die gleiche Form annimmt wie die Gleichung (3), die die maßgebliche Gleichung für das Bestimmen eines Niveaus an OCC-Momentkapazität zum Erzielen eines gewünschten Ausgangsmomentprofils bei gesperrt bleibender OGC ist.
Die maßgeblichen Gleichungen (5), (7) und (9) stellen daher eine systematische Strategie zum Selbstkalibrieren eines Niveaus an OCC-Momentkapazität τon zum Verwirklichen eines gewünschten Ausgangsmomentprofils τos,des während der Momentphase bereit, wenn die OGC gesperrt bleibt. Genauer genommen kann ein Momentprofil τos,des spezifiziert werden, um das Ausgangswellenmoment 88 zwischen dem Punkt 90 der Vorbereitungsphase und nach dem Punkt 92 der Momentphase reibungslos zu verbinden und dadurch das Momentloch zu eliminieren oder zu verringern.
Für ein gegebenes τin in 84 spezifiziert die Gleichung (5) ein Niveau von OCC-Momentkapazität τon in 82, das erforderlich ist, um das Zielprofil τos,des in 88 zu erzielen. Alternativ kann für ein gegebenes τon in 82 die Gleichung (5) verwendet werden, um systematisch ein Ziel-τin in 84 zu bestimmen, das erforderlich ist, um in 88 τos,des zu erzielen. Sobald das Zielniveau bestimmt ist, kann τin durch einen Motor gesteuert werden, zum Beispiel durch eine Kombination einer Motordrosselsteuerung, Zündzeitsteuerung, Einlass- und Auslassventilsteuerung, Turbo-Boost-Steuerung oder durch eine Hilfsmomentquelle, wie zum Beispiel einen Elektromotor. Zu bemerken ist, dass die Eingangsmomentsteuerung mit der OCC-Momentsteuerung in der Gleichung (5) gekoppelt ist.
Die Trägheitsphase beginnt in 92, wenn die OGC freigegeben wird. Die OGC überträgt Moment nur mit einem nicht signifikanten Niveau, während die OCC genug Momentkapazität trägt, wie in 96 gezeigt, um die Eingangsdrehzahl zu verlangsamen, wie in 101 gezeigt, näher an der der Ausgangswelle in 102, multipliziert mit dem Verhältnis des hohen Gangs. Die Eingangsdrehzahl während der Momentphase ist in 100 in 6 gezeigt. Unter dieser Bedingung können die Gleichung (3) und (5) reduziert werden auf:
Das Ausgangswellenmoment τos 94 wird daher hauptsächlich während der Trägheitsphase durch die OCC-Momentkapazität τon in 96 während der Trägheitsphase beeinflusst. Zu diesem Zeitpunkt kann die OCC-Momentkapazität auf eine gesteuerte Weise bis zu dem Ende der Trägheitsphase verringert werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Gleichung (10) verwendet, um während der Trägheitsphase eine Ziel-OCC-Momentkapazität τon bereitzustellen, die erforderlich ist, um ein nahtloses Ausgangswellenmomentprofil τos,des von der Momentphase zu der Trägheitsphase zu verwirklichen. Zusätzlich gibt es Feedback sowie einen Effekt einer Änderung in dem Motormoment.
6 zeigt verringertes Eingangsmoment in 98 während der Trägheitsphase. Es handelt sich um eine verbreitete Praxis bei einem bekannten Schaltsteuerverfahren. Sie verringert das Trägheitsmoment, das sich aus der Verlangsamung der Eingangswelle während der Trägheitsphase ergibt und ermöglicht es daher der OCC, innerhalb einer Zielschaltdauer einzurücken, ohne übermäßige Momentkapazität zu erfordern. Das Schaltereignis endet, wenn die OCC komplett eingerückt ist, um die Eingangswelle sicher mit der Ausgangswelle über das hohe Übersetzungsverhältnis zu kuppeln, wobei die Eingangsdrehzahl 101 mit der Ausgangswellendrehzahl 102 multipliziert mit dem Verhältnis des hohen Gangs bei Vollendung des Schaltereignisses abgestimmt ist. Die Motordrehmomentverringerung wird in 104 entfernt, und das Ausgangswellenmoment kehrt zu dem Niveau in 106, das einem Eingangsmomentniveau in 108 in der Konfiguration des hohen Gangs entspricht, zurück.
7 zeigt ein Steuerflussdiagramm einer Ausführungsform der Offenbarung, wenn die OGC während einer Momentphase 110 gesperrt ist. Sie beschreibt einen systematischen Ansatz zum Ausführen der in 6 abgebildeten Schaltsteuerung. Während der Momentphase 110 wählt ein Controller zuerst ein gewünschtes Niveau an Ausgangswellenmoment τos,des, wie durch den Block 112 dargestellt, aus. Der Controller wählt (in dem Fall einer Kupplung) aus oder schätzt (in dem Fall einer Einweg-Kupplung) die gewünschte OGC-Momentkapazität, wie von Block 114 dargestellt. Der OGC-Stellantrieb wird eingestellt, um sicherzustellen, dass die OGC nicht schlüpft, wie von Block 115 dargestellt. Wenn die OGC eine Einweg-Kupplung ist, wird das Moment von der OGC-Momentkapazität bestimmt. Wenn die OGC eine Kupplung oder ein anderes Reibungselement ist, wird die OGC-Momentkapazität entweder über eine Steuerung in geschlossener Schleife oder Steuerung in offener Schleife ihrer Stellantriebposition oder Stellantriebkraft eingestellt.
Der Controller berechnet das OCC-Antriebsvorwärtsmoment (τon,ff (k)) basierend auf einer Messung des Moments der abgehenden Kupplung (OGC), wie von Block 116 dargestellt. Alternativ kann (τon,ff)(k)) ausgehend von dem berechneten OGC-Moment basierend auf Momentmessungen mit Momentsensoren an anderen Stellen, wie zum Beispiel einer Ausgangswelle, bestimmt werden.
Eine Feedbackmomentkorrektur (τon,fb (k)), wird, wie von Block 117 dargestellt, basierend auf einer Messung des Moments der einkommenden Kupplung (OCC) berechnet. Alternativ kann (τon,fb)(k)) ausgehend von dem berechneten OCC-Moment basierend auf Momentmessungen mit Momentsensoren an anderen Stellen, wie zum Beispiel einer Ausgangswelle bestimmt werden. Die Feedbackkorrektur, wie von Block 117 dargestellt, kann verwendet werden, um die inhärente Variabilität in der Entwicklung des Kupplungsmoments auszugleichen. Das steigende Moment der einkommenden Kupplung (OCC), das in 82 in 6 für ein synchrones Kupplung-zu-Kupplung-Hochschalten gezeigt ist, basiert auf einem theoretischen Modell. In der tatsächlichen Praxis wird die Reaktion des Kupplungsstellantriebs auf einen Druckbefehl von Umgebungsfaktoren beeinflusst. Die Kupplungsmomentvariabilität kann auch auf Temperaturänderungen, Viskositätsänderungen, Abnutzung mechanischer Elemente in der Stellantriebstruktur, Fremdkörper, Kühlrate einer Stellantriebflüssigkeit oder jede andere unvorhergesehene und nicht charakterisierte Variation oder durch Unregelmäßigkeiten in dem Kupplungsstellantriebtransferbetrieb zurückzuführen sein.
Der Controller berechnet ein Antriebsvorwärtsmoment der einkommenden Kupplung, wie von Block 116 dargestellt. Die Plotterdarstellung, wie in 83 in 6 gezeigt, wird durch eine unregelmäßig gepunktete Linie Momentkorrektur, die über der linearen Linie 82 überlagert ist, dargestellt. Die Korrektur ist ein Feedbackglied oder Signal, das sich vorübergehenden Momentstörungen entgegensetzt. Das Korrekturfeedback, das von der gepunkteten Linie 83 veranschaulicht wird, kann zum Beispiel von Momentsensormessungen abgeleitet werden. Die lineare Linie 82 ist ein theoretischer linearer Zeitverlauf des Drucks der einkommenden Kupplung (OCC) oder irgendeines geeigneten Betätigungsparameters für das gegebene Kupplungssystem, entsprechend dem Zeitverlauf, der in 58 in 5 gezeigt ist. Das Steuersystem der vorliegenden Offenbarung verringert die Momenttransienten derart, dass ein resultierender Druckverlauf einer einkommenden Kupplung (OCC) der in 6 gezeigten linearen Linie 82 mehr entspricht. Die Momentkorrektur der einkommenden Kupplung basiert auf einem tatsächlichen Momentwert, der unter Einsatz eines oder mehrerer Momentsensoren 33, 35 veranschaulicht in 1, gemessen wird. Der Momentsensor 33 misst das Eingangswellenmoment, und der Momentsensor 35 misst das Ausgangswellenmoment. Die Momentsensormessungen können verwendet werden, wenn das Übersetzungsverhältnis verbunden mit der abgehenden Kupplung (Goff) und das Übersetzungsverhältnis verbunden mit der einkommenden Kupplung (Gon) bekannt sind. Eine Berechnung eines Antriebsvorwärtsmoments der einkommenden Kupplung (OCC), die auf dem gewünschten OGC-Moment basiert, ist in 7 von Block 116 dargestellt. Das Feedbackmoment der einkommenden Kupplung kann auch unter Einsatz anderer Sensoren berechnet werden, wie zum Beispiel als eine Eingangswellendrehzahl und eine Ausgangswellendrehzahl. Das Feedbackmoment der einkommenden Kupplung kann daher basierend auf der Ablesung des Momentsensors der Eingangswelle, der Sensorablesung der Ausgangswelle, der Sensorablesung der Eingangswellendrehzahl und der Sensorablesung der Ausgangswellendrehzahl ausgedrückt werden. Repräsentative Gleichungen dazu sind in den gleichzeitig anhängigen Patentanmeldungen, die oben beschrieben wurden, dargelegt, nämlich Anmeldung Serien-Nr. 12/861 387 und Patentschrift 2010/0 262 344, die der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung erteilt wurden. Der Controller verwendet die Gleichung (3) zum Selbstkalibrieren des erforderlichen Niveaus an OCC-Momentkapazität, wie von Block 116 dargestellt. Dann kann der Controller den OCC-Stellantrieb einstellen, um die gewünschte OCC-Momentkapazität zu verwirklichen, wie in 118 dargestellt. Die Korrektur für den Unterschied zwischen dem gesteuerten Moment in einer vorhergehenden Prozessorsteuerschleife (k – 1) und der aktuellen Messung in der laufenden Prozessorsteuerschleife (k) wird in 7 in 118 ausgeführt.
Basierend auf der gesteuerten OCC-Momentkapazität und dem OGC-Moment (tatsächliches Moment, das von der abgehenden Kupplung übertragen wird, wie an dem Getrieberäderwerkeingang widergespiegelt), berechnet der Controller das Eingangsmoment, das erforderlich ist, um die laufende Eingangsdrehzahlbeschleunigung aufrechtzuerhalten, wie von Block 120 dargestellt. Der Controller stellt dann die das Moment erzeugende Vorrichtung (gewöhnlich ein Motor) ein, um die berechnete Menge an Eingangsmoment zu erzeugen, wie von Block 122 dargestellt.
Der Controller beurteilt, ob das Ende der Momentphase erreicht ist, basierend darauf, dass das OGC-Moment ausreichend klein oder geringer wird als ein vorbestimmter Schwellenwert, τoff,thresh, wie von Block 126 dargestellt. Wenn das Schwellen-OGC-Moment nicht erreicht wird, oder, mit anderen Worten, wenn das gemessene OGC-Moment immer noch größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, wiederholt der Controller die Steuerschleife 124. Der Controller beurteilt das gewünschte Ausgangswellenmoment erneut, wie von Block 112 dargestellt, und wählt das OGC-Moment aus (oder schätzt es in dem Fall eines nicht synchronen Schaltens), wie von Block 114 dargestellt, für den nächsten Steuerzeitschritt k + 1 usw. Das Ende der Momentphase ist erreicht, wenn das OGC-Moment ausreichend klein oder niedriger wird als ein vorbestimmter Schwellenwert τoff,thresh in 126.
Wenn das Ende der Momentphase erreicht ist, gibt der Controller die OGC frei (unter der Annahme, dass die OGC nicht eine Einweg-Kupplung ist), wie von Block 128 dargestellt, und geht zu der Trägheitsphasensteuerung, wie von Block 130 dargestellt. Die Gleichung (10) wird verwendet, um ein Ziel-OCC-Moment für einen nahtlosen Ausgangswellenmomentübergang von der Momentphase zu der Trägheitsphase, wie von Block 130 dargestellt, zu bestimmen.
8 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, um Ausgangswellenmomentstörungen, die oben beschrieben wurden, zu verringern oder zu eliminieren. 8 zeigt ein Steuerflussdiagramm einer anderen Ausführungsform der synchronen Schaltsteuerung der Offenbarung, wenn die OGC während einer Momentphase gesperrt ist, um die in 6 abgebildete Schaltsteuerung zu ermöglichen. 8 veranschaulicht eine Steuerstrategie, die sich von 7 darin unterscheidet, dass der Controller ein gewünschtes Eingangsmoment auswählt, während der Controller in 7 ein gewünschtes OGC-Moment auswählt.
Während der Momentphase, wie durch Block 132 in 8 dargestellt, wählt ein Controller zuerst ein gewünschtes Niveau an Ausgangswellenmoment, wie von Block 134 dargestellt, aus, und wählt auch das Eingangsmoment, wie von Block 136 dargestellt, aus.
Der Controller bringt das Eingangsmoment auf das gewünschte Niveau, wie von Block 137 dargestellt, indem er alle verfügbaren Steuerparameter verwendet. Wenn die Moment erzeugende Vorrichtung zum Beispiel ein Motor ist, kann der Controller das Eingangsmoment auf das gewünschte Niveau bringen, indem er eine Anzahl von Variablen steuert, darunter, aber nicht eingeschränkt auf: Drosselposition, Funken-/Zündsteuerung, Einlass- und Auslassventilsteuerung, Turbo-Boost usw.
Eine Feedbackkorrektur τon,fb(k) basierend auf dem gemessenen OCC-Moment (Momentsensorausgang) wird, wie durch Block 138 dargestellt, bestimmt. Alternativ kann (τon,fb)(k)) ausgehend von dem berechneten OCC-Moment bestimmt werden, basierend auf Momentmessungen mit Momentsensoren an anderen Stellen, wie zum Beispiel an einer Ausgangswelle. Die Feedbackkorrektur, wie sie von Block 138 dargestellt ist, kann verwendet werden, um die Veränderlichkeit der Entwicklung des Kupplungsmoments wie oben beschrieben anzupassen.
Danach berechnet der Controller das Antriebsvorwärtsmoment der einkommenden Kupplung, wie von Block 140 dargestellt. Wie oben beschrieben, basiert die Momentkorrektur der einkommenden Kupplung auf einem tatsächlichen Momentwert, der unter Einsatz eines oder mehrerer Momentsensoren 33, 35, in 1 veranschaulicht, gemessen wird. Der Momentsensor 33 misst das Eingangswellenmoment, und der Momentsensor 35 misst das Ausgangswellenmoment. Die Momentsensormessungen können verwendet werden, wenn das Übersetzungsverhältnis verbunden mit der abgehenden Kupplung (Goff) und das Übersetzungsverhältnis verbunden mit der einkommenden Kupplung (Gon) bekannt sind. Eine Berechnung eines Moments der einkommenden Antriebsvorwärtskupplung (OCC), das auf dem gewünschten OGC-Moment basiert, ist in 8 durch Block 140 dargestellt.
Danach wird der OCC-Stellantrieb in 230 eingestellt, um τon(k) zu verwirklichen, was τon,ff(k) + τon,fb(k) entspricht, wie von Block 142 dargestellt. Wenn die OGC keine Einweg-Kupplung ist und wenn die OGC einen Stellantrieb zur Kapazitätssteuerung hat, kann der Controller die OGC-Momentkapazität einstellen oder verringern, wie von Block 144 dargestellt, während er sicherstellt, dass die OGC ohne Einführen eines Schlüpfens gesperrt bleibt. Alternativ kann der Controller die Kapazität auch nicht verringern und die OGC gesperrt halten, während das übertragene Moment über das „Übernahme“-Moment der OCC sinkt.
Der Controller beurteilt basierend auf dem OGC-Momentniveau, ob das Ende der Momentphase erreicht ist, wie von Block 146 dargestellt. Wie oben beschrieben, beurteilt der Controller, ob das Ende der Momentphase erreicht ist, basierend darauf, wann das OGC-Moment ausreichend klein wird oder niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert, τoff,thresh, wie von Block 146 dargestellt wird. Wenn τoff größer ist als ein kalibrierter Schwellenwert, wird die Steuerschleife 147 wiederholt, und das Hilfsprogramm kehrt zu dem Anfang zurück und wird dann in der nächsten Steuerschleife k + 1 wiederholt. Anderenfalls wird die OGC freigegeben, wie von Block 148 dargestellt, und geht zu der Trägheitsphasensteuerung, wie von Block 150 dargestellt. Die Gleichung (10) wird verwendet, um ein Ziel-OCC-Moment für einen relativ nahtlosen Ausgangswellenmomentübergang von der Momentphase zu der Trägheitsphase, wie von Block 150 dargestellt, zu bestimmen.
9 zeigt ein Steuerflussdiagramm für eine dritte mögliche Ausführungsform der synchronen Schaltsteuerung der Offenbarung, wenn die OGC während einer Momentphase gesperrt ist. Das Steuerflussdiagramm in 9 ähnelt etwas den Flussdiagrammen, die in 7 und 8 veranschaulicht sind, ausgenommen, zum Beispiel, dass ein gewünschtes Zielmoment für die einkommende Kupplung nach dem Beginn der Momentphase ausgewählt wird, dargestellt in Block 152. Der Controller wählt zuerst ein gewünschtes Niveau an Ausgangswellenmoment aus, wie von Block 154 dargestellt. Der Controller wählt auch eine gewünschte OCC-Momentkapazität (τon(k)), wie von Block 156 dargestellt, aus.
Danach erfolgt die OCC-Feedbackkorrektur, wie von Block 157 dargestellt. Die in den Blöcken 157 und 159 in 9 ausgeführten Schritte entsprechen jeweils den Schritten 138 und 142, die in 8 beschrieben wurden.
Dann verwendet der Controller die Gleichung (5), wie von Block 158 dargestellt, um das erforderliche Niveau an Eingangsmoment selbst zu kalibrieren. Alternativ kann die Gleichung (7) oder (9) an Stelle der Gleichung (5) verwendet werden, um das erforderliche Inkrement des Eingangsmoments Δτin zu der verstrichenen Zeit Δt nach dem Beginn der Momentphase basierend auf Δτon und Δτos,des zu berechnen. Der Controller bringt das Eingangsmoment auf das gewünschte Niveau, wie von Block 160 dargestellt, indem er alle verfügbaren Steuerparameter verwendet. Wenn die Moment erzeugende Vorrichtung zum Beispiel ein Motor ist, könnte das irgendeine der oben beschriebenen Steuertechniken umfassen. Wenn die OGC keine Einweg-Kupplung (OWC) ist und einen Stellantrieb zur Kapazitätssteuerung hat, wie oben unter Bezugnahme auf 8 erklärt, kann der Controller die OGC-Momentkapazität, wie in Block 162 dargestellt, verringern, ohne einen Schlupf zu verursachen. Alternativ und wie unter Bezugnahme auf 8 erklärt, kann er die Kapazität auch nicht reduzieren, indem er die OGC gesperrt hält, während das übertragene Moment sinkt.
Der Controller beurteilt, ob das Ende der Momentphase erreicht ist basierend auf dem OGC-Momentniveau unter Einsatz der folgenden Beziehung: τoff(k) ‹ τoff,thresh, wie von Block 164 dargestellt. Wenn τoff(k) nicht kleiner ist als τoff,thresh, wird die Steuerschleife 155 wiederholt. Dann wählt der Controller das gewünschte Ausgangswellenmoment in 154 und das gewünschte OCC-Moment in 156 usw. für den nächsten Steuerzeitschritt k = k + 1 aus. Das Ende der Momentphase ist erreicht, wenn das OGC-Moment geringer wird als ein vorbestimmter Schwellenwert τoff,thresh. Der Controller gibt die OGC, wie von Block 166 dargestellt, frei, und geht zu der Trägheitsphasensteuerung. Die Gleichung (10) wird verwendet, um ein Ziel-OCC-Moment in 168 für einen relativ nahtlosen Ausgangswellenmomentübergang von der Momentphase zu der Trägheitsphase zu bestimmen.
Beim Ausführen der Steuerstrategie der vorliegenden Offenbarung werden Motormoment und Eingangsmoment zu dem Getriebe präzis gesteuert, so dass Synchronisation für das Einrücken und das Ausrücken der Kupplung erstellt wird. An dem Ende der Momentphase emuliert diese Steuerung das Verhalten eines Getriebes, das einen Schaltfreilauf an Stelle einer abgehenden Kupplung hat, was ein nicht synchrones Hochschalten beeinflusst. Wenn der Momentübergang zu früh eintritt, tendiert der Motor dazu, ein Motordrehzahl-„Lodern“ zu erfahren. Wenn die abgehende Kupplung zu spät freigegeben wird, erfährt der Antriebsstrang ein „Blockieren“ der Kupplung, das eine Momentstörung aufgrund des gleichzeitigen Einrückens der Kupplung verursacht. Durch die Hinzufügung der Momentsensoren kann die Dauer der Momentphase auch verringert werden, da der Sensor mehr Momentanfeedback der Kupplungsmomente liefern und die Zeit verringern kann, die erforderlich ist, um das Kupplungseinrücken und -freigeben zu synchronisieren. 6 veranschaulicht zum Beispiel die Momentphase mit etwa 4 Millisekunden, diese Zeit kann jedoch verringert werden.
Die ursprüngliche Verringerung der Kapazität einer abgehenden Kupplung während der Vorbereitungsphase wird derart gestaltet, dass übermäßige Kapazität der abgehenden Kupplung vermieden wird. Es ist nur erforderlich, eine Kapazität der abgehenden Kupplung aufrechtzuerhalten, um Schlüpfen zu vermeiden.
Auch wenn oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, wird nicht bezweckt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Wörter sind vielmehr beschreibende Wörter als eine Einschränkung, und man muss verstehen, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können, ohne den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0262344 [0010]

Claims

Getriebe, aufweisend: eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine erste und eine zweite Kupplung, die während eines Hochschaltens zwischen getrennten Übersetzungsverhältnissen betätigt werden, wobei die erste Kupplung während einer Momentphase des Hochschaltens gesperrt ist, und einen Stellantrieb, der die Momentkapazität der zweiten Kupplung während der Momentphase als Reaktion auf das gemessene Moment entweder der Eingangswelle oder der Ausgangswelle moduliert.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner ein Planetenradsystem aufweist.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Momentsensor, der positioniert ist, um das Moment zu messen, das entweder von der Eingangswelle oder der Ausgangswelle getragen wird, und ein gemessenes Momentsignal bereitzustellen.
Getriebe nach Anspruch 3, das ferner einen zweiten Momentsensor aufweist, der positioniert ist, um das Moment zu messen, das von der anderen der Eingangswelle oder der Ausgangswelle getragen wird.
Getriebe nach Anspruch 4, wobei der erste Momentsensor das gemessene Moment der Eingangswelle liefert und der zweite Momentsensor das gemessene Moment der Ausgangswelle liefert.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei ein aktueller Momentwert entweder der ersten oder der zweiten Kupplung durch einen Unterschied zwischen dem gemessenen Moment der Eingangswelle und einem berechneten Momentwert entweder der ersten Kupplung oder der zweiten Kupplung bestimmt wird, wobei der berechnete Momentwert ausgehend von dem gemessenen Moment entweder der Eingangswelle oder der Ausgangswelle bestimmt wird.