DE102014113385B4

DE102014113385B4 - Schlupfgesteuerte Getriebeanordnung und damit ausgestattetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014113385B4
Application number: DE102014113385.4A
Authority: DE
Inventors: Randall B. Dlugoss; Matthew Pruski; Dara Monajemi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2034-09-18
Also published as: CN104455086A; DE102014113385A1; US8886423B1; CN104455086B

Abstract

Fahrzeug (10), das umfasst:eine Brennkraftmaschine (12);ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) (70), das betreibbar ist, um Kraftmaschinensteuersignale (11) zu erzeugen und über die Kraftmaschinensteuersignale (11) eine Drehzahl der Kraftmaschine (12) zu steuern; undeine Getriebeanordnung (14), die aufweist:ein feststehendes Bauteil (45);mehrere Zahnradsätze (20, 30, 40), die jeweils mehrere Knoten aufweisen, wobei die Knoten für jeden der mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) ein Hohlrad, ein Sonnenrad und ein Trägerbauteil enthalten;ein Getriebeeingangsbauelement (15), das mit der Kraftmaschine (12) und mit einem der mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) ununterbrochen verbunden ist;eine binäre Kupplungsanordnung (25), die eine binäre Vorrichtung (BD) aufweist, die, wenn sie eingerückt ist, eine Drehung der binären Kupplungsanordnung (25) in einer zweiten Drehrichtung verhindert, und die zulässt, dass die binäre Kupplungsanordnung (25) in einer zweiten Drehrichtung, die zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, freiläuft, wenn sie gelöst ist; undein Getriebesteuermodul (TCM) (60) in Kommunikation mit dem ECM (70) und mit der binären Kupplungsanordnung (25), wobei das TCM (60) einen Prozessor (27) und einen Speicher (29), in dem Anweisungen zum Steuern einer Schlupfdrehzahldifferenz der binären Kupplungsanordnung (25), wenn das Fahrzeug (10) rollt, während das Getriebe (14) in einem Vorwärtsgangzustand ist, aufgezeichnet sind, enthält und wobei der Controller (70) konfiguriert ist, um die Anweisungen aus dem Speicher (29) über den Prozessor (25) auszuführen, um dadurch:einen Schwellenmaximalwert der Schlupfdrehzahldifferenz zu bestimmen;eine erforderliche Kraftmaschinendrehzahl zum Erzielen von nicht mehr als dem Schwellenmaximalwert zu berechnen; unddie erforderliche Kraftmaschinendrehzahl an das ECM (70) zu senden, um dadurch anzufordern, dass das ECM (70) die Drehzahl der Kraftmaschine (12) über die Kraftmaschinensteuersignale (11) bei oder über einem Niveau der erforderlichen Kraftmaschinendrehzahl aufrechterhält;dadurch gekennzeichnet , dassdie binäre Kupplungsanordnung (25) ferner ein Freilaufelement (F1) aufweist, das Drehmoment nur in einer ersten Drehrichtung hält; und dassder Vorwärtsgangzustand ein erster Gang oder ein zweiter Gang ist und das TCM (60) ferner konfiguriert ist, um ein angefordertes Schalten des Getriebes (14) aus dem ersten oder dem zweiten Gang auf Rückwärts oder in den Leerlauf zu detektieren und in Ansprechen auf das angeforderte Schalten das Einrücken der binären Vorrichtung (BD) anzuweisen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich auf die Schlupfsteuerung einer binären Kupplungsanordnung und insbesondere auf eine schlupfgesteuerte Getriebeanordnung sowie auf ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 bzw. des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der US 2009 / 0 118 936 A1 bekannt.
HINTERGRUND
In einem Kraftfahrzeuggetriebe sind drehbare Getriebeeingangsbauteile und Getriebeausgangsbauteile in einem Bereich von Getriebeausgangsdrehzahlverhältnissen unter Verwendung miteinander verbundener Zahnradelemente und Kupplungen wahlweise gekoppelt. Einige der Kupplungen können fluidbetätigte Scheibenkupplungen mit einer Reihe beabstandeter Reibscheiben sein. Ein Hydraulikkolben kann verwendet werden, um die Reibscheiben zusammenzudrücken und dadurch ein Drehmoment über die eingerückte Kupplung zu übertragen oder die Drehung einer Seite der Kupplung und irgendwelcher verbundener Zahnradelemente oder Knoten anzuhalten. Scheibenkupplungen werden üblicherweise mit einer variablen Schlupfrate gesteuert, so dass der Zustand der Scheibenkupplung in einem Bereich von vollständig angelegt bis vollständig gelöst sowie irgendwo zwischen diesen zwei Zuständen liegen kann.
In einigen Getrieben wird anstelle einer Scheibenkupplung eine binäre Kupplungsanordnung verwendet, um einige Zahnradelemente oder Knoten des Getriebes zu verbinden. Eine typische binäre Kupplungsanordnung enthält ein Freilaufelement, wie es der Art nach beispielsweise aus der DE 10 2007 061 895 A1 bekannt ist, und eine binäre Ein/Aus-Vorrichtung wie etwa eine wählbare Einwegkupplung (SOWC). Anders als herkömmliche Reibscheibenkupplungen hat eine binäre Kupplungsanordnung nur zwei mögliche Kupplungszustände: vollständig angelegt und vollständig gelöst. Wenn die binäre Vorrichtung gelöst ist, läuft die binäre Kupplungsanordnung in einer Drehrichtung frei, während das Freilaufelement die Drehung in der anderen Drehrichtung verhindert. Anlegen der binären Vorrichtung verriegelt die binäre Kupplungsanordnung wirksam in beiden Drehrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer gattungsgemäßen Getriebeanordnung dafür zu sorgen, dass der Leerlauf oder der Rückwärtsgang möglichst frühzeitig eingelegt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
Das Getriebe, das ein Eingangsdrehmoment von einer Kraftmaschine oder von einer anderen Antriebsmaschine empfängt, enthält einen oder mehrere Zahnradsätze, von denen wenigstens zwei Zahnradelemente oder Knoten über die binäre Kupplungsanordnung verbunden sind. Die binäre Kupplungsanordnung kann irgendeine Drehmomentübertragungsvorrichtung, die nur die zwei obenerwähnten Zustände: vollständig angelegt und vollständig gelöst, aufweist, d. h. irgendein Drehmomentübertragungsmechanismus, der durch eine Anwesenheit eines teilweise angelegten Zustands charakterisiert ist, sein. Ein Steuersystem steht in Kommunikation mit der binären Kupplungsanordnung und enthält ein Getriebesteuermodul (TCM) und ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM). Das TCM ist dafür konfiguriert, eine Untergrenzen-Schwellenkraftmaschinendrehzahl zu erzwingen, wenn die binäre Kupplungsanordnung wie etwa während des Rollens nicht eingerückt ist. Dies geschieht über Kraftmaschinendrehzahlanforderungen, die durch das TCM an das ECM gesendet werden. Auf diese Weise wird über die binäre Kupplungsanordnung ein kalibrierter Schlupfbetrag aufrechterhalten, so dass im Verhältnis zu herkömmlichen Herangehensweisen ein Eintritt in Rückwärts oder in den Leerlauf von höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten aus zulässig ist.
Das Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Brennkraftmaschine, das ECM, das TCM und eine Getriebeanordnung. In einer solchen Ausführungsform kann die Getriebeanordnung ein feststehendes Bauteil, mehrere Zahnradsätze, das Getriebeeingangsbauelement und die binäre Kupplungsanordnung enthalten. Jeder Zahnradsatz kann mehrere Knoten, d. h. Zahnradelemente wie etwa ein Hohlrad, ein Sonnenrad und ein Trägerbauteil, aufweisen.
Die binäre Kupplungsanordnung enthält ein Freilaufelement, das das Drehmoment über die binäre Kupplungsanordnung nur in einer ersten Drehrichtung hält, und eine binäre Vorrichtung, die, wenn sie eingerückt ist, die Drehung der binären Kupplungsanordnung in einer zweiten Drehrichtung verhindert. Die binäre Vorrichtung ermöglicht, dass die binäre Kupplungsanordnung in der zweiten Drehrichtung freiläuft, wenn die binäre Vorrichtung gelöst ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die binäre Vorrichtung als eine wählbare Einwegkupplung verkörpert sein.
Das TCM, das mit dem ECM und mit der binären Kupplungsanordnung über einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) oder über eine andere geeignete Netz-Verbindung in Kommunikation steht, enthält einen Prozessor und einen Speicher, in dem Anweisungen zum Steuern einer Schlupfdrehzahldifferenz über die binäre Kupplungsanordnung, wenn das Fahrzeug rollt und das Getriebe in einem Vorwärtsgangzustand ist, z. B. beim Schubbetrieb im ersten Gang, aufgezeichnet sind. Die Anweisungen werden durch den Prozessor des TCM ausgeführt, um zu ermöglichen, dass das TCM einen Schwellenmaximalwert der Schlupfdrehzahldifferenz bestimmt, eine erforderliche Kraftmaschinendrehzahl zum Erzielen von nicht mehr als dem Schwellenmaximalwert berechnet und die erforderliche Kraftmaschinendrehzahl an das ECM sendet. Auf diese Weise kann das TCM anfordern, dass das ECM die Drehzahl der Kraftmaschine bei oder über einem Pegel der erforderlichen Kraftmaschinendrehzahl aufrechterhält. Das TCM kann ein angefordertes Schalten des Getriebes aus dem ersten Gang auf Rückwärts oder in den Leerlauf detektieren und daraufhin das Einrücken der binären Vorrichtung in Ansprechen auf das angeforderte Schalten anweisen.
Ein Verfahren zum Steuern einer Schlupfdrehzahldifferenz der binären Kupplungsanordnung kann das Bestimmen eines Schwellenmaximalwerts der Schlupfdrehzahldifferenz der binären Kupplungsanordnung enthalten, wenn das Fahrzeug rollt und wenn das Getriebe in einem Vorwärtsgangzustand ist. Außerdem kann das Verfahren das Berechnen einer erforderlichen Kraftmaschinendrehzahl zum Erzielen von nicht mehr als dem Schwellenmaximalwert und daraufhin das Senden der erforderlichen Kraftmaschinendrehzahl über die Kraftmaschinensteuersignale an das ECM enthalten, um dadurch anzufordern, dass das ECM die Drehzahl der Kraftmaschine bei dem oder über einem Pegel der erforderlichen Drehzahl aufrechterhält.
Die obigen Merkmale und die Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das ein Automatikgetriebe mit einer binären Kupplungsanordnung aufweist, wobei eine Schlupfdifferenzdifferenz über die binäre Kupplungsanordnung unter Verwendung von Kraftmaschinendrehzahlanforderungen wie hier offenbart wahlweise gesteuert wird.
2 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Schlupfdrehzahl über die binäre Kupplungsanordnung unter Verwendung solcher Kraftmaschinendrehzahlanforderungen beschreibt.
3 ist ein Zeitdiagramm eines Satzes von Fahrzeugparametern einschließlich der Kraftmaschinendrehzahl, des Drosselpegels und der Schlupfdrehzahl, die bei der Ausführung des in 2 gezeigten Verfahrens verwendet werden können.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen ist in 1 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 enthält eine Brennkraftmaschine 12 oder eine andere Antriebsmaschine und ein Automatikgetriebe 14, das eine binäre Kupplungsanordnung 25 aufweist. Das Getriebe 14 ist schematisch in Hebeldiagrammform gezeigt. Außerdem enthält das Fahrzeug 10 ein Steuersystem 50, das ein Getriebesteuermodul (TCM) 60 und ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) 70 aufweist. Das Steuersystem 50 ist in Software programmiert und in Hardware eingerichtet, um wahlweise eine Schwellendrehzahl der Kraftmaschine 12 aufrechtzuerhalten, während das Getriebe 14 in einem Vorwärtsfahrtzustand, z. B. in dem 1. Gang, ist und während das Fahrzeug 10 rollt.
Die Ausführung eines Verfahrens 100 durch das Steuersystem 50 soll eine Schlupfdifferenzdifferenz über die binäre Kupplungsanordnung 25 in Vorbereitung auf ein Schalten zum antrieblosen Fahren im Leerlauf oder auf Rückwärts verringern, wobei der Begriff „Schlupfdifferenzdifferenz“, wie er hier verwendet ist, eine Differenz der Drehzahl über die binäre Kupplungsanordnung 25 beschreibt. Somit kann das Verfahren 100 den früheren Eintritt in den Leerlauf oder in Rückwärts von höheren Fahrzeugdrehzahlen ermöglichen, als es unter Verwendung herkömmlicher Steuerherangehensweisen möglich ist. Ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Erreichen dieses gewünschten Ergebnisses wird im Folgenden anhand von 2 und 3 beschrieben.
Das hier offenbarte Verfahren 100 kann mit dem beispielhaften Getriebe 14 aus 1 sowie mit anderen Getriebeentwürfen, die eine binäre Kupplungsanordnung ähnlich der binären Kupplungsanordnung, die in 1 bei 25 gezeigt ist, verwenden, verwendet werden. Unabhängig davon, wie das Getriebe 14 konfiguriert ist, sind wenigstens zwei Zahnradelemente oder Knoten des Getriebes 14 mit der binären Kupplungsanordnung 25 verbunden. Das Steuersystem 50 stellt hauptsächlich über Aktionen des TCM 60 eine ununterbrochene Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl bereit, während das Fahrzeug 10 in einem Vorwärtsfahrtgang rollt, so dass der Fahrer nicht darauf zu warten braucht, dass das Fahrzeug 10 zu einem vollständigen oder Nahezu-Halt kommt, bevor es in den Leerlauf oder in Rückwärts eintritt. Die hier dargelegte Herangehensweise weicht ebenfalls von herkömmlichen Herangehensweisen ab, die die binäre Kupplung jederzeit im ersten Gang eingeschaltet lassen. Besonders nützlich kann die vorliegende Herangehensweise während eines Vorwärts-Rückwärts-Fahrzeugschwingzyklus der Art sein, wie er üblicherweise in Versuchen, ein Fahrzeug aus Schnee, Eis oder Schlamm freizubekommen, verwendet wird.
Das TCM 60 und das ECM 70 aus 1 können als Digitalcomputervorrichtungen verkörpert sein und können über einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) oder über ein anderes geeignetes Netz miteinander kommunizieren. Strukturell kann das TCM 60 einen Prozessor 27 zusammen mit ausreichend konkretem, nichtflüchtigem Speicher 29, z. B. Nur-Lese-Speicher (ROM), Flash-Speicher, optischem Speicher, zusätzlichem magnetischen Speicher usw., enthalten. Außerdem kann das TCM 60 irgendwelchen erforderlichen Schreib-Lese-Speicher (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen schnellen Taktgeber, Analog-Digital-(A/D-) und/oder Digital-Analog-(D/A-)Schaltungen und irgendwelche Eingabe/Ausgabe-Schaltungen oder Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen sowie irgendwelche geeigneten Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungen enthalten.
Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 100 sind in dem Speicher 29 aufgezeichnet und werden nach Bedarf über den bzw. die Prozessoren 27 ausgeführt, wobei das TCM 60 schließlich binäre Kupplungssteuersignale (Pfeil 13) an das Getriebe 14 und Kraftmaschinendrehzahl-Untergrenzenanforderungen, die als LIM(N_E) angegeben sind, an das ECM 70 ausgibt. Obwohl sie der Einfachheit halber aus 1 weggelassen sind, kann das ECM 70 ähnliche Hardwarekomponenten wie das TCM 60 enthalten. Wie gezeigt ist, kann das ECM 70 außerdem eine Drosselanforderung (Th%) von dem Fahrpedal (P_A ) empfangen, so dass das ECM 70, wie im Gebiet verstanden ist, über einen Satz von Kraftmaschinensteuersignalen (Pfeil 11) die Kontrolle über typische Kraftmaschinenfunktionen behält.
Das beispielhafte Getriebe 14 aus 1 kann ein Eingangsbauteil 15, das ein Eingangsdrehmoment (Pfeil T_I ) von der Kraftmaschine 12 in das Getriebe 14 übermittelt, und ein Ausgangsbauteil 16, das ein Ausgangsdrehmoment (T_O ) von dem Getriebe 14 an die Antriebsräder (nicht gezeigt) übermittelt, enthalten. Die jeweiligen Eingangs- und Ausgangsbauelemente 15 und 16 sind über einen oder mehrere Zahnradsätze mit einem gewünschten Drehzahlverhältnis wahlweise miteinander verbunden.
In der Ausführungsform aus 1 ist das Getriebe 14 als ein beispielhaftes 6-Gang-Automatikgetriebe mit drei Planetenradsätzen, d. h. einem ersten Zahnradsatz 20, einem zweiten Zahnradsatz 30 und einem dritten Zahnradsatz 40, gezeigt. Wie oben angemerkt wurde, können allerdings andere Konfigurationen verwendet werden, ohne von dem beabsichtigten Erfindungsschutzumfang abzuweichen. Der erste Zahnradsatz 20 kann einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten, in dieser Reihenfolge 21, 22 und 23, enthalten. Die Knoten 21, 22 und 23 können optional als ein Hohlrad (R3), als ein Trägerbauteil (C3) und als ein Sonnenrad (S3) verkörpert sein. Der zweite und der dritte Zahnradsatz 30 und 40 können gleichfalls jeweilige erste, zweite und dritte Knoten aufweisen. Für den zweiten Zahnradsatz 30 sind der erste, der zweite und der dritte Knoten in dieser Reihenfolge die Knoten 31, 32 und 33, die in einer Ausführungsform ein Hohlrad (R2), ein Trägerbauelement (C2) und ein Sonnenrad (S2) sein können. Der dritte Zahnradsatz 40 enthält einen ersten, einen zweiten und einen dritten Knoten, in dieser Reihenfolge 41, 42 und 43, z. B. ein Sonnenrad (S1), ein Trägerbauteil (C1) und ein Hohlrad (R1).
In Bezug auf den ersten Zahnradsatz 20 ist der erste Knoten 21 über ein Verbindungsbauteil 18 ununterbrochen mit dem zweiten Knoten 42 des dritten Zahnradsatzes 40 verbunden. Der zweite Knoten 22 ist über eine erste rotierende Kupplung C456 wahlweise mit der Kraftmaschine 12 und mit dem Eingangsbauteil 15 verbunden. Gleichfalls ist der dritte Knoten 23 über eine zweite rotierende Kupplung C35R wahlweise mit der Kraftmaschine 12 und mit dem Eingangsbauteil 15 verbunden. Der dritte Knoten 23 ist über eine erste Bremskupplung CB26 wahlweise mit einem feststehenden Organ 45 des Getriebes verbunden. Wie es hier für alle Kupplungen verwendet ist, bezieht sich der Buchstabe „C“ auf „Kupplung“, bezieht sich der Buchstabe „B“ auf Bremse und beziehen sich die verschiedenen Zahlen auf die bestimmten Vorwärtsfahrtgang-Betriebsarten, z. B. ist „R“ Rückwärts, ist „1“ der 1. Gang, repräsentiert „2“ den 2. Gang usw. durchgängig bis zum 6. Gang. Das Fehlen eines „B“ in der Kupplungsbezeichnung gibt an, dass die bestimmte Kupplung eine rotierende Kupplung ist.
In dem zweiten Zahnradsatz 30 aus 1 ist der erste Knoten 31 über die binäre Kupplungsanordnung 25 wahlweise mit dem zweiten Knoten 22 des ersten Zahnradsatzes 20 verbunden. Die binäre Kupplungsanordnung 25 enthält ein Freilaufelement F1 und eine binäre Ein/Aus-Vorrichtung (BD), z. B. eine wählbare Einwegkupplung (SOWC) oder eine Klauenkupplung. Das Freilaufelement F1 und die binäre Vorrichtung (BD) verbinden wahlweise mit einem feststehenden Organ 45 des Getriebes 14. Das Einrücken der binären Vorrichtung (BD) der binären Kupplungsanordnung 25 verriegelt die Knoten 22 und 31 mit dem feststehenden Organ 45. Der zweite Knoten 32 ist über ein anderes Verbindungsbauteil 28 ununterbrochen mit dem dritten Knoten 43 des dritten Zahnradsatzes 40 verbunden. Der dritte Knoten 33 ist über ein anderes Verbindungsbauteil 26 ununterbrochen mit dem Eingangsbauteil 15 verbunden. Der erste Knoten 41 des dritten Zahnradsatzes 40 ist über eine zweite Bremskupplung CB1234 wahlweise mit dem feststehenden Organ 45 verbunden.
Das Fahrzeug 10 aus 1 kann die binäre Kupplungsanordnung 25 beim Schalten in einen Rückwärtsgangzustand, z. B. während eines rollenden Rangierschaltens, wie es im Gebiet bekannt ist, sowie beim Schalten aus dem 1. Gang in den 2. Gang verwenden. Üblicherweise ist die binäre Kupplungsanordnung 25 in allen Gangzuständen über dem 2. Gang in einer Drehrichtung in einem Aus-Zustand/- gelösten Zustand und somit freilaufend, um Schlupfverluste in diesen höheren Gängen zu verringern. Wie oben erwähnt wurde, weist die binäre Kupplungsanordnung 25, wie in 1 gezeigt ist, zwei Teile auf: das passive Einwegkupplungselement oder Freilaufelement F1, das eine Drehung des mit ihm verbundenen Knotens wie etwa des Knotens 31 des zweiten Zahnradsatzes 30 in der einzigen Drehrichtung ermöglicht, und die SOWC oder binäre Vorrichtung (BD). Die binäre Vorrichtung (BD) wird wahlweise angelegt, um die Drehung der binären Kupplungsanordnung 25 in beiden Drehrichtungen zu verhindern. Somit werden durch Anlegen der binären Vorrichtung (BD) irgendwelche mit der binären Vorrichtung (BD) verbundenen Knoten wirksam zu dem feststehenden Bauteil 45 auf Masse festgelegt.
Anhand von 2 soll das Verfahren 100 zur ununterbrochenen Überwachung des Schlupfs über die binäre Vorrichtung (BD) der in 1 gezeigten binären Kupplungsanordnung 25 zu einer bestimmten Zeit, genauer, während das Fahrzeug 10 rollt und das Getriebe 14 in einem Vorwärtsfahrtzustand wie etwa in dem 1. Gang ist, verwendet werden. Das TCM 60 kann eine Erhöhung der Kraftmaschinendrehzahl von dem ECM 70 über den CAN-Bus anfordern, um die Schlupfdifferenzdifferenz über die binäre Vorrichtung (BD) unter einem kalibrierten Schlupfschwellenwert zu halten. Obwohl der Schlupf auf einem niedrigen Schwellenpegel gehalten wird, kann ein Fahrer des Fahrzeugs 10, wenn es angefordert wird, ungehindert in den Leerlauf oder in Rückwärts eintreten, anstatt nach einem angeforderten Schalten für das Fahrzeug 10 warten zu müssen, damit es sich schließlich bis zu einem Halt verlangsamt. Daraufhin kann das Einrücken der binären Vorrichtung (BD) stattfinden, ohne dass den Streben, Klemmkörpern oder anderen darin verwendeten Drehmomentübertragungselementen (nicht gezeigt) eine übermäßige Kraft erteilt wird.
Eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens 100 beginnt mit Schritt 102, in dem das TCM 60 aus 1 initialisiert. Der Schritt 102 kann das Löschen des Speichers 29 und irgendwelcher zugeordneter Puffer des TCM 60 in Erwartung der angeforderten aktiven Steuerung der binären Kupplungsanordnung 25 während des Rollens bedingen. Daraufhin geht das Verfahren 100 zu Schritt 104 über.
In Schritt 104 bestimmt das TCM 60, ob bestimmte Bedingungen vorliegen, die die Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl erfordern. Der Schritt 104 kann das Auswerten der sich ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit, der Getriebewählhebeleinstellungen (PRNDL-Einstellungen), der Fahrerpedalpositionen, des Kraftmaschinendrehzahlschwellenwerts usw. bedingen, um zu bestimmen, ob ein Schalten der binären Vorrichtung (BD) erforderlich ist, das die weitere Ausführung der Steuerschritte rechtfertigen würde. Ein Bestandteil von Schritt 104 kann die Bestimmung sein, dass das Getriebe 14 aus 1 aktuell im 1. oder 2. Gang ist. Falls die Bedingungen vorliegen, geht das Verfahren 100 zu Schritt 106 über. Andernfalls geht das Verfahren 100 zu Schritt 105 über.
Wie in 2 durch N_E ↓ angegeben ist, bedingt der Schritt 105, dass zugelassen wird, dass die Kraftmaschinendrehzahl ohne äußeren Zwang abnimmt. Während das Fahrzeug 10 ab einer höheren Vorwärtsganggeschwindigkeit rollt, tritt eine Verringerung der Kraftmaschinendrehzahl ein. Während die Kraftmaschinendrehzahl ohne aktive Steueraktionen von dem ECM 70 weiter abnimmt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 116 über.
In Schritt 106 bestimmt das TCM 60 aus 1 einen maximalen Schlupfdrehzahl-Differenzwert, z. B. einen kalibrierten Wert, der in einer möglichen Ausführungsform aus einer Nachschlagetabelle entnommen werden kann, und berechnet es außerdem eine Schwellenkraftmaschinendrehzahl-Untergrenze, LIM(N_E), um diese kalibrierte Schlupfdifferenzdifferenz zu erzielen. Zum Beispiel kann das TCM 60 die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 14 bei dem Ausgangsbauteil 16 über einen Getriebeausgangsdrehzahlsensor (nicht gezeigt) messen und die Drehzahlen jedes der Knoten der Zahnradsätze 20, 30 und 40 unter Verwendung eines kalibrierten Zahnrad-Drehzahlverhältnisses berechnen.
Die kalibrierte Schlupfdifferenzdifferenz kann zuvor bestimmt werden und kann auf einem Niveau sein, das mit dem Entwurf der binären Vorrichtung (BD) variieren kann. Zum Beispiel kann eine robuster ausgelegte binäre Vorrichtung (BD) weniger anfällig für Stoß während des Anlegens sein und somit bei höheren relativen Schlupfdrehzahlen oder Schlupfkräften eingerückt werden. Somit kann das TCM 60 die erforderliche Kraftmaschinendrehzahl zum Erzielen des kalibrierten Schlupfs leicht bestimmen. Wenn sie berechnet worden ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 über.
Der Schritt 108 bedingt das Senden der Schwellenkraftmaschinendrehzahl-Untergrenze, LIM(N_E), aus Schritt 106 an das ECM 70 und daraufhin den Übergang zu Schritt 110.
In Schritt 110 überwacht das TCM 60 den sich ändernden Schlupf und Fahrereingaben wie etwa den Drosselpegel (Th%), während das ECM 70 die Kraftmaschinendrehzahl steuert und die Kraftmaschinendrehzahl über der Schwellenkraftmaschinendrehzahl-Untergrenze LIM(N_E) aufrechterhält. Daraufhin geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 über.
Der Schritt 114 enthält das Bestimmen, ob das Einrücken der binären Kupplungsanordnung 25 aus 1, speziell der binären Vorrichtung (BD), angefordert worden ist. Ein Teil des Schritts 114 kann das Überprüfen enthalten, dass ein Fahrer eine PRNDL-Vorrichtung aus einem Vorwärtsgangzustand auf Rückwärts oder in den Leerlauf geschaltet hat. Wenn das der Fall ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 116 über. Andernfalls geht das Verfahren 100 zu Schritt 115 über.
In Schritt 115 hält das TCM 60 die binäre Kupplungsanordnung 25 in einem ausgerückten Zustand aufrecht. In Schritt 102 kann das Verfahren 100 neu starten.
In Schritt 116 bestimmt das TCM 60, z. B. über Informationen von dem ECM 70, die Kraftmaschinendrehzahl (N_E ) und geht daraufhin zu Schritt 118 über.
Der Schritt 118 bedingt das Bestimmen, ob die binäre Kupplungsanordnung 25 angelegt werden kann. Der Schritt 118 kann das Bestimmen von Einrückbetriebsschwellenwerten, insbesondere, dass die Schlupfdrehzahl minimal ist und dass die Kraftmaschinendrehzahl unter dem in Schritt 108 auferlegten Schwellenwert bleibt, enthalten. Wenn das der Fall ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 120 über. Andernfalls wiederholt das Verfahren 100 den Schritt 115.
In Schritt 120 rückt das TCM 60, wie in 2 durch „+ [25]“ angegeben ist, die binäre Kupplungsanordnung 25 ein. Daraufhin ist das Verfahren 100 abgeschlossen und kann mit Schritt 102 von neuem wiederholt werden.
Die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens 100 kann in einem wie in 3 gezeigten beispielhaften Satz von Fahrzeugfahrverhaltenskurven 80 zu sehen sein. Über die Dauer t₀-t₂ ist die binäre Kupplungsanordnung 25 ausgerückt. Beginnend bei t₂ wird die binäre Kupplungsanordnung 25 eingerückt. Zwischen t₀ und t₁ fährt das Fahrzeug 10 aus 1 mit positiver Drosselanforderung (Kurve Th%) im 1. Gang. In diesem Zeitraum steigt die Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) allmählich an. Bei t₁ kann der Fahrer die Drosselanforderung durch Freigeben des Drucks von dem Fahrpedal P_A aus 1 unterbrechen. Während das Fahrzeug 10 aus 1 rollt, beginnt die Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) zu fallen. Allerdings wird durch das TCM 60 über seine übermittelte Anforderung an das ECM 70, wie oben in Schritt 108 beschrieben wurde, die Auferlegung der Drehzahluntergrenze an die Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) sichergestellt, um einen verhältnismäßig konstanten Schlupf über die binäre Kupplungsanordnung 25 aufrechtzuerhalten.
Während der Dauer t₀-t₂ des Rollens kann die Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) bei oder über einem Schwellenwert verlaufen, der der Schwellenkraftmaschinendrehzahl-Untergrenze LIM(N_E) aus Schritt 110 entspricht. Alternativ könnte die Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) steigen und fallen, wobei sie effektiv an der Schwellenkraftmaschinendrehzahl-Untergrenze, d. h. an LIM(N_E), „abprallt“, wobei das TCM 60 aus 1 sicherstellt, dass die Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) nie unter das Niveau der Schwellenkraftmaschinendrehzahl-Untergrenze LIM(N_E) fällt.
Zwischen t₁ und t₂ kann die Schlupfdrehzahl (die Kurve N_S ) über die binäre Vorrichtung (BD) aus 1 leicht variieren, wobei die Steuerung der Kraftmaschinendrehzahl (Kurve N_E ) verhindert, dass der Schlupf jemals zu hoch ansteigt. In dem Beispiel aus 3 ist der Schlupf (Kurve N_S ) verhältnismäßig stabil gezeigt. Bei t₂ kann der Fahrer ein Schalten auf Rückwärts oder in den Leerlauf anfordern, wobei ein solches angefordertes Schalten das Einrücken der binären Kupplungsanordnung 25 aus 1 erfordert. Somit kann die Verwendung des vorliegenden Verfahrens 100 den Stoß, der der binären Kupplungsanordnung 25 erteilt wird, wenn die binäre Vorrichtung (BD) eingerückt wird, unabhängig davon, ob das Fahrzeug 10 mit einer höheren Nenngeschwindigkeit fährt, verringern helfen. Auf diese Weise ermöglicht das vorliegende Verfahren 100 im Verhältnis zu herkömmlichen Verfahren in Getrieben, die eine binäre Kupplung verwenden, den früheren Eintritt in Rückwärts oder in den Leerlauf.

Claims

Fahrzeug (10), das umfasst: eine Brennkraftmaschine (12); ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) (70), das betreibbar ist, um Kraftmaschinensteuersignale (11) zu erzeugen und über die Kraftmaschinensteuersignale (11) eine Drehzahl der Kraftmaschine (12) zu steuern; und eine Getriebeanordnung (14), die aufweist: ein feststehendes Bauteil (45); mehrere Zahnradsätze (20, 30, 40), die jeweils mehrere Knoten aufweisen, wobei die Knoten für jeden der mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) ein Hohlrad, ein Sonnenrad und ein Trägerbauteil enthalten; ein Getriebeeingangsbauelement (15), das mit der Kraftmaschine (12) und mit einem der mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) ununterbrochen verbunden ist; eine binäre Kupplungsanordnung (25), die eine binäre Vorrichtung (BD) aufweist, die, wenn sie eingerückt ist, eine Drehung der binären Kupplungsanordnung (25) in einer zweiten Drehrichtung verhindert, und die zulässt, dass die binäre Kupplungsanordnung (25) in einer zweiten Drehrichtung, die zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, freiläuft, wenn sie gelöst ist; und ein Getriebesteuermodul (TCM) (60) in Kommunikation mit dem ECM (70) und mit der binären Kupplungsanordnung (25), wobei das TCM (60) einen Prozessor (27) und einen Speicher (29), in dem Anweisungen zum Steuern einer Schlupfdrehzahldifferenz der binären Kupplungsanordnung (25), wenn das Fahrzeug (10) rollt, während das Getriebe (14) in einem Vorwärtsgangzustand ist, aufgezeichnet sind, enthält und wobei der Controller (70) konfiguriert ist, um die Anweisungen aus dem Speicher (29) über den Prozessor (25) auszuführen, um dadurch: einen Schwellenmaximalwert der Schlupfdrehzahldifferenz zu bestimmen; eine erforderliche Kraftmaschinendrehzahl zum Erzielen von nicht mehr als dem Schwellenmaximalwert zu berechnen; und die erforderliche Kraftmaschinendrehzahl an das ECM (70) zu senden, um dadurch anzufordern, dass das ECM (70) die Drehzahl der Kraftmaschine (12) über die Kraftmaschinensteuersignale (11) bei oder über einem Niveau der erforderlichen Kraftmaschinendrehzahl aufrechterhält; dadurch gekennzeichnet , dass die binäre Kupplungsanordnung (25) ferner ein Freilaufelement (F1) aufweist, das Drehmoment nur in einer ersten Drehrichtung hält; und dass der Vorwärtsgangzustand ein erster Gang oder ein zweiter Gang ist und das TCM (60) ferner konfiguriert ist, um ein angefordertes Schalten des Getriebes (14) aus dem ersten oder dem zweiten Gang auf Rückwärts oder in den Leerlauf zu detektieren und in Ansprechen auf das angeforderte Schalten das Einrücken der binären Vorrichtung (BD) anzuweisen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die binäre Vorrichtung (BD) eine wählbare Einwegkupplung oder eine Klauenkupplung ist.
Getriebeanordnung (14) zur Verwendung mit einem Fahrzeug (10), das eine Brennkraftmaschine (12) und ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) (70), das eine Drehzahl der Kraftmaschine (12) über Kraftmaschinensteuersignale (11) steuert, aufweist, wobei die Getriebenanordnung (14) umfasst: ein feststehendes Bauteil (45); mehrere Zahnradsätze (20, 30, 40), die jeweils mehrere Knoten aufweisen, wobei die Knoten für jeden der mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) ein Hohlrad oder ein Sonnenrad oder ein Trägerbauteil sind; ein Getriebeeingangsbauelement (15), das mit der Kraftmaschine (12) und mit einem der mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) ununterbrochen verbunden ist; eine binäre Kupplungsanordnung (25) eine binäre Vorrichtung (BD) aufweist, die, wenn sie eingerückt ist, die Drehung der binären Kupplungsanordnung in einer zweiten Drehrichtung, die zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, verhindert, und die zulässt, dass die binäre Kupplungsanordnung (25) in einer zweiten Drehrichtung freiläuft, wenn sie gelöst ist; und ein Getriebesteuermodul (TCM) (60) in Kommunikation mit dem ECM (70) und mit der binären Kupplungsanordnung (25), wobei das TCM (60) einen Prozessor (25) und einen Speicher (29), in dem Anweisungen zum Steuern einer Schlupfdrehzahldifferenz der binären Kupplungsanordnung (25), wenn das Fahrzeug (10) rollt, während das Getriebe (14) in einem Vorwärtsgangzustand ist, aufgezeichnet sind, enthält und wobei der Controller (70) konfiguriert ist, um die Anweisungen aus dem Speicher (29) über den Prozessor (25) auszuführen, um dadurch: einen Schwellenmaximalwert der Schlupfdrehzahldifferenz zu bestimmen; eine erforderliche Kraftmaschinendrehzahl zum Erzielen von nicht mehr als dem Schwellenmaximalwert zu berechnen; und die erforderliche Kraftmaschinendrehzahl an das ECM (70) zu senden, um dadurch anzufordern, dass das ECM (70) die Drehzahl der Kraftmaschine (12) über die Kraftmaschinensteuersignale (11) bei oder über einem Niveau der erforderlichen Kraftmaschinendrehzahl aufrechterhält; dadurch gekennzeichnet , dass die binäre Kupplungsanordnung (25) ferner ein Freilaufelement (F1) aufweist, das Drehmoment nur in einer ersten Drehrichtung hält; und dass entweder der Vorwärtsgangzustand ein erster Gang oder ein zweiter Gang ist und das TCM (60) ferner dafür konfiguriert ist, ein angefordertes Schalten des Getriebes (14) aus dem ersten Gang oder dem zweiten Gang auf Rückwärts oder in den Leerlauf zu detektieren und in Ansprechen auf das angeforderte Schalten das Einrücken der binären Vorrichtung (BD) anzuweisen, oder die mehreren Zahnradsätze (20, 30, 40) einen ersten und einen zweiten Zahnradsatz enthalten und wobei die binäre Kupplungsanordnung (25) zwischen jeweiligen Knoten des ersten und des zweiten Zahnradsatzes (20, 30) eingekoppelt ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 3, wobei die binäre Vorrichtung (BD) eine wählbare Einwegkupplung oder eine Klauenkupplung ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 3, wobei die jeweiligen Knoten einen Träger des ersten Zahnradsatzes (20) und ein Hohlrad des zweiten Zahnradsatzes (30) enthalten.