DE102014204119A1 - Auf einem getriebeeingangswellendrehmomentsignal basierende automatikgetriebesteuerung - Google Patents

Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Minimierung von Drehmomentstörungen während eine Schalterereignisses für ein Istgetriebeeingangswellendrehmoment der Automatikgetriebesteuerung unter Verwendung eines durch einen Eingangswellendrehmomentsensor erzeugen Getriebeeingangswellensignals. Der Drehmomentsensor führt einer Steuerung ein Signal zu, die das gemessene Getriebeeingangsdrehmoment überwacht. Der Drehmomentsensor kann durch einen Dehnungsmesser, eine piezoelektrische Lastzelle oder einen magneto-elastischen Drehmomentsensor implementiert werden. Das System kann einen Fahrzeugantriebsstrang mit einem Motor, einem über einen Drehmomentwandler mit dem Motor gekoppelten Getriebe, einem mit der Eingangswelle des Getriebes gekoppelten Eingangsdrehmomentsensor und einer Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Motordrehmoment u steuern, um zu bewirken, dass das gemessene Getriebeeingangswellendrehmoment während der Schalterereignisses ein Zielgetriebeeingangswellendrehmoment erreicht.

Description

• Die vorliegende Offenbarung betrifft eine auf einem Getriebeeingangswellendrehmomentsignal basierende Getriebesteuerung für ein Mehrgang-Automatikgetriebe.
• Einen Mehrgang-Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang verwendet mehrere Reibelemente zum automatischen Schalten der Gangstufe. Im Allgemeinen können diese Reibelemente als Drehmoment herstellende Elemente beschrieben werden, obgleich sie häufiger als Kupplungen oder Bremsen bezeichnet werden. Die Reibelemente stellen Kraftflusswege von einer Drehmomentquelle, wie zum Beispiel einem Verbrennungsmotor oder einem Traktionsmotor, zu Fahrzeugantriebsrädern her. Bei der Beschleunigung des Fahrzeugs wird das Gesamtübersetzungsverhältnis, das das Verhältnis einer Getriebeeingangswellendrehzahl zu einer Getriebeausgangswellendrehzahl ist, während des Hochschaltens des Getriebes durch die verschiedenen Übersetzungen bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit für einen gegebenen Fahrpedalwunsch reduziert.
• Bei einem synchronen Hochschalten wird das erste Drehmomentherstellungselement, das auch als lastabgebende Kupplung (OGC – off-going clutch) bezeichnet wird, freigegeben, während ein zweites Drehmomentherstellungselement, das auch als lastannehmende Kupplung (OCC – on-coming clutch) bezeichnet wird, eingerückt wird, um eine Getriebegangstufe zu verkleinern und den Drehmomentflussweg durch das Getriebe zu ändern. Ein typisches Hochschaltereignis ist in eine Vorbereitungsphase, eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase unterteilt. Während der Vorbereitungsphase wird die OCC betätigt, um sie auf ihr Einrücken vorzubereiten, während die OGC-Drehmomenthaltekapazität als Schritt auf ihre Freigabe hin reduziert wird. Während der Drehmomentphase, die als eine Drehmomentübertragung bezeichnet werden kann, wird das OGC-Drehmoment auf einen Wert von null oder auf eine nicht bedeutende Höhe reduziert, um es auf das Ausrücken vorzubereiten. Gleichzeitig wird das OCC-Drehmoment von einer nicht bedeutenden Höhe erhöht, wodurch das Einrücken der OCC gemäß einer herkömmlichen Hochschaltsteuerstrategie eingeleitet wird. Die Steuerung des Einrückens der OCC und des Ausrückens der OGC führt zu einer momentanen Aktivierung von zwei Drehmomentflusswegen durch das Zahnradgetriebe, wodurch verursacht wird, dass die Drehmomentabgabe an der Getriebeausgangswelle vorübergehend abfällt. Dieser Zustand, der als "Drehmomentloch" bezeichnet werden kann, tritt vor dem Ausrücken der OGC auf. Ein Fahrzeuginsasse kann ein "Drehmomentloch" als eine unangenehme Schaltunterbrechung wahrnehmen. Wenn die OCC ausreichend Drehmoment erzeugt, wird die OGC freigegeben, was das Ende der Drehmomentphase und den Beginn der Trägheitsphase markiert. Während der Trägheitsphase wird das Drehmoment der OCC dazu eingestellt, ihre Schlupfdrehzahl auf null zu reduzieren. Wenn die OCC-Schlupdrehzahl null erreicht, dann ist ein Schalterereignis beendet.
• Bei einem synchronen Schalten sollte die Steuerung der OGC-Freigabe mit der OCC-Drehmomenthöhe synchronisiert werden, um ein gleichbleibendes Schaltgefühl zu liefern. Fehlangepasste Steuerzeiten zwischen der OCC und anderen Drehmomenterzeugungsvorrichtungen führen zu einer ungleichmäßigen Schaltqualität oder einer wahrnehmbaren Schaltunterbrechung. Somit besteht eine Notwendigkeit der Bereitstellung eines robusten und systematischen Mittels zur Reduzierung von während eines Hochschaltereignisses von dem Antriebsstrang auf die Fahrzeugkarosserie übertragenen Drehmomentstörungen.
• Ein System und Verfahren zur Reduzierung von Drehmomentstörungen während eine Schalterereignisses für ein gemessenes Getriebeeingangswellendrehmoment der Automatikgetriebesteuerung unter Verwendung eines durch einen Eingangswellendrehmomentsensor erzeugen Getriebeeingangswellensignals. Insbesondere wird das Istgetriebeeingangswellendrehmoment basierend auf dem gemessenen Getriebeeingangsdrehmoment durch Steuerung einer Drehmomentquelle, wie zum Beispiel eines Motordrehmoments, gesteuert oder kompensiert. In der Regel wird das Getriebeeingangsdrehmoment in einem Automatikgetriebe durch eine sich aus der Motordrehmomenteingabe ergebende Drehmomentwandlerausgabe dargestellt. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in verschiedenen Schaltsteueranwendungen verwendet werden, bei denen eine Verbesserung der Schaltqualität erwünscht ist.
• Bei einer Ausführungsform enthält ein Fahrzeugantriebsstrang einen Motor, ein Getriebe mit einer durch einen Drehmomentwandler mit dem Motor gekoppelten Eingangswelle, wobei das Getriebe einen Zahnradsatz, der mehrere Drehmomentflusswege von der Eingangswelle zur Ausgangswelle des Getriebes definiert, und einen mit der Eingangswelle gekoppelten Eingangsdrehmomentsensor hat. Des Weiteren enthält der Fahrzeugantriebsstrang eine Steuerung, die zum Steuern von Motordrehmoment konfiguriert ist, um zu bewirken, dass ein gemessenes Getriebeeingangswellendrehmoment während mindestens eines Teils eines Schalterereignisses, das eine Vorbereitungsphase, eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase enthält, ein Zielgetriebeeingangswellendrehmoment erreicht.
• Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Getriebe Steuern eines Motordrehmoments zum Bewirken, dass ein gemessenes Getriebeeingangswellendrehmoment während eines durch eine Vorbereitungsphase, an die sich eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase anschließen, gekennzeichneten Schalterereignisses ein Zielgetriebeeingangswellendrehmoment erreicht. Das gemessene Getriebeeingangswellendrehmoment kann auf einem durch den Eingangsdrehmomentsensor erzeugten Eingangswellendrehmomentsignal basieren. Der Drehmomentsensor kann durch einen Dehnungsmesser, eine piezoelektrische Lastzelle oder einen magneto-elastischen Drehmomentsensor implementiert werden. Weiterhin kann das Verfahren Steuern eines an eine lastannehmende Kupplung (OCC) während der Vorbereitungsphase des Schalterereignisses angelegten hydraulischen Drucks zur Vorbereitung auf das Einrücken der OCC, Reduzieren der Drehmomentkapazität einer lastabgebende Kupplung (OGC) während der Vorbereitungsphase zur Vorbereitung auf das Ausrücken der OGC und Erhöhen einer Motordrehmomentreserve auf eine vorbestimmte Höhe während der Vorbereitungsphase umfassen. Ausführungsformen können ferner Beenden der Motordrehmomentsteuerung als Reaktion auf das Ende der Drehmomentphase und/oder der Trägheitsphase umfassen.
• Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten verschiedene Vorteile. Beispielsweise reduzieren verschiedene Ausführungsformen von dem Antriebsstrang auf die Fahrzeugkarosserie übertragene Drehmomentstörungen, wodurch die von Fahrern erfahrene unangenehme Schaltunterbrechung reduziert wird. Weiterhin kann die Verwendung des gemessenen Getriebeeingangswellendrehmomentsignals beim Schalten synchron eine koordinierte Drehmomentphasensteuerung und Trägheitsphasensteuerung einer lastannehmenden Kupplung, einer lastabgebenden Kupplung und einer oder mehrerer Eingangsdrehmomentquellen ermöglichen.
• Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht hervor.
• 1 stellt eine schematische Darstellung eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in einer Niedriggangkonfiguration dar;
• 2 stellt eine schematische Darstellung eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in einer Hochgangkonfiguration dar;
• 3 stellt ein Diagramm eines synchronen Hochschaltereignisses gemäß einem Hochschaltsteuerverfahren für ein herkömmliches Getriebe gemäß dem Stand der Technik dar;
• 4 stellt die Beziehung zwischen dem Getriebeausgangswellendrehmoment, dem Getriebeeingangswellendrehmoment und dem Motordrehmoment gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar;
• 5 stellt ein Diagramm von reduzierten Getriebeausgangswellendrehmomentstörungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar; und
• 6 stellt ein Flussdiagramm dar, das einen Steuersequenzvorgang für ein Hochschaltsteuersystem oder -verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
• Wie erforderlich, werden ihren detaillierte Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie er die verschiedenen Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstandsunterschiedlich einsetzen kann.
• Das Schalten eines Mehrgang-Automatikgetriebes wird von dem Betätigen und/oder Freigeben mehrerer Reibelemente (zum Beispiel Scheibenkupplungen, Bandbremsen usw.), die durch Ändern von Zahnradkonfigurationen Drehzahl- und Drehmomentbeziehungen ändern, begleitet. Reibelemente können hydraulisch, mechanisch oder durch andere Strategien unter Verwendung eines oder mehrerer zugehöriger Aktuatoren, die mit einer Steuerung auf Mikroprozessorbasis kommunizieren können, welche eine bestimmte Steuerstrategie basierend auf von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Signalen implementiert, betätigt werden. Eine realisierbare Kombination aus Zahnradkonfigurationen bestimmt eine Gesamtanzahl von Gangsprüngen. Obgleich bei modernen Automatikgetrieben verschiedene Planeten- und Vorgelegewellenradkonfigurationen vorkommen, ist das grundlegende Prinzip der Schaltkinemathek ähnlich.
• Während eines typischen synchronen Hochschaltereignisses von einer Konfiguration mit einem niedrigeren Gang zu einer Konfiguration mit einem höheren Gang werden sowohl die Gangübersetzung (definiert als Drehzahl der Automatikgetriebe-Eingangswelle/Drehzahl der Automatikgetriebe-Ausgangswelle) als auch das Drehmomentverhältnis (definiert als das Drehmoment der Automatikgetriebe-Ausgangswelle/Drehmoment der Automatikgetriebe-Eingangswelle) kleiner. Während des Hochschaltereignisses rückt ein der Konfiguration mit dem niedrigeren Gang zugeordnetes Reibelement (als lastabgebende Kupplung (OGC) bezeichnet) aus, während ein einer Konfiguration mit einem höheren Gang zugeordnetes Reibelement (als eine lastannehmende Kupplung (OCC) bezeichnet) einrückt.
• Nunmehr auf die 1 und 2 Bezug nehmend, werden schematische Darstellungen eines Mehrgang-Automatikgetriebes zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang gezeigt Wie unten ausführlicher erläutert, weiß das Getriebe 10 eine in 1 dargestellte repräsentative Niedriggangkonfiguration und einen 2 dargestellte repräsentative Hochgangkonfiguration auf.
• Obgleich der in den 1 und 2 gezeigte Antriebsstrang einen Drehmomentwandler auf der Drehmomenteingangsseite des Getriebes 10 enthält, können verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auch in einem Hybrid-Antriebsstrang verwendet werden, der zum Beispiel einem Verbrennungsmotor und einen Elektromotor entweder mit oder ohne einen Drehmomentwandler enthält. Bei einer Hybridkonfiguration kann die Energie des Verbrennungsmotors durch die durch den Elektromotor elektrisch erzeugte Energie ergänzt werden. Die in den 1 und 2 dargestellte spezielle Zahnradanordnung kann durch andere Zahnradanordnungen ersetzt werden, die die mehrere Drehmomentflusswege von einer Antriebsquelle (zum Beispiel dem Verbrennungsmotor und/oder Elektromotor) zu einer Ausgangswelle herstellen.
• Der in den 1 und 2 gezeigte Antriebsstrang enthält einen Verbrennungsmotor 11, der durch einen Drehmomentwandler 14 mit einem einfachen Planetenradsatz 12 eines Mehrganggetriebes 10 gekoppelt ist. Der einfache Planetenradsatz 12 enthält ein Hohlrad 15, ein Planetenrad 17 und ein Sonnenrad 16. Drehmoment wird dem Hohlrad 15 durch den Drehmomentwandler zugeführt. Das verankerte Sonnenrad 16 wirkt als eine Reaktionselement bei der Zufuhr von Drehmoment durch einen Planetenträger für die Planetenräder 17, die das Hohlrad 15 und das Sonnenrad 16 in Eingriff nehmen.
• Ein Verbundplanetenradsatz 18 enthält ein Hohlrad 19, das mit einer Ausgangswelle 13 antriebsverbunden ist. Ein Sonnenrad 20 wirkt als ein Drehmomenteingabeelement für den Verbundplanetenradsatz 18. Ein zweites Sonnenrad 21 nimmt lange Planetenräder 22 in Eingriff, die wiederum das Hohlrad 19 und kurze Planetenräder 23 in Eingriff nehmen. Des Weiteren nimmt das Sonnenrad 20 die Planetenräder 23 in Eingriff. Die Planetenräder bilden eine Verbundplanetenradanordnung, die am Träger 24 gestützt wird und durch die Kupplung 25 (d.h. die OGC) gezielt gebremst werden kann. Das Sonnenrad 21 kann durch die Kupplung 26 (d.h. die OCC) gezielt gebremst werden.
• Eine Steuerung 120 kann verschiedene Arten von rechnerlesbaren Speichermedien zum Implementieren von flüchtigem und/oder persistentem Speicher enthalten. Bei der dargestellten Ausführungsform der 1 und 2 enthält die Steuerung 120 einen flüchtigen Direktzugriffsspeicher (RAM) 126 und einen persistenten Erhaltungsspeicher (KAM) 128. Es können auch verschiedene andere Arten von (nicht gezeigten) Speicher oder Speichereinheiten vorgesehen werden, wie zum Beispiel Nurlesespeicher (ROM). Die Steuerung 120 kommuniziert mit einem oder mehreren Sensoren 122 und Aktuatoren 124. Die Sensoren 122 können einen Drucksensor 28 und verschiedene (nicht gezeigte) Drehzahlsensoren umfassen, die verschiedene Signale bereitstellen, welche die Drehzahl von zugehörigen Komponenten anzeigen, wie zum Beispiel die Drehzahl des Motors 11, der Eingangswelle 29 und der Ausgangswelle 13. Die Sensoren 122 umfassen einen Drehmomentsensor 30, der zum Messen des Drehmoments der Eingangswelle 29 positioniert ist. Der Drehmomentsensor 30 kann durch ein auf Dehnungsmessung basierendes System, eine piezoelektrische Lastzelle oder einen magneto-elastischen Drehzahlsensor implementiert werden, wie zum Beispiel in den US-Patenten 6 266 054 ; 6 145 387 , 6 047 605 , 6 553 847 und 6 490 934 ausführlicher beschrieben, auf deren Offenbarungen hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird. Der magneto-elastische Drehzahlsensor ermöglicht genaue Messungen von auf einer Drehwelle ausgeübtem Drehmoment ohne Erfordernis eines physischen Kontakts zwischen dem Magnetflusserfassungselement und der Welle. Es versteht sich, dass der Drehmomentsensor in Abhängigkeit von einer kinematischen Anordnung und von Sensor-Packaging-Überlegungen für ein gegebenes Getriebesystem auf andere Weise als die in den 1 und 2 gezeigte positioniert werden kann, um Hochschaltsteuerverfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu implementieren.
• Die Steuerung 120 kann mit einer (einem) oder mehreren Drehmomentquellen oder -erzeugern, wie zum Beispiel dem Motor 11, kommunizieren und/oder selbige steuern. In Hybridfahrzeuganwendungen können Drehmomentquellen auch einen (nicht gezeigten) Traktionsmotor enthalten, der mit der Steuerung 120 kommuniziert und/oder durch diese gesteuert wird. Verschiedene hierin dargestellte und beschriebene Steuerfunktionen können in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung und Implementierung in einer einzigen Steuerung integriert sein oder können zwischen oder unter mehreren Spezialsteuerungen verteilt sein.
• Die Steuerung 120 wird manchmal zum Beispiel als Motorsteuergerät (ECM – engine control module), Antriebsstrangsteuermodul (PCM – powertrain control modul) oder Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – vehicle systems controller) bezeichnet und enthält einen Mikroprozessor, der mit rechnerlesbaren Speichermedien, die durch den RAM 126 und en KAM 128 repräsentiert werden, kommuniziert. Die rechnerlesbaren Speichermedien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie zum Beispiel PROMs (programmierbare Nurlesespeicher), EPROMs (elektrische PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbare PROMs), Flash-Speicher oder irgendwelche anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von dem Mikroprozessor zur direkten oder indirekten Steuerung des Automatikgetriebes 10 und des Motors 11 verwendet werden.
• Bei einer Ausführungsform enthalten die rechnerlesbaren Speichermedien gespeicherte Daten, die Anweisungen, Software oder Code repräsentieren, die bzw. der durch die Steuerung 120 ausführbar sind bzw. ist, um Hochschaltungen des Automatikgetriebes 10 unter Verwendung der Aktuatoren 124 zum Einrücken und Ausrücken einer oder mehrerer Kupplungen oder Reibelemente 25, 26 als Reaktion auf Signale von einer oder mehreren Sensoren 122 zu steuern. Bei einer Ausführungsform steuert die durch die ausführbare(n) Anweisungen oder Software implementierte Steuerstrategie Motordrehmoment, um zu bewirken, dass ein gemessenes Getriebeeingangswellendrehmoment während eines Schaltereignisses, das eine Vorbereitungsphase und im Anschluss daran eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase enthält, ein Zielgetriebeeingangswellendrehmoment erreicht. Das gemessene Eingangswellendrehmoment kann auf einem durch einen mit einer Eingangswelle des Getriebes gekoppelten Drehmomenteingangssensor erzeugen Eingangswellendrehmomentsignal basieren, wie unten ausführlicher beschrieben.
• Wie gezeigt, weist das Getriebe 10 eine Niedriggangkonfiguration in 1 und eine Hochgangkonfiguration in 2 auf. In der Niedriggangkonfiguration wirkt die OGC 25 als ein Reaktionspunkt für den Verbundplanetenradsatz 18. Der Drehmomentflussweg im Antriebsstrang wird in 1 durch dicke Richtungslinien gezeigt. Drehmoment wird bei Niedriggangbetrieb vom einfachen Planetenradsatz 12 zum Sonnenrad 20 des Verbundplanetenradsatzes 18 übertragen. Das Hohlrad 19 liefert der Ausgangswelle 13 Antriebsmoment.
• Während eines synchronen Hochschaltens von der Niedriggangkonfiguration auf die Hochgangkonfiguration wird die OGC 25 freigegeben und wird die OCC 26 eingerückt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Sonnenrad 21 von der OCC 26 gebremst. Die OCC 26 wirkt als ein Reaktionspunkt für den Verbundplanetenradsatz 18. Während dieses Hochschaltens von einer Niedrig- zu einer Hochgangkonfiguration werden sowohl die Gangübersetzung als auch das Drehmomentverhältnis kleiner.
• In Kürze, 1 stellt das Getriebe 10 in einer Niedriggangkonfiguration mit einem hohen Drehmomentverhältnis dar. In der Niedriggangkonfiguration ist die OCC 26 (d.h. die Kupplung für hohe Gangübersetzungen) ausgerückt und die OGC 25 (d.h. die Kupplung für niedrige Gangübersetzungen) eingerückt. Infolgedessen ist der Träger 24 der Planetenräder 22 des Verbundplanetenradsatzes 18 verankert, wodurch eine Drehmomentübertragung vom Sonnenrad 20 auf die Ausgangswelle 13 bei einem hohen Drehmomentverhältnis gestattet wird. 2 stellt das Getriebe 10 in einer Hochgangkonfiguration mit geringem Drehmomentverhältnis dar. Die OCC 26 ist eingerückt und die OGC 25 ist ausgerückt. Infolgedessen ist das Sonnenrad 20 verankert, wodurch eine Drehmomentübertragung vom Sonnenrad 20 zur Ausgangswelle 13 bei geringem Drehmomentverhältnis gestattet wird. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Motor 11 durch den Drehmomentwandler 14 mit dem Getriebe 10 verbunden. Das Getriebe 10 enthält die Zahnradsätze 12, 18, die mehrere Drehmomentflusswege von der Eingangswelle 29 zur Ausgangswelle 13 definieren. Wie unten ausführlicher beschrieben, steuert die Steuerung 120 das Motordrehmoment, um zu bewirken, dass sich ein gemessenes Getriebeeingangswellendrehmoment während eines Schaltereignisses, das eine Vorbereitungsphase, eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase enthält, einem Soll- oder Zielgetriebeeingangswellendrehmoment annähert.
• Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, wird ein Diagramm eines synchronen Hochschaltereignisses von der Niedriggangkonfiguration zu der Hochgangkonfiguration mit einer konstanten Motordrosselklappeneinstellung gemäß einem herkömmlichen Hochschaltsteuerverfahren gezeigt. Die in 3 aufgetragenen Variablen sind für ein herkömmliches Verfahren zur Steuerung eines synchronen Hochschaltens charakteristisch. Die in 3 dargestellte Hochschaltsteuerung nach dem Stand der Technik wird bezüglich der schematischen Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs gemäß Ausführungsformen der in den 1 und 2 dargestellten vorliegenden Offenbarung beschrieben
• Das synchrone Hochschaltereignis von 3 ist in drei Phasen unterteilt: eine Vorbereitungsphase 31; eine Drehmomentphase 32 und eine Trägheitsphase 33. Die Drehmomentphase 32 ist eine Zeitdauer, während der die Drehmomentkapazität der OGC 25 dahingehend gesteuert wird, sich auf einen Wert von null für ihr Ausrücken zu verringern. Die Vorbereitungsphase 31 ist eine Zeitdauer vor der Drehmomentphase 32. Die Trägheitsphase 33 ist eine Zeitdauer, während der die OGC 25 nach der Drehmomentphase 32 zu rutschen beginnt. Während der Vorbereitungsphase 31 wird die Drehmomentkapazität der OGC 25 durch Verringern des an ihren Aktuator angelegten Hydraulikdrucks (P_OGC) 35 zur Vorbereitung auf ihre Freigabe reduziert, wie bei 34 gezeigt. Die OGC 25 hält jedoch genug Drehmomentkapazität, so dass sie zu diesem Zeitpunkt nicht rutscht, wie bei 36 gezeigt. Gleichzeitig wird der hydraulische Steuerdruck (P_OCC) bei 37 erhöht, um den Aktuator der OCC 26 zu betätigen, ohne dass eine bedeutende Drehmomentkapazität angenommen wird, um sie auf ihr Einrücken vorzubereiten.
• Die Drehmomentphase 32 beginnt zu einem anfänglichen Anstiegszeitpunkt (t_OCC) 38, wenn die OCC-Drehmomentkapazität (T_OCC) zuzunehmen beginnt. Zu Beginn der Anstiegszeit kann der OCC-Aktuator immer noch einen Ölfilm zwischen den Kupplungsplatten ohne erkennbare Änderung des P_OCC-Profils 39 zusammendrücken. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die OCC durch Flüssigkeitsscherung zwischen Kupplungsplatten ein bedeutendes Drehmoment erzeugen kann, sogar bevor ihr Aktuator vollständig betätigt worden ist. Es ist bekannt, dass dieses viskose Drehmoment aufgrund mehrerer Faktoren, wie zum Beispiel der Reibeigenschaften der Kupplungsplatten und des Getriebefluids, der Temperatur usw., bezüglich des P_OCC stark nichtlinear ist. Demgemäß ist es schwierig t_OCC basierend auf den Messungen von P_OCC genau zu detektieren. Während der Drehmomentphase 32 wird T_OGC ohne Rutschen weiter reduziert 40, wobei der Planetenradsatz in der Niedriggangkonfiguration gehalten wird. Jedoch reduziert die zunehmende T_OCC 41 den Nettodrehmomentfluss im Zahnradsatz. Infolgedessen fällt das Ausgangswellendrehmoment (T_OS) während der Drehmomentphase bedeutend, wodurch das so genannte Drehmomentloch 42 erzeugt wird. Ein großes Drehmomentloch kann durch einen Fahrzeuginsassen als eine unangenehme Schaltunterbrechung wahrgenommen werden.
• Die Drehmomentphase endet, und somit beginnt die Trägheitsphase, wenn die OGC bei 43 zu rutschen beginnt (OGC-Rutschen in der Figur nicht gezeigt). Es sei darauf hingewiesen, dass es der OGC gestattet werden kann, zu rutschen, bevor T_OGC bei 43 null erreicht, wenn die auf die OGC ausgeübte Last ihre Drehmomenthaltekapazität T_OGC.übersteigt. Während der Trägheitsphase 33 nimmt die OGC-Schlupdrehzahl zu, während die OCC-Schlupdrehzahl auf null abnimmt 44. Die Motordrehzahl fällt 45 bei Änderungen der Planetengetriebekonfiguration. Während der Trägheitsphase 33 wird das Ausgangswellendrehmoment in erster Linie durch T_OCC beeinflusst. Dies bewirkt, dass das Ausgangswellendrehmoment schnell auf die Höhe 46 bewegt, die T_OCC 47 zu Beginn der Trägheitsphase entspricht.
• Figur zeigt weiterhin reduziertes Motordrehmoment (T_ENG) 48 während der Trägheitsphase. Dies ist auf Abschneiden des Drehmoments mittels Motorzündzeitpunktsteuerung gemäß einer üblichen Praxis beim herkömmlichen Schaltsteuerverfahren, wodurch der OCC ermöglicht wird, ohne Erfordernis einer übermäßigen Drehmomentkapazität innerhalb einer Zielzeit einzurücken, zurückzuführen. Wenn die OCC ihr Einrücken beendet, oder wenn ihre Schlupdrehzahl null wird 49, endet die Trägheitsphase 33. Das Abschneiden des Motordrehmoments ist bei 50 beseitigt, und T_OS bewegt sich auf die Höhe 51, die einer gegebenen Motordrehmomenthöhe 52 entspricht.
• Nunmehr 4 Bezug nehmend, wird die Beziehung zwischen dem Getriebeausgangswellendrehmoment, dem Getriebeeingangswellendrehmoment und dem Motordrehmoment gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezüglich Grundlinienverhalten (in den gestrichelten Linien 161, 162, 163 dargestellt) gemäß der Hochschaltsteuerung nach dem Stand der Technik gezeigt. 4 zeigt, dass die Getriebeausgangswellendrehmomenthöhen 101, 142 und 144 mit entsprechenden Getriebeeingangswellendrehmomenthöhen 102, 148 bzw. 150 variieren. Ferner können die Getriebeeingangswellendrehmomenthöhen 102, 148 und 150 durch Steuerung entsprechender Motordrehmoment Höhen 103, 154 bzw. 152 eingestellt werden. Die gemessenen Getriebeeingangswellendrehmomenthöhen können unter Verwendung verschiedener Verfahren, wie zum Beispiel einem durch einen Eingangswellendrehmomentsensor erzeugten Eingangswellendrehmomentsignal, aber nicht darauf beschränkt, bestimmt werden. Durch Steuerung des ist Getriebeeingangsdrehmoments können von Fahrzeuginsassen wahrgenommene Ausgangswellendrehmomentstörungen eliminiert oder wesentlich reduziert werden.
• Nunmehr auf 5 Bezug nehmend, wird ein Diagramm reduzierter Getriebeausgangswellendrehmomentstörungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gezeigt Die Ausgangswellendrehmomentstörungen können durch Motordrehmomentsteuerung reduziert werden. Wie in 5 gezeigt, stellen das Ausgangswellendrehmoment 203 und das entsprechende Motordrehmomentprofil 212 die Drehmomentausgabe ohne Verwendung von hierin offenbarten Motorsteuerverfahren dar. Das Ausgangswellendrehmoment 201 und das entsprechende Motordrehmomentprofil 207 stellen währenddessen die sich aus der Motordrehmomentsteuerung unter Verwendung des Eingangswellendrehmomentsignals 202 ergebende Drehmomentausgabe dar. Das die Motordrehmomentsteuerung 207 verwendende Ausgangswellendrehmoment 201 weist im Vergleich zu dem keine Motordrehmomentsteuerung verwendenden Ausgangswellendrehmoment 203 eine relativ geringe Drehmomentstörung auf.
• Des Weiteren kann der Startzeitpunkt der Drehmomentübertragungsphase anhand einer Neigungsänderung oder eines Ausfalls nach oben 204 beim Eingangswellendrehmomentsignal 202 detektiert werden. Nach Detektieren des Starts der Drehmomentübertragungsphase wird das Motordrehmoment 205 unter Verwendung des an die Getriebeeingangswelle angelegten, anhand des Eingangswellendrehmomentsignals 202, das durch einen Eingangswellendrehmomentsensor erzeugt werden kann, gemessenen Istdrehmoments gesteuert. Das Zieleingangswellendrehmomentprofil kann unter Verwendung des Übersetzungsverhältnisses (Eingangswellendrehzahl/Ausgangswellendrehzahl) anhand eines Sollausgangswellendrehmomentprofils berechnet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform würde das Sollausgangswellendrehmoment ein lineares Profil ohne Schwankung 206 sein. Bei einigen Anwendungen kann das Sollausgangswellendrehmoment jedoch eine andere Form haben, um zum Beispiel Gleichförmigkeit aller Schalterereignisse zu erreichen oder unterschiedliche Schaltbedingungen auszugleichen.
• Das Motordrehmoment 205 kann während der Drehmomentübertragungsphase angehoben werden 207, um eine Zielhöhe des Eingangswellendrehmoments 213 zu erreichen. Das Motordrehmoment 205 kann beschnitten werden 208, um ein übermäßiges Eingangswellendrehmoment, das möglicherweise Schwankungsmoduserregung oder größere Drehmomentstörungen verursacht, zu vermeiden. Das Motordrehmoment 205 kann dazu eingestellt werden 209, während der Trägheitsphase das Zieleingangswellendrehmoment 214 zu erreichen. Das gesteuerte Motordrehmoment 209 hat eine andere Form und Größe als das Motordrehmoment 210, das die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Motorsteuerverfahren nicht verwendet, um eine Zieleingangsdrehmomenthöhe zu erreichen. Infolgedessen zeigt das Eingangswellendrehmomentsignal 214 auch eine andere Form verglichen mit dem während eines herkömmlichen Schaltens erzeugten Eingangswellensignal 211.
• Nunmehr auf 6 Bezug nehmend, werden ein System und ein Verfahren zur Steuerung von Motordrehmoment zur Minimierung von Drehmomentstörungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Wie für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, können die in 6 dargestellten Funktionen in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung und Implementierung durch Software und/oder Hardware durchgeführt werden. In Abhängigkeit von der bestimmten Verarbeitungsstrategie, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interrupt-gesteuert usw., können die verschiedenen Funktionen in einer anderen Ordnung oder Folge durchgeführt werden als in der 6 dargestellt. Ebenso kann/können ein/eine oder mehrere Schritte oder Funktionen unter bestimmten Betriebsbedingungen oder bei bestimmten Anwendungen wiederholt durchgeführt werden, parallel durchgeführt werden und/oder weggelassen werden obgleich dies nicht explizit dargestellt wird. Bei einer Ausführungsform werden die dargestellten Funktionen in erster Linie durch Software, Anweisungen oder einen Code implementiert, der in einem rechnerlesbaren Speichermedium gespeichert ist und durch einen oder mehrere auf einem Mikroprozessor basierende Rechner oder Steuerungen zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt wird.
• Insbesondere auf 6 Bezug nehmend, leitet eine Antriebsstrangsteuerung ein Schalterereignis ein, das den Start der Vorbereitungsphase (d.h. Einstellung i = 0) definiert, wie in Bock 301 gezeigt. Dann bereitet die Steuerung die OCC durch Erhöhen des Hydraulikdrucks zum OCC-Aktuator (P_OCC) zum Einrücken vor, wie in Block 302 gezeigt, während sie die OGC-Drehmomentkapazität ohne Rutschen und Einstellen der Motordrehmomentreserve reduziert, wie in Block 303 gezeigt. Dann misst ein Eingangsdrehmomentsensor das Getriebe Eingangsdrehmoment T_IN(t_i) beim Steuerzeitschritt i oder zum Zeitpunkt t_i, wie in Block 304 gezeigt, und der Eingangsdrehmomentsensor liefert ein entsprechendes Eingangsdrehmomentsignal zur Steuerung. Bei den Blöcken 305 und 306 bestimmt die Steuerung das Ende der Vorbereitungsphase und den Start der Drehmomentphase. Die Steuerung iteriert die Regelschleife beginnend von Block 306, wie bei 314 gezeigt, bis die Vorbereitungsphase endet und die Drehmomentphase beginnt.
• Bei Beginn der Drehmomentphase leitet die Steuerung bei Block 307 die Motordrehmomentsteuerung ein (d.h. Einstellung j = 0) und misst das ist Getriebeeingangsdrehmoment T_IN(t_j) beim Steuerzeit Schritt j oder zum Zeitpunkt t_j, wie in Block 308 gezeigt. Dann erzeugt die Steuerung ein Zieleingangswellendrehmomentprofil T_{IN_TARGET}, basierend auf einem Sollausgangswellendrehmomentprofil unter Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses (zum Beispiel Eingangswellendrehzahl/Ausgangswellendrehzahl). Nach der Erzeugung des Zieleingangswellendrehmoment Profils berechnet die Steuerung die Differenz zwischen dem Ist- und dem Zieleingangswellendrehmoment (ΔT_IN(t_j)) zur Steuerzeit t_j, wie in Block 309 zeigt. Ferner steuert die Steuerung das Motordrehmoment und/oder kompensiert dieses, um die Differenz zwischen dem Ist- und dem Zieleingangswellendrehmomentprofil zu reduzieren, wie in Block 310 gezeigt. Die Steuerung iteriert die Regelschleife beginnend von Block 311, wie bei 316 gezeigt, bis die Drehmomentphase, die Trägheitsphase und/oder das Schalterereignis endet. Wenn die Drehmomentphase, die Trägheitsphase und/oder der Schalterereignis bei Block 311 endet/enden, stoppt die Steuerung die Motordrehmomentsteuerung für das Schalterereignis und geht zu Normalbetrieb zurück, wie in Block 312 gezeigt.
• Somit reduzieren Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung vom Antriebsstrang auf die Fahrzeugkarosserie übertragene Drehmomentstörungen, wodurch die von Fahrern erfahrene unangenehme Schaltunterbrechung reduziert wird. Die Verwendung des gemessenen Getriebeeingangswellendrehmomentsignals ermöglicht eine koordinierte Drehmomentphasensteuerung und Trägheitsphasensteuerung einer lastannehmenden Kupplung, einer lastabgebenden Kupplung und von einer oder mehreren Eingangsdrehmomentquelle(n) auf synchronisiert Weise beim Schalten zur Verbesserung von Schaltqualität und -gleichförmigkeit.
• Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die in der vorliegenden Offenbarung dargestellten und besprochenen genauen Schaltsteuerungsverfahren beschränkt ist, sondern dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit einem herkömmlichen Schaltsteuerverfahren zur Einstellung von OCC-Kupplungsteuerparametern während der Vorbereitungsphase durch eine geschlossene Regelschleife, eine offene Regelschleife oder einem adaptiven Schema zum Ausgleichen der Reduzierung von Drehmomentstörungen mit erwünschter Schaltqualität und erwünschten Fahrverhaltenzielen, kombiniert werden kann.
• Obgleich beispielhafte Ausführungsformen oben beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden. Obgleich die beste Durchführungsweise ausführlich beschrieben worden ist, werden Fachleute verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche erkennen. Wie dem Fachmann bekannt ist, wurden verschiedene Ausführungsformen zwar hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als gegenüber anderen Ausführungsformen des Stands der Technik Vorteile bietend oder bevorzugt beschrieben, jedoch können zwischen einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Systemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Zu diesen Merkmalen gehören unter anderem: Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. Die hier besprochenen Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder als Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
• Bezugszeichenliste
• Fig. 1

11

MOTOR

14

DREHMOMENTW.

15

HOHLR. NR. 1

16

SONNENR. NR. 1

17

PLANETENR. NR. 1

19

HOHLR. NR. 2

20

SONNENR. NR. 3

21

SONNENR. NR. 2

22

PLANETENR. NR. 2

23

PLANETENR. NR. 3

24

TRÄGER

28

DRUCKSENSOR

120

STEUERUNG

122

SENSOREN

124

AKTUATOREN

120

STEUERUNG

Fig. 2

11

MOTOR

14

DREHMOMENTW.

15

HOHLR. NR. 1

16

SONNENR. NR. 1

17

PLANETENR. NR. 1

19

HOHLR. NR. 2

20

SONNENR. NR. 3

21

SONNENR. NR. 2

22

PLANETENR. NR. 2

23

PLANETENR. NR. 3

24

TRÄGER

28

DRUCKSENSOR

120

STEUERUNG

122

SENSOREN

124

AKTUATOREN

120

STEUERUNG

Fig. 6

N

NEIN

301

START VON VORBEREITUNGSPHASE: i = 0 EINSTELLEN

302

HYDRAULIKDRUCK P_OCC ZUR BETÄTIGUNG DES OCC-AKTUATORS STEUERN

303

OGC-DREHMOMENTKAPAZITÄT UND MOTORDREHMOMENTRESERVE STEUERN

304

EINGANGSDREHMOMENT T_IN(ti) BEI ZEITSCHRITT tj, MESSEN

305

START VON DREHMOMENTPHASE DETEKTIEREN

306

DREHMOMENTPHASE?

307

MOTORDREHMOMENTSTEUERUNG EINLEITEN: j = 0 EINSTELLEN

308

EINGANGSDREHMOMENT T_IN(tj) = BEI ZEITSCHRITT tj MESSEN

309

ΔT_IN(tj) = (T_{IN_ACTUAL}(tj) – T_{IN_TARGET}(tj) BERECHNEN

310

MOTORDREHMOMENT ZUR MINIMIERUNG VON ΔT_IN(tj) EINSTELLEN

311

DREHMOMENTPHASE, TRÄGHEITSPHASE ODER SCHALTENDE?

312

MOTORDREHMOMENTSTEUERUNG

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 6266054 [0023]
• US 6145387 [0023]
• US 6047605 [0023]
• US 6553847 [0023]
• US 6490934 [0023]

Claims (9)

1. Fahrzeugantriebsstrang, umfassend: einen Motor; ein Getriebe mit einer durch einen Drehmomentwandler mit dem Motor gekoppelten Eingangswelle, wobei das Getriebe einen Zahnradsatz aufweist, der mehrere Drehmomentflusswege von der Eingangswelle zu einer Ausgangswelle des Getriebes definiert; einen mit der Eingangswelle gekoppelten Eingangsdrehmomentsensor; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Motordrehmoment während einer Drehmomentphase eines Getriebeschalterereignisses zu steuern, um zu bewirken, dass sich ein gemessenes Getriebeeingangswellendrehmoment während der Schalterereignisses einem Zielgetriebeeingangswellendrehmoment annähert.
2. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Zielgetriebeeingangswellendrehmoment auf einem Sollausgangswellendrehmoment basiert.
3. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 2, wobei das Sollausgangswellendrehmoment anhand einer Eingangswellendrehzahl und einer Ausgangswellendrehzahl des Getriebes berechnet wird.
4. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 2, wobei das Sollausgangswellendrehmoment auf einer Fahrpedalstellung basiert.
5. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 2, wobei das Sollausgangswellendrehmoment auf einer zur Verfügung stehenden Motordrehmoment Reserve basiert.
6. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das gemessene Getriebeeingangswellendrehmoment auf einem durch den Eingangsdrehmomentsensor erzeugten Eingangswellendrehmomentsignal basiert.
7. Fahrzeug Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Eingangsdrehmomentsensor eine Dehnungsmesser und/oder eine piezoelektrische Lastzelle und/oder einen magneto-elastischen Drehmomentsensor umfasst.
8. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung das Motordrehmoment basierend auf einer Differenz zwischen dem gemessenen Getriebeeingangsdrehmoment und dem Zielgetriebeeingangsdrehmoment steuert.
9. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, während der Vorbereitungsphase der Schalterereignisses den an eine lastannehmende Kupplung (OCC) angelegten hydraulischen Druck zur Vorbereitung auf das Einrücken der OCC zu steuern, die Drehmomentkapazität einer lastabgebenden Kupplung (OGC) zur Vorbereitung auf das Ausrücken der OGC zu reduzieren und eine Motordrehmomentreserve auf eine vorbestimmte Höhe zu erhöhen.

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