DE102014116829A1

DE102014116829A1 - Verifikation eines Lösens für eine binäre Kupplungsbaugruppe auf Schlupfbasis

Info

Publication number: DE102014116829A1
Application number: DE102014116829.1A
Authority: DE
Inventors: Randall B. Dlugoss; Vijay A. Neelakantan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: CN104675984A; CN104675984B; US9102315B2; DE102014116829B4; US20150151733A1

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine und eine Getriebebaugruppe, wobei letztere ein feststehendes Element, eine Mehrzahl von Zahnradsätzen, ein Eingangselement, eine Reibkupplung, eine binäre Kupplungsbaugruppe und ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) aufweist. Die binäre Kupplungsbaugruppe umfasst ein Freilaufbauteil und eine binäre Einrichtung, wie etwa eine wählbare Einwegkupplung oder Klauenkupplung. Das TCM verzögert ein Lösen der binären Kupplungsbaugruppe selektiv über ein Hinweisverfahren der binären Kupplung, indem ein angefordertes Schalten des Getriebes, das eine Einrückung der Reibkupplung erfordert, detektiert wird, und das Lösen der binären Kupplungsbaugruppe befohlen wird. Das TCM ermittelt einen Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg und führt das angeforderte Schalten des Getriebes nur dann aus, wenn der ermittelte Schlupfbetrag einen kalibrierten Schlupfschwellenwert übersteigt. Schlupf kann gemessen oder berechnet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Verifikation eines Lösens für eine binäre Kupplungsbaugruppe auf Schlupfbasis.
HINTERGRUND
In einem Kraftfahrzeuggetriebe werden drehbare Eingangs- und Ausgangselemente des Getriebes unter Verwendung miteinander verbundener Zahnradbauteile und Kupplungen selektiv gekoppelt, um einen Bereich von Ausgangsdrehzahlverhältnissen des Getriebes herzustellen. Manche Kupplungen sind gewöhnlich als fluidbetätigte Reibkupplungen ausgeführt, die beabstandete Kupplungsplatten aufweisen, die mit Reibmaterial beschichtet sind. Es kann ein Hydraulikkolben verwendet werden, um die Platten zusammenzudrücken und dadurch Drehmoment über die eingerückte Reibkupplung hinweg zu übertragen oder um ein rotierendes Element mit einem feststehenden Element in der Art einer Bremse zu verbinden. Reibkupplungen werden in der Regel mit einer variablen Schlupfrate gesteuert, so dass der Kupplungszustand irgendwo zwischen vollständig angelegt und vollständig gelöst liegen kann.
Bei manchen Getrieben wird anstelle einer Reibkupplung eine binäre Kupplungsbaugruppe verwendet. Eine binäre Kupplungsbaugruppe umfasst ein Freilauf-Bauteil und eine binäre Ein/Aus-Einrichtung, wie eine wählbare Einwegkupplung oder eine Klauenkupplung. Anders als herkömmliche Reibkupplungen weist eine binäre Einrichtung nur zwei mögliche Kupplungszustände auf, d. h. vollständig angelegt und vollständig gelöst. Wenn die binäre Einrichtung auf ein befohlenes Lösen hin entlastet wird, läuft die binäre Kupplungsbaugruppe in zumindest einer Drehrichtung frei. Das Anlegen der binären Einrichtung erfolgt in der Regel über eine Entfaltung von federbelasteten Spreizkörpern, Klemmkörpern oder anderen Drehmoment haltenden Stücken in Eingriff mit Ausnehmungen in einem Laufring der binären Einrichtung, wodurch die binäre Kupplungsbaugruppe effektiv arretiert wird, um dadurch eine unerwünschte Rotation zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin ist ein Fahrzeug offenbart, das eine Getriebebaugruppe umfasst, die eine binäre Kupplungsbaugruppe von dem oben angegebenen Typ aufweist. Die Getriebebaugruppe nimmt Eingangsdrehmoment von einer Kraftmaschine oder einem anderen Antriebsaggregat auf und umfasst einen oder mehrere Zahnradsätze, von denen zumindest zwei Zahnradbauteile oder Knoten miteinander über die binäre Kupplungsbaugruppe verbunden sind. Die binäre Kupplungsbaugruppe kann jede Drehmomentübertragungseinrichtung sein, die nur zwei Kupplungszustände aufweist: vollständig angelegt und vollständig gelöst, D. h. sie zeichnet sich durch ein Fehlen irgendwelcher teilweise angelegter Kupplungszustände aus.
Ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) steht mit der binären Kupplungsbaugruppe und in manchen Ausführungsformen auch mit einem Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) in Verbindung. Das TCM führt das Verfahren zum Verifizieren, dass die binäre Kupplungsbaugruppe tatsächlich gelöst hat, nachdem das TCM ein solches Lösen befiehlt, aus. Das TCM steuert auch den zeitlichen Ablauf einer Einrückung einer Reibkupplung nach dem Befehlen eines Lösens der binären Kupplungsbaugruppe, was ein Einrücken der Reibkupplung nur dann umfasst, wenn ein Lösen der binären Kupplungsbaugruppe von dem TCM verifiziert worden ist.
Die Ausführung von Anweisungen, die das vorliegende Verfahren ausführen, bewirkt, dass das TCM in Ansprechen auf ein angefordertes Schalten der Getriebebaugruppe einen Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg innerhalb eines besonderen Zeitfensters nach dem Empfang der Anforderung ermittelt. Als Teil des Verfahrens überwacht das TCM den Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg, z. B. über Empfang und Verarbeitung von Drehzahlsignalen von einem Paar Drehzahlsensoren, die mit Bezug auf die binäre Kupplungsbaugruppe angeordnet sind.
Wenn der ermittelte Schlupfbetrag sich nicht um einen kalibrierten Schwellenschlupf unter spezifischen Bedingungen ändert, wie etwa innerhalb einer vorbestimmten Dauer nach einem angeforderten Kraftmaschinen-Beschleunigungsereignis, das verwendet wird, um zu helfen, die binäre Kupplungsbaugruppe zu entlasten, ermittelt das TCM, dass die binäre Kupplungsbaugruppe sich nicht wie erwartet gelöst hat. Gleichermaßen wird verifiziert, dass die binäre Kupplungsbaugruppe gelöst worden ist, wenn sich der überwachte Schlupf um zumindest den kalibrierten Schwellenschlupf ändert. Das TCM kann die Ausführung des angeforderten Schaltens verzögern, bis der ermittelte Schlupfbetrag den kalibrierten Schwellenschlupf übersteigt, und kann dann zu der nächsten Sequenz der Getriebesteuerung ohne wahrnehmbare Störung oder Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH) fortschreiten.
Insbesondere umfasst ein Fahrzeug in einer Beispielausführungsform eine Kraftmaschine und eine Getriebebaugruppe. Die Getriebebaugruppe umfasst ein feststehendes Element, mehrere Zahnradsätze und ein Eingangselement, das ständig mit der Kraftmaschine und mit einem der Zahnradsätze verbunden ist. Das Fahrzeug umfasst in dieser Ausführungsform auch eine Reibkupplung, eine binäre Kupplungsbaugruppe und ein TCM. Die Reibkupplung verbindet ein Bauteil von einem der Zahnradsätze selektiv mit dem feststehenden Element oder alternativ mit einem Bauteil von einem anderen der Zahnradsätze. Die binäre Kupplungsbaugruppe weist eine feste Einwegkupplung auf, die immer Drehmoment in einer ersten Drehrichtung hält, und eine binäre Einrichtung, die, wenn sie eingerückt ist, eine Drehung der binären Kupplungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung verhindert. Somit arretiert ein Anlegen der binären Einrichtung die binäre Kupplungsbaugruppe effektiv in zwei Drehrichtungen.
Das TCM, das mit der binären Kupplungsbaugruppe in Verbindung steht, umfasst einen Prozessor und Speicher, auf welchem Anweisungen zum selektiven Verzögern eines Lösens der binären Kupplungsbaugruppe aufgezeichnet sind. Die Ausführung der Anweisungen aus dem Speicher über den Prozessor bewirkt, dass das TCM ein angefordertes Schalten des Getriebes, das eine Einrückung der Reibkupplung erfordert, detektiert, das Lösen der binären Einrichtung in Ansprechen auf das detektierte angeforderte Schalten befiehlt, einen Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg ermittelt, und das angeforderte Schalten des Getriebes nur dann ausführt, wenn der ermittelte Schlupfbetrag einen kalibrierten Schwellenschlupf übersteigt.
Eine Getriebebaugruppe, wie sie oben angeführt ist, ist hierin ebenfalls zusammen mit einem zugehörigen Verfahren zum Verifizieren eines Lösens der binären Kupplung offenbart. Das Verfahren umfasst in einer Beispielausführungsform ein Detektieren, über das TCM, eines angeforderten Schaltens des Getriebes, das eine Einrückung der Reibkupplung erfordert, während das Fahrzeug im ersten Gang rollt, und dann ein Befehlen eines Lösens einer binären Kupplungsbaugruppe in Ansprechen auf das detektierte angeforderte Schalten. Das Verfahren umfasst auch ein Ermitteln eines Schlupfbetrages über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg, und ein Ausführen des angeforderten Schaltens des Getriebes nur dann, wenn der ermittelte Schlupfbetrag einen kalibrierten Schwellenschlupf übersteigt, wodurch das Lösen der binären Kupplungsbaugruppe verifiziert wird. Das Ausführen des Schaltens kann ein Einrücken der Reibkupplung umfassen, um ein Bauteil von einem der Zahnradsätze mit dem feststehenden Element oder einem Bauteil eines anderen der Zahnradsätze zu verbinden.
Die obigen Merkmale und die Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispielfahrzeugs, das ein Automatikgetriebe mit einer binären Kupplungsbaugruppe und einen Controller aufweist, der ausgestaltet ist, um ein richtiges Lösen der binären Kupplungsbaugruppe zu verifizieren, wie es hierin beschrieben ist.
2 ist ein Satz von Zeitkurven für Fahrzeugparameter, die gemeinsam ein Verfahren zum Verifizieren des Lösens einer binären Kupplungsbaugruppe beschreiben, wie etwa jenes, das in 1 beschrieben ist.
3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Verifizieren des Lösens einer binären Kupplungsbaugruppe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Beispielfahrzeug 10 in 1 schematisch gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Brennkraftmaschine (E) 12 oder ein anderes Antriebsaggregat und ein Automatikgetriebe 14, das eine binäre Kupplungsbaugruppe 25 aufweist. Das Getriebe 14 ist in einer schematischen Hebeldiagrammform gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst auch ein Steuerungssystem 50, das ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) 60 und ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) 70 aufweist, von denen letzteres auf Kraftmaschinen-Drehzahlanforderungen (Pfeil E_R) von dem TCM 60 anspricht. Das Steuerungssystem 50 ist ausgestaltet, d. h. in Software programmiert und in Hardware ausgerüstet, um zu ermitteln, ob die binäre Kupplungsbaugruppe 25 tatsächlich gelöst worden ist, nachdem das TCM 60 ein derartiges Lösen zuerst befiehlt.
Diese Bedingung kann auftreten, wenn das Getriebe 14 sich in einem Vorwärtsantriebszustand befindet, z. B. erster Gang eingelegt, und das Fahrzeug 10 bergab rollt. In diesem Zustand ist die binäre Kupplungsbaugruppe 25 arretiert und hält somit Drehmoment in einer Drehrichtung gegen ihre Rückwärtspreizkörper oder Rückwärtsklemmkörper (nicht gezeigt). Wenn das TCM 60 versucht, die binäre Kupplungsbaugruppe 25 in diesem Betriebszustand auszuschalten, kann die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 trotz dieses ”gelösten” logischen Zustandes nicht sofort aufgrund von Torsionslasten und Reibung, die auf die binäre Kupplungsbaugruppe 25 wirken, entlastet werden.
D. h. die meisten Konstruktionen von binären Kupplungsbaugruppen verwenden federbelastete Spreizkörper, Klemmkörper oder andere Drehmoment haltende Bauteile. In manchen Zuständen übersteigen die Kräfte, die auf die binäre Kupplungsbaugruppe wirken, selbst wenn ein Lösen befohlen ist, die Federkraft, die die Spreizkörper oder Klemmkörper in einer eingerückten Position halten. Somit können Reibung und andere Kräfte, die auf die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 wirken, derart arbeiten, dass die binäre Kupplungsbaugruppe 25 trotz einer Anforderung von dem TCM 60, zu lösen, in einem eingerückten Zustand gehalten wird. Bei fehlender Ausführung des vorliegenden Verfahrens 100 kann das TCM 60 nicht erkennen, dass das befohlene Lösen noch nicht erfolgt ist. Das Verfahren 100 bietet daher auch eine Verifikation des Lösens sowie ermöglicht es eine Standardsteuerungsaktion in der Gesamtschaltsteuerungsstrategie des TCM 60.
Wenn ein Lösen der binären Kupplungsbaugruppe 25 erforderlich ist, um einen gegebenen Antriebsmodus herzustellen, kann das TCM 60 von 1 ein derartiges Lösen anfordern. Dieser Anforderung kann eine Anforderung von dem TCM 60 an das ECM 70 für eine temporäre Zunahme der Kraftmaschinen-Drehzahl folgen. Der Kraftmaschinen-Drehzahlstoß kann helfen, die gelöste binäre Kupplungsbaugruppe 25 zu entlasten, d. h. eine Anwendung von Drehmoment zu bewirken, die entgegengesetzt zu der Richtung des Drehmoments ist, das die binäre Kupplungsbaugruppe 25 während des Rollmanövers belastet. Es ist jedoch hierin festzustellen, dass das Vorhandensein der Löseanforderung alleine nicht beweist, dass die binäre Kupplungsbaugruppe 25 tatsächlich entlastet hat. Das heißt, die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 könnte dennoch eingerückt sein oder Drehmoment halten.
Die Ausführung des vorliegenden Verfahrens 100, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben ist, ist dafür vorgesehen, einen sicheren Hinweis zu liefern, dass die Last auf die binäre Kupplungsbaugruppe 25 entfernt oder noch nicht entfernt worden ist. Das TCM 60 kann dann diese Information auf eine Vielfalt von Arten und Weisen verwenden, die das Ändern des Zeitablaufs eines Schaltens umfassen, z. B. indem ein Schalten früher ausgeführt wird als es gewöhnlich bei fehlendem Verfahren 100 ausgeführt werden würde. Das heißt, das TCM 60 könnte in den zweiten Gang schalten, ohne auf eine Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung zu warten, um eine Schwellen-Kraftmaschinen-Drehzahl zu erreichen, wie bei existierenden Systemen. Gleichermaßen in dem seltenen Fall, dass die binäre Kupplungsbaugruppe 25 nicht löst, wenn es erforderlich ist, kann eine Standardsteuerungsaktion von dem TCM 60 ausgeführt werden, wie etwa ein Aufzeichnen eines Diagnosecodes und/oder ein Ausführen eines Standardgetriebebetriebsmodus, in welchem das Schalten nicht ausgeführt wird.
Das hierin offenbarte Verfahren 100 kann mit dem Beispielgetriebe 14 von 1 sowie mit anderen Getriebekonstruktionen, die eine binäre Kupplungsbaugruppe verwenden, die ähnlich wie die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 ist, z. B. wählbare Einwegkupplungen, Klauenkupplungen und dergleichen, verwendet werden. Zumindest zwei Zahnradbauteile oder Knoten des Getriebes 14 sind selektiv miteinander über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 verbunden, was ansonsten von der in 1 gezeigten Beispielkonfiguration abweichen kann.
Das TCM 60 und das ECM 70 von 1 können als digitale Computereinrichtungen ausgeführt sein und können miteinander über einen Controller Area Network-Bus (CAN-Bus) oder ein anderes geeignetes Netz kommunizieren. Konstruktiv kann das TCM einen Prozessor 27 zusammen mit ausreichend greifbarem, nicht vorübergehenden Speicher 29, z. B. Nurlesespeicher (ROM), Flashspeicher, optischem Speicher, zusätzlichem magnetischem Speicher usw. umfassen. Das TCM 60 kann auch jeden erforderlichen Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch programmierbare Nurlesespeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-) und/oder Digital/Analog-(D/A-)Schaltung und jegliche Eingabe/Ausgabe-Schaltung oder Einrichtungen sowie jegliche geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung umfassen.
Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 100 sind in dem Speicher 29 aufgezeichnet und werden wie notwendig über den Prozessor/Prozessoren 27 ausgeführt, wobei das TCM 60 schließlich Steuerungssignale für die binäre Kupplung (Pfeil 13) an das Getriebe 14 und Kraftmaschinen-Drehzahlanforderungen, die als E_R gekennzeichnet sind, an das ECM 70 ausgibt. Obwohl es der Einfachheit halber aus 1 weggelassen ist, kann das ECM 70 ähnliche Hardware-Komponenten, wie das TCM 60, umfassen. Das ECM 70 kann auch eine Gasgabeanforderung (Th%) von einem Gaspedal (P_A) wie gezeigt, empfangen, und somit bleibt das ECM 70 in der Steuerung von typischen Kraftmaschinenfunktionen über einen Satz von Kraftmaschinen-Steuerungssignalen (Pfeil 11), wie es in der Technik allgemein verstanden wird.
Das Beispielgetriebe 14 von 1 kann einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (TC) umfassen, der ein Pumpenrad (P), ein Leitrad (S) und ein Turbinenrad (T) von dem in der Technik bekannten Typ aufweist. Das Turbinenrad (T) ist mit einem Eingangselement 15 verbunden, das Eingangsdrehmoment (Pfeil T_I) von der Kraftmaschine 12, über eine Antriebswelle 17 in das Getriebe 14 und zu einem Ausgangselement 16 transportiert, das Ausgangsdrehmoment (T_O) von dem Getriebe 14 zu den Antriebsrädern (nicht gezeigt) transportiert. Die jeweiligen Eingangs- und Ausgangselemente 15 und 16 sind selektiv miteinander mit einem Soll-Drehzahlverhältnis über einen oder mehrere Zahnradsätze verbunden, wobei die Antriebswelle 17 mit Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) rotiert und das Eingangselement 15 mit Turbinenrad-Drehzahl (N_T) rotiert.
In der nicht einschränkenden Beispielausführungsform von 1 ist das Getriebe 14 als ein Beispiel-Sechsgang-Automatikgetriebe gezeigt, das drei Planetenradsätze, d. h. einen ersten Zahnradsatz 20, einen zweiten Zahnradsatz 30 und einen dritten Zahnradsatz 40, aufweist. Jedoch, wie oben angeführt, können andere Ausgestaltungen verwendet werden, ohne vom vorgesehenen Erfindungsumfang abzuweichen. Der erste Zahnradsatz 20 kann einen ersten, zweiten und dritten Knoten 21, 22 bzw. 23 umfassen. Die Knoten 21, 22 und 23 können optional als ein Hohlrad (R3), ein Trägerelement (C3) und Sonnenrad (S3) ausgeführt sein. Der zweite und dritte Zahnradsatz 30 und 40 können gleichermaßen jeweilige erste, zweite und dritte Knoten aufweisen. Für den zweiten Zahnradsatz 30 sind der erste, zweite und dritte Knoten jeweils Knoten 31, 32 bzw. 33, die in einer Ausführungsform ein Hohlrad (R2), ein Trägerelement (C2) und ein Sonnenrad (S2) sein können. Der dritte Zahnradsatz 40 umfasst einen jeweiligen ersten, zweiten und dritten Knoten 41, 42 bzw. 43, z. B. ein Sonnenrad (S1), ein Trägerelement (C1) und ein Hohlrad (R1).
Mit Bezug auf den ersten Zahnradsatz 20 ist der erste Knoten 21 ständig mit dem zweiten Knoten 42 des dritten Zahnradsatzes 40 über ein Verbindungselement 18 verbunden. Der zweite Knoten 22 ist selektiv mit der Kraftmaschine 12 und dem Eingangselement 15 über eine erste rotierende Kupplung C456, z. B. eine hydraulisch betätigte Reibplattenkupplung, verbunden. Gleichermaßen ist der dritte Knoten 23 selektiv mit der Kraftmaschine 12 und dem Eingangselement 15 über eine zweite rotierende Kupplung C35R verbunden. Der dritte Knoten 23 ist selektiv mit einem feststehenden Element 45 des Getriebes über eine erste Bremskupplung CB26 verbunden. So wie es hierin für alle Kupplungen verwendet wird, bezieht sich der Buchstabe ”C” auf ”Kupplung”, ”B” bezieht sich auf ”Bremse” und die verschiedenen Elemente beziehen sich auf besondere Vorwärtsfahrgangmodi, z. B. ”R” ist der Rückwärtsgang, ”1” ist der 1. Gang, ”2” stellt den 2. Gang dar, usw. bis hin zum 6. Gang. Das Fehlen eines ”B” in der Kupplungsbezeichnung gibt an, dass die besondere Kupplung eine rotierende Kupplung ist.
In dem zweiten Zahnradsatz 30 von 1 ist der erste Knoten 31 selektiv mit dem zweiten Knoten 22 des ersten Zahnradsatzes 20 über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 verbunden. Die binäre Kupplungsbaugruppe 25 umfasst ein Freilaufbauteil F1 und eine binäre Ein/Aus-Einrichtung (BD), z. B. eine wählbare Einwegkupplung (SOWC) oder eine Klauenkupplung. Das Freilaufbauteil F1 und die binäre Einrichtung (BD) sind selektiv mit einem feststehenden Element 45 des Getriebes 14 verbunden. Die Einrückung der binären Einrichtung (BD) der binären Kupplungsbaugruppe 25 arretiert die Knoten 22 und 31 an dem feststehenden Element 45. Der zweite Knoten 32 ist ständig mit dem dritten Knoten 43 des dritten Zahnradsatzes 40 über ein anderes Verbindungselement 28 verbunden. Der dritte Knoten 33 ist ständig mit dem Eingangselement 15 über ein anderes Verbindungselement 26 verbunden. Der erste Knoten 41 des dritten Zahnradsatzes 40 ist selektiv mit dem feststehenden Element 45 über eine zweite Bremskupplung CB1234 verbunden.
Das Fahrzeug 10 von 1 kann die binäre Kupplungsbaugruppe 25 verwenden, wenn in einen Rückwärtsgangzustand geschaltet wird, z. B. während eines Roll-Rangierschaltens, wie der Begriff in der Technik allgemein bekannt ist, sowie wenn vom 1. Gang in den 2. Gang geschaltet wird. Die binäre Kupplungsbaugruppe 25 ist in der Regel in einem Aus-Zustand/gelösten Zustand und läuft somit in einer Drehrichtung in allen Gangzuständen oberhalb des 2. Gangs frei, um Schlupfverluste in diesen höheren Gängen zu vermindern. Wie oben angeführt wurde, kann die binäre Beispielkupplungsbaugruppe 25 zwei Teile aufweisen, wie es in 1 gezeigt ist: die passive Einwegkupplung oder ein Freilaufbauteil F1, das eine Drehung in einer Drehrichtung des mit diesem verbundenen Knotens, wie etwa Knoten 31 des zweiten Zahnradsatzes 30 und der SOWC oder binären Einrichtung (BD), zulässt. Die binäre Einrichtung (BD) wird selektiv angelegt, um eine Drehung der binären Kupplungsbaugruppe 25 in beiden Drehrichtungen zu verhindern, kann aber auch eine Drehung in einer Drehrichtung verhindern. Daher werden durch Anlegen der binären Einrichtung (BD) jegliche Knoten, die mit der binären Einrichtung (BD) verbunden sind, effektiv an dem feststehenden Element 45 festgelegt.
Drehzahlsensoren S₁ und S₂ können mit Bezug auf die binäre Kupplungsbaugruppe 25 angeordnet sein, wie es gezeigt ist, um jeweilige Drehzahlen N₁, N₂ auf jeder Seite der binären Kupplungsbaugruppe 25 zu messen. Diese Drehzahlen N₁, N₂ werden auf das TCM 60 übertragen, wo die Schlupfdrehzahl als die Differenz zwischen den Drehzahlen berechnet wird, d. h. N₁ – N₂. Alternativ können Getriebeeingangsdrehzahl- und Getriebeausgangs-Drehzahlsensoren (nicht gezeigt), verwendet werden, wobei die Schlupfdrehzahl unter Verwendung bekannter Übersetzungsverhältnisse berechnet wird, wie es in der Technik bekannt ist. Das heißt, durch Kenntnis der besonderen Beziehung zwischen den Zahnradsätzen 20, 30 und 40 können die Drehzahlen der Knoten aus der bekannten Eingangsdrehzahl von der Kraftmaschine 12 und den bekannten Kupplungszuständen ermittelt werden. Es ist anzumerken, dass jegliche vielfältige Drehzahlsensoren oder vielfältige Lagen derselben auf eine solche Weise verwendet werden können, dass die Schlupfdifferenz über die binäre Einrichtung (BD) hinweg ermittelt werden kann. Deshalb sind die hierin angeführten Beispiele dafür vorgesehen, einen möglichen Ansatz zu veranschaulichen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist das Verfahren 100 vorgesehen, dazu verwendet zu werden, ständig ein Schlupfniveau, das über die in 1 gezeigte binäre Einrichtung (BD) der binären Kupplungsbaugruppe 25 hinweg zu einer bestimmten Zeit auftritt, insbesondere während das Fahrzeug 10 rollt und sich das Getriebe 14 in einem Fahrzustand im 1. Gang vorwärts befindet, zu überwachen. Linienzug 80 stellt Zeitkurven für Fahrzeugparameter dar, die gemeinsam ein Lösehinweis- oder Löseverifikationsverfahren für die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 beschreiben. Linienzug 82 stellt den gegenwärtig angeforderten Gangzustand dar. Zwischen T₀ und T₁ ist das Getriebe 14 von 1 in einem Beispielzustand des 1. Gangs arretiert (1L). Während in diesem Zustand gerollt wird, empfängt das TCM 60 eine Anforderung für ein Schalten, das ein Lösen der binären Einrichtung (BD) und eine Einrückung einer Reibkupplung, wie etwa Kupplung CB1234 erfordert, um einen Vorwärtsantriebsmodus (1FW) bei t₁ herzustellen. Das TCM 60 hält diesen Befehl in diesem Beispiel über t₄.
Bei t₁ fordert das TCM 60 von 1 gleichzeitig das Lösen der binären Kupplungsbaugruppe 25 an, wie es in 2 durch Linienzug 84 angegeben ist. Die binäre Kupplungsbaugruppe 25 ändert tatsächlich ihren internen logischen Zustand bei t₂ auf ”gelöst”, wie es durch Linienzug 84A angegeben ist, nach einer gewissen minimalen Verarbeitungsverzögerung. Linienzug 86 stellt die Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) und Turbinenrad-Drehzahl (N_T) dar. Linienzug 88 beschreibt Beispielvorkommnisse von Schlupf (α_S1, α_S2) über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 hinweg zu unterschiedlichen Zeiten, Werte, die das TCM 60 als Teil des nachstehend beschriebenen Verfahrens 100 verwendet. Nach dem Befehlen einer Zustandsänderung bei t₁ kann das TCM 60 auch eine temporäre Erhöhung der Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) von dem ECM 70 von 1 anfordern, um zu helfen, die binäre Kupplungsbaugruppe 25 zu entlasten. Wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl (Linienzug N_E) unter die Turbinenrad-Drehzahl (N_T) abfällt, was in 2 bei etwa t₃ erfolgt, sollte Schlupf über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 hinweg, wenn sie richtig gelöst wird, ansteigen, wie es in Linienzug α_S gezeigt ist. Gewöhnlich würde das TCM 60 dann mit einem Schalten in den nächsten Gang fortfahren, was ein Einrücken jeglicher Reibkupplungen umfasst, die benötigt werden, um den nächsten Gang herzustellen. Es ist jedoch hierin festzustellen, dass dies bei fehlender Verifikation des tatsächlichen Lösens der binären Kupplungsbaugruppe 25 zu einem Rausch-, Vibrations- und Rauheitsereignis (NVH-Ereignis) oder Abwürgen des Getriebes führen kann, wenn die binäre Kupplungsbaugruppe 25 ihre Drehmomentlast im Anschluss an den Befehl, zu lösen, tatsächlich nicht entlastet hat.
Das TCM 60 von 1 ist daher ausgestaltet, um den Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 hinweg als Teil des Verfahrens 100 zu überwachen. Das TCM 60 macht dies in einem bezeichneten Zeitfenster, d. h. t₁ – t₃ und detektiert, ob ein Schwellenschlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 hinweg in diesem Intervall vorhanden ist. Der kalibrierte Schwellenschlupf sollte hoch genug sein, um jegliche niedrigen willkürlichen oder Grundlinien-Schlupfniveaus aufgrund von Hysterese, Spiel oder Signalrauschen zu überschreiten, und kann daher offline für ein gegebenes Fahrzeug 10 ermittelt und im Speicher 29 des TCM 60 von 1 als ein kalibrierter oder vorbestimmter Referenzwert gespeichert werden.
Unter Bezugnahme auf 3 kann eine Beispielausführungsform des Verfahrens 100 verwendet werden, um zu verifizieren, dass die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 nach ihrem befohlenen Lösen entlastet hat. Im Allgemeinen wird in Ansprechen auf ein angefordertes Schalten des Getriebes 14, wie etwa ein sogenanntes Tap Shift (Tastschalten) von 1. Gang, arretiert, (1L) in den 2. Gang, was durch den Vorwärtsantrieb in dem 1. Gang hindurch verläuft, die binäre Einrichtung (BD) von 1 von dem TCM 60 in den Aus-Zustand befohlen, und die Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) wird von dem ECM 70 auf ein Niveau angefordert, das geringfügig über dem der Turbinenrad-Drehzahl (N_T) liegt. Die binäre Einrichtung (BD) sollte ausschalten, aber dies kann etwas verzögert sein, z. B. um etwa 50 ms.
Innerhalb eines Zeitfensters, bevor die Kraftmaschinen-Drehzahl anspricht und den Fahrzeugrädern positives Drehmoment verleiht, kann Schlupf über die binäre Kupplungsbaugruppe 25 hinweg zunehmen, was ein Hinweis ist, dass die binäre Einrichtung (BD) ausgerückt hat und der 2. Gang befohlen werden kann, wobei die Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung (E_R) weggenommen wird. Durch Überwachen von Schlupf in diesem Fenster kann das Schalten um mehrere Zehntelsekunden im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren beschleunigt werden. Wenn kein Schlupf detektiert wird, bis nachdem die Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung weggenommen ist, kann das Verfahren 100 das Getriebe 14 an diesem Punkt noch schalten. Wenn niemals Schlupf detektiert wird, wird die binäre Einrichtung (BD) als arretiert betrachtet, und es können andere Steuerungsaktionen von dem TCM vorgenommen werden, die ein Verzögern oder Verhindern eines Ausführens des Schaltens umfassen.
Das Verfahren 100 beginnt in einer Beispielausführungsform mit Schritt 102, wobei das TCM 60 ermittelt, ob bestimmte Bedingungen (COND) erfüllt sind, die eine fortgesetzte Ausführung des Verfahrens 100 gewährleisten. Geeignete Bedingungen können einen normalen Getriebebetrieb im 1. Gang, arretiert, bei Empfang eines angeforderten Schalt- oder Tap-Up-Befehls, z. B. durch einen Fahrer des Fahrzeugs 10 von 1 unter Verwendung herkömmlicher Eingabeeinrichtungen, wie etwa einer Drosselklappe und Bremsen, umfassen. Wenn die Bedingungen vorhanden sind, schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 104 fort. Ansonsten wiederholt das Verfahren 100 Schritt 102.
Bei Schritt 104 aktiviert das TCM 60, das in 1 gezeigt ist, eine Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung über das ECM 70 bei dem ersten Einleiten des Verfahrens 100, d. h. eine Zunahme der Kraftmaschinen-Drehzahl durch das ECM 70 auf eine kalibrierte (CAL) Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E), die zum Entlasten/Lösen der binären Kupplungsbaugruppe 25 benötigt wird. Wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) zunimmt, schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 106 fort.
Schritt 106 bringt ein Ermitteln eines Schlupfbetrages über die binäre Kupplungsbaugruppe mit sich, d. h. α_S, wovon zwei Beispiele in 2 als Schlupfe α_S1 und α_S2 gezeigt sind. Es können verschiedene Ansätze zum Ermitteln von Schlupf verwendet werden, die ein Berechnen von Schlupf von den Drehzahlsensoren S₁ und S₂ von 1 oder ein Ableiten des Schlupfes unter Verwendung bekannter Übersetzungsverhältnisse, der Eingangsdrehzahl von der Kraftmaschine, d. h. Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E), usw., umfassen. Schritt 106 umfasst ferner ein Vergleichen des ermittelten Schlupfes mit einem kalibrierten Schwellenschlupf α_CAL, um zu ermitteln, ob der ermittelte Schlupfbetrag den kalibrierten Schwellenschlupf übersteigt. Wie es oben angemerkt wurde, sollte der kalibrierte Schwellenschlupf über dem Hystereseniveau festgelegt sein, um falsche positive Entscheidungen zu vermeiden, bei welchen die binäre Kupplungsbaugruppe 25 nicht tatsächlich gelöst ist. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 108 fort, wenn der Schlupf den kalibrierten Schwellenschlupf übersteigt. Ansonsten schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 110 fort.
Bei Schritt 108 bestätigt das TCM 60, dass die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 gelöst hat (BC = REL.), und führt dann eine geeignete Steuerungsaktion durch, wie etwa durch Zulassen einer Einrückung des nächsten Ganges, wie es ursprünglich bei Schritt 102 angefordert wurde.
Bei Schritt 110 ermittelt das Verfahren 100, ob die Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung deaktiviert ist, d. h. E_R = 0, was bedeutet, dass die Zunahme der Kraftmaschinen-Drehzahl durch das ECM 70, die bei Schritt 104 eingeleitet wurde, um zu helfen, die binäre Kupplung 25 zu entlasten, aufgehoben worden ist. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 112 fort, wenn die Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung deaktiviert ist. Das Verfahren 100 schreitet alternativ zu Schritt 111 fort.
Schritt 111 umfasst ein Ermitteln, über das TCM 60, dass die Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) gleich dem kalibrierten Wert (VAL) ist, der, wie oben in Schritt 104 angemerkt, eine Drehzahl ist, die notwendig ist, um zu helfen, die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 zu entlasten. Wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) den kalibrierten Wert noch nicht erreicht hat, kehrt das Verfahren 100 zu Schritt 102 zurück. Ansonsten schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 113 fort.
Bei Schritt 112 ermittelt das TCM 60, ob die Kraftmaschinen-Drehzahl niedriger als die Turbinenrad-Drehzahl ist, d. h. N_E < N_T. Alternativ könnte der gleiche Schritt das Kraftmaschinen-Drehmoment mit dem Turbinenrad-Drehmoment vergleichen. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 116 fort, wenn N_E < N_T. Ansonsten schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 114 fort.
Schritt 113 bringt ein Ausschalten oder Deaktivieren der Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung, d. h. E_R = 0, und dann eine Rückkehr zu Schritt 102 mit sich. Es ist anzumerken, dass beim nächsten Durchlauf, unter der Annahme, dass die Bedingungen von Schritt 102 aktiv bleiben, Schritt 104 nicht ausgeführt wird, wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl (N_E) bereits den kalibrierten Wert (CAL) erreicht hat.
Schritt 114 umfasst ein Ermitteln, dass der 1. Gang noch arretiert ist, und die Kraftmaschinen-Drehzahlanforderung bleibt aus. Das Verfahren 100 kehrt zu Schritt 102 zurück, wenn diese Ermittlung vorgenommen wird. Die Erwartung bei diesem Schritt ist, dass der Betriebsbereich, der benötigt wird, um zu detektieren, dass die binäre Einrichtung (BD) aus ist, noch nicht erreicht worden ist.
Schritt 116 bringt ein Einleiten eines Zählers mit sich (K = K + 1). Das Verfahren 100 schreitet dann zu Schritt 118 fort.
Bei Schritt 118 ermittelt das TCM 60, ob der Zähler von Schritt 116 einen kalibrierten Wert übersteigt, d. h. K > K_CAL. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 120 fort, wenn der Zähler (K) den kalibrierten Wert (K_CAL) erreicht hat. Das Verfahren 100 kehrt zu Schritt 102 zurück, wenn der Zähler (K) den kalibrierten Wert noch nicht erreicht hat.
Bei Schritt 120 kann das TCM 60 eine Steuerungsaktion ausführen, die angibt, dass die binäre Kupplungsbaugruppe 25 von 1 nicht entlastet hat, wenn dies erwartet wird. Zum Beispiel kann ein Diagnosecode (DIAG) oder ein Fehler-Flag auf 1 gesetzt werden (F = 1), was einen derartigen Fehler angibt. Das TCM 60 kann infolge dieses Flags die Ausführung des bei Schritt 102 angeforderten Schaltens verhindern. Das Verfahren 100 kehrt zu Schritt 102 zurück.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine; und eine Getriebebaugruppe, mit: einem feststehenden Element; einer Mehrzahl von Zahnradsätzen; einem Eingangselement, das ständig mit der Kraftmaschine und mit einem von der Mehrzahl von Zahnradsätzen verbunden ist; einer Reibkupplung, die ein Bauteil von einem der Zahnradsätze selektiv mit dem feststehenden Element oder mit einem Bauteil von einem anderen der Zahnradsätze verbindet; einer binäre Kupplungsbaugruppe, die ein Freilaufbauteil, das Drehmoment nur in einer ersten Drehrichtung hält, und eine binäre Einrichtung aufweist, die, wenn sie eingerückt ist, eine Drehung der binären Kupplungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung verhindert, und die zulässt, dass die binäre Kupplungsbaugruppe in der zweiten Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, freiläuft, wenn sie gelöst ist; und einem Getriebesteuerungsmodul (TCM) in Verbindung mit der binären Kupplungsbaugruppe, wobei das TCM einen Prozessor und Speicher umfasst, auf dem Anweisungen zum selektiven Verzögern eines Lösens der binären Kupplungsbaugruppe aufgezeichnet sind, und wobei das Ausführen der Anweisungen von dem Speicher über den Prozessor bewirkt, dass das TCM: ein angefordertes Schalten des Getriebes, das eine Einrückung der Reibkupplung erfordert, detektiert; das Lösen der binären Kupplungsbaugruppe in Ansprechen auf das detektierte angeforderte Schalten befiehlt; einen Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg ermittelt; und das angeforderte Schalten des Getriebes nur dann ausführt, wenn der ermittelte Schlupfbetrag einen kalibrierten Schlupfschwellenwert übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) umfasst, das mit dem TCM in Verbindung steht, wobei das TCM ausgestaltet ist, um ein Kraftmaschinen-Drehzahlanforderungssignal an das ECM zu übertragen, um eine temporäre Zunahme der Kraftmaschinen-Drehzahl von dem ECM in Ansprechen auf das angeforderte Schalten anzufordern, um zu helfen, die binäre Kupplungsbaugruppe zu entlasten.
Fahrzeug nach Anspruch 2, das ferner einen Drehmomentwandler mit einem Turbinenrad umfasst, wobei das TCM programmiert ist, um die Ausführung des angeforderten Schaltens zu verhindern, wenn der ermittelte Schlupfbetrag den kalibrierten Schlupfschwellenwert nicht übersteigt, nachdem die Kraftmaschinen-Drehzahl unter die Turbinenrad-Drehzahl abgenommen hat.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das angeforderte Schalten ein Schalten vom 1. Gang ist, während das Fahrzeug rollt.
Getriebebaugruppe zur Verwendung in einem Fahrzeug, das eine Kraftmaschine aufweist, wobei die Getriebebaugruppe umfasst: ein feststehendes Element; eine Mehrzahl von Zahnradsätzen; ein Eingangselement, das mit der Kraftmaschine verbindbar und ständig mit einem von der Mehrzahl von Zahnradsätzen verbunden ist; eine Reibkupplung, die ein Bauteil von einem der Zahnradsätze selektiv mit dem feststehenden Element oder mit einem Bauteil von einem anderen der Zahnradsätze verbindet; eine binäre Kupplungsbaugruppe, die ein Freilaufbauteil, das Drehmoment nur in einer ersten Drehrichtung hält, und eine binäre Einrichtung aufweist, die, wenn sie eingerückt ist, eine Drehung der binären Kupplungsbaugruppe in einer zweiten Drehrichtung verhindert, und die zulässt, dass die binäre Kupplungsbaugruppe in der zweiten Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, freiläuft, wenn sie gelöst ist; und ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) in Verbindung mit der binären Kupplungsbaugruppe, wobei das TCM einen Prozessor und Speicher umfasst, auf dem Anweisungen zum selektiven Verzögern eines Lösens der binären Kupplungsbaugruppe aufgezeichnet sind, und wobei die Ausführung der Anweisungen von dem Speicher über den Prozessor bewirkt, dass das TCM: ein angefordertes Schalten des Getriebes, das eine Einrückung der Reibkupplung erfordert, detektiert; das Lösen der binären Kupplungsbaugruppe in Ansprechen auf das detektierte angeforderte Schalten befiehlt; einen Schlupfbetrag über die binäre Kupplungsbaugruppe hinweg ermittelt; und das angeforderte Schalten des Getriebes nur dann ausführt, wenn der ermittelte Schlupfbetrag einen kalibrierten Schlupfschwellenwert übersteigt.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 5, wobei das TCM programmiert ist, um ein Kraftmaschinen-Drehzahlanforderungssignal in Ansprechen auf das angeforderte Schalten zu erzeugen, um zu helfen, die binäre Kupplungsbaugruppe zu entlasten.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 5, wobei das angeforderte Schalten ein Schalten vom ersten Gang ist, während das Fahrzeug rollt.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 5, die ferner einen ersten und zweiten Drehzahlsensor umfasst, die auf unterschiedlichen Seiten der binären Kupplungsbaugruppe in Verbindung mit dem TCM angeordnet sind, wobei das TCM ausgestaltet ist, um ein erstes und zweites Drehzahlmaß von dem jeweiligen ersten und zweiten Drehzahlsensor zu empfangen und den Schlupfbetrag als eine Differenz zwischen dem ersten und zweiten Drehzahlmaß zu berechnen.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 5, wobei die binäre Einrichtung eine wählbare Einwegkupplung oder eine Klauenkupplung ist.
Getriebebaugruppe nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Zahnradsätzen einen ersten, zweiten und dritten Zahnradsatz umfasst, wobei die binäre Kupplungsbaugruppe den ersten und zweiten Zahnradsatz selektiv miteinander verbindet, und die Reibkupplung ein Bauteil des ersten oder dritten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet.