DE102015116592B4

DE102015116592B4 - Steuerung eines getriebesperrventils

Info

Publication number: DE102015116592B4
Application number: DE102015116592.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander P. McDonnell; Kendrick Morrison; Cory LaRoche; Derek Kinch; John Armstead; Pramod Kumar Jain; Brian Michael O'Neil
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2023-08-03
Anticipated expiration: 2035-10-01
Also published as: MX366963B; CN105485328A; MX2015013877A; US20160097448A1; DE102015116592A1; CN105485328B; US9353853B2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Übergangs eines Sperrventils (28) von einem gesperrten Zustand in einen entsperrten Zustand, wobei das Verfahren umfasst:im gesperrten Zustand einen ersten Druckwert anzuweisen, der größer ist als ein Sperrdruck (102), so dass ein Leitungsdruck an eine hydraulisch betätigte Getriebekupplung geliefert wird; undin Reaktion auf einen Solldruckwert, der höher ist als ein oberer Schwellwert (110),Anweisen eines zweiten Druckwerts, der niedriger ist als der obere Schwellwert (110), um die Bewegung eines Sperrventilschiebers zu beschleunigen, undwährend sich der Sperrventilschieber in eine entsperrte Position bewegt, Erhöhen des angewiesenen Drucks von dem zweiten Druckwert auf den Solldruckwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Feld der Automatikgetriebesteuerungen. Spezieller betrifft die Offenbarung die Steuerung eines Sperrventils während eines Entsperrvorgangs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Automatikgetriebe stellt verschiedene Kraftflusswege mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen bereit, indem eine Reihe von Schaltelementen selektiv ein- und ausgerückt wird. Die Schaltelemente weisen Reibungskupplungen auf. Die Drehmomentkapazität jeder Reibungskupplung wird basierend auf einem Signal von einer Getriebesteuerung bestimmt. Beispielsweise kann eine Steuerung den Druck der Hydraulikflüssigkeit in einem bestimmten Durchgang, als Schaltleitung bezeichnet, variieren. Flüssigkeit aus der Schaltleitung kann in eine Kolbenbetätigungskammer einer Kupplung geleitet werden und den Kolben veranlassen, in Relation zum Flüssigkeitsdruck eine Kraft auszuüben. Die Kraft des Kolbens kann Reibplatten zwischen Trennplatten quetschen, um eine Drehmomentkapazität einer Kupplung herzustellen.
Hydraulikflüssigkeit kann von einer motorgetriebenen Pumpe, einer elektrischen Pumpe, einem Druckspeicher oder anderen Mitteln an eine Leitungsdruckschaltleitung des Getriebeventilkörpers geliefert werden. Der Druck wird oft durch ein Reglerventil oder durch Einstellen der Verdrängungsleistung der Pumpe auf einen Leitungsdruck geregelt. Verschiedene Schaltleitungen im Ventilkörper werden mithilfe von Drucksteuerventilen mit Flüssigkeit unter gesteuerten Drücken, die niedriger sind als der Leitungsdruck, versorgt.
Manchmal wird ein Sperrventil zwischen ein Drucksteuerventil und eine entsprechende Kupplungsbetätigungsschaltleitung geschaltet. Das Sperrventil erzeugt eine nichtlineare Beziehung zwischen dem Kupplungsbetätigungsdruck und dem gesteuerten Druck. Wenn der gesteuerte Druck niedriger ist als ein Sperrdruck, leitet das Sperrventil Fluss aus der Schaltleitung mit gesteuertem Druck in die Kupplungsbetätigungsschaltleitung. Dies wird als entsperrter Zustand bezeichnet. Wenn der gesteuerte Druck den Sperrdruck übersteigt, leitet das Sperrventil Fluss aus der Leitungsdruckschaltleitung in die Kupplungsbetätigungsschaltleitung. Dies wird als gesperrter Zustand bezeichnet. Das Sperrventil erlaubt eine niedrige Kupplungsverstärkung für eine exaktere Steuerung des Kupplungsbetätigungsdrucks im entsperrten Zustand, während es im gesperrten Zustand den vollen Leitungsdruck zulässt.
Wenn sich das Getriebe in einem stabilen Übersetzungsverhältnis befindet, werden die Kupplungsbetätigungsschaltleitungen für die eingerückten Kupplungen jede mit einem ausreichend hohen Druck versorgt, so dass die Kupplungsmomentkapazität das von der Kupplung übertragene Drehmoment übertrifft. Dies kann erreicht werden, indem ein Druck angewiesen wird, der hoch genug ist, um in den gesperrten Zustand überzugehen. Wenn die Steuerung bestimmt, dass eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses erforderlich ist, führt die Steuerung einen Gangwechsel aus, indem sie ein Schaltelement, ein so genanntes Abschaltelement, ausrückt und ein anderes Schaltelement, ein so genanntes Zuschaltelement, einrückt. Damit dieser Gangwechsel für die Fahrzeuginsassen möglichst sanft erfolgt, ist es wichtig, dass die Drehmomentkapazität des Zuschaltelements und die Drehmomentkapazität des Abschaltelements in Bezug aufeinander und in Bezug auf das Motordrehmoment koordiniert werden. Wenn beispielsweise die Abschaltkupplung zu früh freigegeben wird, fällt das Abtriebsmoment zu stark ab und erhöht sich die Motordrehzahl. Dieses Phänomen wird als „Aufheulen“ bezeichnet. Wenn andererseits das Abschaltelement zu spät freigegeben wird, hindern die beiden Schaltelemente einander und das Abtriebsmoment fällt übermäßig stark ab. Dieses Phänomen wird als „Stockung“ bezeichnet. Um die Drehmomentkapazität des Abschaltelements aktiv zu steuern, muss das Sperrventil im entsperrten Zustand sein. Falls das Sperrventil für das Abschaltelement zuvor im gesperrten Zustand war, muss ein Zustandsübergang erfolgen, bevor die Steuerung den Gangwechsel ausführen kann. DE 10 2010 017 085 A1 offenbart ein System zum Regeln eines einem Getriebesteuerelement zugeführten Drucks. DE 10 2012 215 283 A1 offenbart ein Einrastventil zum Betätigen eines Getriebesteuerelements.
KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein Getriebe weist ein Sperrventil auf, das dafür ausgelegt ist, basierend auf einem Signal von einer Steuerung druckbeaufschlagte Flüssigkeit an eine Kupplungsbetätigungskammer zu liefern. Das Sperrventil weist eine Bohrung mit einem Auslassport, der in Fluidverbindung mit der Kupplungsbetätigungskammer steht, einen Leitungsdruckport, der mit Flüssigkeit bei Leitungsdruck versorgt wird, und einen Steuerdruckport, der mit Flüssigkeit bei einem von der Steuerung angewiesenen Druck versorgt wird, auf. Der Auslassport kann zwischen dem Leitungsdruckport und dem Steuerdruckport liegen und von diesen durch Bohrungsstege getrennt sein. Ein Schieber gleitet in der Bohrung zwischen einer gesperrten Position und einer entsperrten Position. Der Schieber kann drei Schieberstege aufweisen, so dass der Leitungsdruckport zwischen dem ersten und dem zweiten Steg liegt und der Steuerdruckport zwischen dem zweiten und dem dritten Steg liegt. Der dritte Steg kann einen größeren Durchmesser haben als der erste und der zweite Steg, so dass der Druck zwischen dem zweiten und dem dritten Steg den Schieber in die gesperrte Position vorspannt. Das Sperrventil kann auch eine Rückstellfeder aufweisen, die den Schieber in die entsperrte Position vorspannt.
Die Steuerung ist dafür programmiert, bei Entsperrereignissen den Steuerdruck in einer Art und Weise anzuweisen, die vom Getriebeeingangsmoment abhängt. Bei einem ersten Getriebeeingangsmoment, das relativ hoch ist, ist die Steuerung dafür programmiert, den Druck auf einen Wert niedriger als ein Kupplungsbetätigungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf zu verhindern, um ein erstes Entsperrereignis zu initiieren, und danach, während sich der Schieber in die entsperrte Position bewegt, den Steuerdruck auf einen ersten Wert zu erhöhen, um Kupplungsschlupf zu vermeiden. Wenn das Getriebeeingangsmoment unter einem oberen Schwellwert liegt, kann die Steuerung dafür programmiert sein, den Druck monoton auf einen Solldruck zu reduzieren. Bei gemäßigten Getriebeeingangsmomenten kann, zwischen einem unteren Schwellwert und dem oberen Schwellwert, die Steuerung den Druck in einem einzigen Schritt verringern. Bei niedrigen Getriebeeingangsmomenten, unterhalb des unteren Schwellwerts, kann die Steuerung den Druck auf einen Zwischenwert reduzieren und ihn danach noch einmal auf den Sollwert reduzieren, nachdem sich der Schieber in die entsperrte Position bewegt hat.
Figurenliste

ist eine schematische Darstellung eines hydraulischen Getriebesteuerungssystems.
ist ein Querschnitt einer beispielhaften Getriebekupplung.
ist ein Querschnitt eines Sperrventils in einer entsperrten Position.
ist ein Querschnitt des Sperrventils von in einer gesperrten Position.
ist ein Querschnitt des Sperrventils von in einer neutralen Übergangsposition.
ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Übergangs eines Sperrventils aus der gesperrten Position von in die entsperrte Position von bei verschiedenen Getriebeeingangsmomenten veranschaulicht.
ist ein Graph, der einen Übergang mithilfe des Verfahrens von bei einem relativ hohen Getriebeeingangsmoment zeigt.
ist ein Graph, der einen Übergang mithilfe des Verfahrens von bei einem gemäßigten Getriebeeingangsmoment zeigt.
ist ein Graph, der einen Übergang mithilfe des Verfahrens von bei einem relativ niedrigen Getriebeeingangsmoment zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische, hier offenbarte strukturelle und funktionale Einzelheiten nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen. Wie ein durchschnittlicher Fachmann verstehen wird, sind verschiedene unter Bezugnahme auf irgendeine der Abbildungen veranschaulichte und beschriebene Merkmale kombinierbar mit Merkmalen, die in einer oder mehreren anderen Abbildungen veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen ergeben repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die im Einklang mit dieser Offenbarung stehen, könnten jedoch für besondere Anwendungen oder Implementierungen gewünscht werden.
veranschaulicht ein hydraulisches Steuerungssystem für ein Getriebe. In dieser Abbildung zeigen fett gedruckte Linien den Fluss von mechanischer Kraft, durchgehende Linien zeigen den Fluss von Hydraulikflüssigkeit und gestrichelte Linien zeigen den Fluss von Signalen. Der Motor liefert Leistung an den Eingang von Getriebe 12. Das Getriebe 12 passt die Drehzahl und das Drehmoment den Anforderungen des Fahrzeugs an und liefert Kraft an eine Abtriebswelle. Ein Teil der Motorleistung wird an eine Förderpumpe 14 umgeleitet, die Flüssigkeit aus einem Sumpf 16 ansaugt und diese an das Hydrauliksteuerungssystem liefert. Ein Reglerventil 18 steuert den Flüssigkeitsdruck von der Pumpe zu einer Leitungsdruckschaltleitung 20. Eine Steuerung 22 kann den Druck in der Leitungsdruckschaltleitung variieren, indem sie ein Steuerungssignal an das Reglerventil sendet.
Das Steuerungssystem weist eine Anzahl von Drucksteuerventilen 24 auf. Beispielsweise kann ein Drucksteuerventil 24 für jedes Reibungselement im Getriebe 12 vorhanden sein. Jedes Drucksteuerventil 24 stellt den Druck in einer entsprechenden Schaltleitung mit gesteuertem Druck 26 gemäß einem Signal von der Steuerung 22 ein. In jedem Drucksteuerventil 24 bewegt sich ein Schieber in einer Bohrung, um die Größe einer Restriktion zwischen der Leitungsdruckschaltleitung und der Schaltleitung mit gesteuertem Druck zu variieren. Die Steuerung liefert einen elektrischen Strom einer Größe proportional zum gewünschten Druck an einen Magneten. Der Magnet übt eine Kraft, die proportional zum Strom ist, am Schieber aus und drückt den Schieber in eine Richtung, die tendenziell die Restriktion vergrößert. Die Schaltleitung mit gesteuertem Druck wirkt auf eine Schieberfläche und drückt den Schieber in die entgegengesetzte Richtung, wobei der Fluss tendenziell gehemmt wird. Der Schieber erreicht eine Gleichgewichtsposition, an der die Kräfte ausgeglichen sind und bei der der gesteuerte Druck proportional zum Strom ist. Der Proportionaliätskoeffizient, die so genannte Verstärkung, wird durch die Magneteigenschaften und den Aufbau des Drucksteuerventils bestimmt.
Einige oder alle Drucksteuerventile 24 können entsprechenden Sperrventilen 28 zugeordnet sein. Im stabilen Zustand leitet das Sperrventil Flüssigkeit entweder aus der Leitungsdruckschaltleitung 20 oder der Schaltleitung mit gesteuertem Druck 26 in eine entsprechende Kupplungsbetätigungsschaltleitung 30. Speziell führt, wenn der Steuerdruck unter einem Sperrwert liegt, das Sperrventil den Steuerdruck der Kupplungsbetätigungsschaltleitung zu, und wenn der Steuerdruck über dem Sperrwert liegt, führt das Sperrventil der Kupplungsbetätigungsschaltleitung Leitungsdruck zu. Die Drucksteuerventile 24 und Sperrventile können auch eine Ausstoßschaltleitung 32 verwenden, die Flüssigkeit mit sehr niedrigem Druck in den Sumpf 16 zurückführt. Andere Fließwege der Flüssigkeit zurück in den Sumpf 16 wurden in aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
veranschaulicht eine beispielhafte Reibungskupplung oder Bremse, die im Getriebe 12 zum Einsatz kommen kann. Die Kupplung umfasst ein Gehäuse 40 und eine Anlagefläche 42. Im Fall einer Bremse kann Gehäuse 40 in das Getriebegehäuse integriert sein. Andernfalls kann Gehäuse 40 an einer rotierenden Getriebekomponente befestigt sein. Die Anlagefläche 42 ist typischerweise an einer rotierenden Getriebekomponente befestigt. Eine Gruppe von Reibplatten 44 ist mit dem Hub verzahnt und mit einer Reihe von Trennplatten 46 verschachtelt, die mit dem Gehäuse verzahnt sind. Ein Kolben 48 ist dafür ausgelegt, innerhalb des Gehäuses verschoben zu werden. Wenn druckbeaufschlagte Flüssigkeit über die Kupplungsbetätigungsschaltleitung 30 in die Betätigungskammer 50 geleitet wird, wird der Kolben 48 nach rechts gedrückt und quetscht dabei die Reibplatten 44 zwischen den Trennplatten 46, um Drehmoment zwischen dem Gehäuse 40 und der Anlagefläche 42 zu übertragen. Wenn der Flüssigkeitsdruck vermindert wird, drückt die Rückstellfeder 52 den Kolben zurück.
Die Drehmomentkapazität der Kupplung wird, neben anderen Parametern, durch den Druck in der Kupplungsbetätigungskammer bestimmt. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Anlagefläche 42 von derjenigen des Gehäuses 40 verschieden ist, befindet sich die Kupplung im Schlupfzustand. Im Schlupfzustand wird Drehmoment gleich der Drehmomentkapazität der Kupplung von der schnelleren Komponente auf die langsamere Komponente übertragen. Wenn die Drehzahlen gleich sind, verhält sich das übertragene Drehmoment proportional zum Getriebeeingangsmoment. Das Verhältnis vom Kupplungsmoment zum Getriebeeingangsmoment ist abhängig von der Ganganordnung und der gewählten Übersetzung. Falls das übertragene Drehmoment die Drehmomentkapazität der Kupplung übersteigt, geht die Kupplung in einen Schlupfzustand über.
zeigt ein Sperrventil in einem entsperrten Zustand. Das Entsperrventil weist ein Gehäuse 60 mit einer ersten Bohrung 62 und einer zweiten Bohrung 64 auf. Die beiden Bohrungen sind konzentrisch. Die zweite Bohrung 64 hat einen größeren Durchmesser als die erste Bohrung 62. Eine Reihe von Gehäusestegen 66, 68, 70 und 72 in Gehäuse 60 definieren eine Anzahl von Öffnungen, so genannten Ports. Ein erster Port 74 ist mit der Schaltleitung mit gesteuertem Druck verbunden. Ein zweiter Port 76 ist mit der Kupplungsbetätigungsschaltleitung verbunden. Ein dritter Port 78 ist mit der Leitungsdruckschaltleitung verbunden. Ein vierter Port 80 und ein fünfter Port 82 sind beide mit nicht druckführenden Schaltleitungen verbunden, die Flüssigkeit in das Getriebegehäuse ausstoßen.
Ein Schieber weist eine Mittelachse 84 auf, an der der erste Schiebersteg 86, der zweite Schiebersteg 88 und der dritte Schiebersteg 90 befestigt sind. Der Schieber kann auf vielfältige Art und Weise hergestellt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf maschinelle Herstellung aus einem gängigen Feststoff oder Ausbildung aus einem Metallpulver. Der erste Schiebersteg 86 und der zweite Schiebersteg 88 haben Durchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser der ersten Bohrung 62, so dass der Schieber frei in der Bohrung gleiten kann, wobei die Schieberstege gleichzeitig eine effektive Flüssigkeitsdichtung gegen die Bohrung erzeugen. Ähnlich weist der dritte Schiebersteg 90 einen Durchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser der zweiten Bohrung 64 auf. Der Schieber und eine Feder 92 werden in das Gehäuse eingeschoben, und danach wird der Deckel 94 am Gehäuse angebracht. Die Feder 92 spannt den Schieber zum linken Ende des Gehäuses hin vor.
Eine erste Kammer 96 ist zwischen dem Gehäuse 60, dem ersten Schiebersteg 86 und dem zweiten Schiebersteg 88 ausgebildet. Im entsperrten Zustand, der in gezeigt ist, ist die erste Kammer nur durch Port 78 zur Leitungsdruckschaltleitung offen. Da der erste und der zweite Schiebersteg dieselbe Fläche haben, übt der Druck in der ersten Kammer keine Nettokraft auf den Schieber aus. Eine zweite Kammer 98 ist zwischen dem Gehäuse 60, dem zweiten Schiebersteg 88 und dem dritten Schiebersteg 90 ausgebildet. Im entsperrten Zustand, der in gezeigt ist, ist die zweite Kammer sowohl durch Port 74 zur Schaltleitung mit gesteuertem Druck als auch durch Port 76 zur Kupplungsbetätigungsschaltleitung offen. Flüssigkeit fließt von Port 74 zu Port 76 durch die Kammer 98 mit unbedeutendem Druckabfall. Da die Fläche des dritten Schieberstegs 90 größer ist als die Fläche des zweiten Schieberstegs 88, übt der Druck in der zweiten Kammer eine Kraft auf den Schieber aus und drückt den Schieber nach rechts. Im entsperrten Zustand in ist diese Kraft kleiner als die Kraft, die von der Feder 92 ausgeübt wird, sodass der Schieber an der linken Seite des Gehäuses bleibt. Der Flüssigkeitsdruck an beiden Enden des Schiebers ist unbedeutend, daher kann die auf die Enden des Schiebers ausgeübte Nettoflüssigkeitskraft vernachlässigt werden.
veranschaulicht das Sperrventil im gesperrten Zustand. Im gesperrten Zustand ist die erste Kammer 96 sowohl zur Leitungsdruckschaltleitung durch Port 78 als auch zur Kupplungsbetätigungsschaltleitung durch Port 76 offen. Flüssigkeit fließt von Port 78 zu Port 76 durch Kammer 96 mit unbedeutendem Druckabfall und maximiert die Drehmomentkapazität der Kupplung. Im gesperrten Zustand ist die zweite Kammer 98 nur durch Port 74 zur Schaltleitung mit gesteuertem Druck offen. Im gesperrten Zustand generiert der Druck in Kammer 98 eine ausreichend große Nettokraft, um die von Feder 92 ausgeübte Kraft zu überwinden und den Schieber zum rechten Ende des Gehäuses zu drücken.
veranschaulicht das Sperrventil in einem Übergangszustand zwischen dem gesperrten und dem entsperrten Zustand. In einigen Ausführungsformen kann Steg 88 geringfügig breiter sein als der Kupplungszuführport 76, so dass der Kupplungszuführport sowohl gegen die Leitungsdruckschaltleitung als auch gegen die Schaltleitung mit gesteuertem Druck abgedichtet ist. In anderen Ausführungsformen kann Steg 88 geringfügig schmaler als der Kupplungszuführport 76 sein, so dass der Kupplungszuführport sowohl für die Leitungsdruckschaltleitung als auch für die Schaltleitung mit gesteuertem Druck offen ist, wenngleich die Kanäle sehr eng wären.
Der Schieber bewegt sich von der gesperrten Position von in die entsperrte Position von , sobald der angewiesene Druck für ausreichend lange Zeit niedriger ist als der Sperrdruck. Wenn allerdings der angewiesene Druck nur geringfügig niedriger ist als der Sperrdruck, kann der Übergang in den entsperrten Zustand übermäßig lange Zeit in Anspruch nehmen. Die Steuerung kann nicht beginnen, die Abschaltkupplung freizugeben, solange nicht das entsprechende Sperrventil in der entsperrten Position ist. Daher muss die Steuerung warten, bevor sie mit der Ausführung des Gangwechsels beginnen kann, was Unzufriedenheit des Fahrers bewirkt.
Der Schieber weist eine nicht zu vernachlässigende Trägheit auf, sowohl aufgrund seiner eigenen Masse als auch aufgrund der Masse der Flüssigkeit, die in den Hydraulikschaltleitungen 80 und 82 bewegt werden muss, um eine Bewegung des Schiebers zu erlauben. Falls der angewiesene Druck nur geringfügig niedriger ist als der Sperrdruck, dann ist die Nettokraft auf den Schieber gering, und die Beschleunigung des Schiebers in die entsperrte Position ist gering, was die Geschwindigkeit der Bewegung des Schiebers in die entsperrte Position beschränkt. Weiterhin fließt, sobald die Kupplungszuführschaltleitung 76 zur Kammer 98 offen ist, zuvor mit Leitungsdruck beaufschlagte Flüssigkeit in die Kammer 98, wodurch der Druck in Kammer 98 erhöht und der Schieber verlangsamt wird. Falls die Länge des Schieberstegs 88 geringer ist als die Länge von Port 76, wird es eine Zeitdauer geben, während der Flüssigkeit aus der Leitungsdruckschaltleitung in die Kammer 98 fließt, wodurch der Druck der Kammer 98 über den angewiesenen Druck angehoben und der Schieber verlangsamt wird. Falls andererseits die Länge des Schieberstegs 88 größer ist als die Länge von Port 76, dann wird es eine Zeitdauer geben, während der die Kupplungszuführschaltleitung weder mit der Leitungsdruckschaltleitung noch mit der Schaltleitung mit gesteuertem Druck verbunden ist. Falls es in der Kupplungszuführschaltleitung ein Leck gibt, kann der Druck in der Kupplungszuführschaltleitung auf weniger als den angewiesenen Druck abfallen. Falls der Druck zu sehr abfällt, kann die Kupplungskapazität abnehmen, so dass die Kupplung zu schleifen beginnt. Dann kann die Kupplung wieder sperren, gerade wenn die Steuerung bereit ist, sie in kontrollierter Weise freizugeben. Fahrzeuginsassen können die resultierende Drehmomentstörung bemerken und darüber verärgert sein.
Um lange Übergänge in den entsperrten Zustand zu vermeiden, muss der angewiesene Druck wesentlich niedriger sein als der Sperrdruck, so dass die Schieberbeschleunigung hoch ist und sich der Schieber schnell über den neutralen Zustand hinweg bewegt. Der maximale Druck, bei dem das System in der Lage sein muss, den Kupplungsbetätigungsdruck zu modulieren, wird durch die maximale Drehmomentkapazität der Kupplung während eines Gangwechsels vorgegeben. Das Sperrventil kann mit einem Sperrdruck konstruiert sein, der wesentlich über diesem Wert liegt. Dies erfordert jedoch, dass das Drucksteuerventil 24 dafür ausgelegt ist, sogar noch höhere Drücke bereitzustellen, um das Sperren zu erreichen. Wenn das Drucksteuerventil 24 dafür ausgelegt wird, höhere Drücke zu erzielen, reduziert sich die Genauigkeit, mit der es den Druck steuern kann. Alternativ kann ein schnelleres Entsperren erreicht werden, indem kurzzeitig ein erheblich unter dem Solldruck liegender Druck angewiesen wird, um den Schieber zu beschleunigen, und dann der angewiesene Druck wieder auf den Solldruck erhöht wird, unmittelbar bevor der Schieber die neutrale Position passiert. Die Trägheit des Schiebers trägt ihn schnell über die neutrale Position hinweg in den entsperrten Zustand. Mit diesem überarbeiteten Steuerungsverfahren kann das Sperrventil mit einem Sperrdruck konstruiert werden, der nur geringfügig höher ist als der maximale Druck, bei dem das System in der Lage sein muss, den Kupplungsbetätigungsdruck zu modulieren.
Das Anweisen eines zu niedrigen Drucks während eines Übergangs vom gesperrten in den entsperrten Zustand kann ebenfalls zu unerwünschtem Verhalten führen. Das dynamische Verhalten des Drucksteuerventils 24 kann bewirken, dass der gesteuerte Druck nach einer abrupten Reduzierung des Druckbefehls zeitweilig unter den angewiesenen Druck fällt (Unterschreiten). Zur Erinnerung: Im stabilen Zustand erreicht ein Schieber im Drucksteuerventil 24 eine Gleichgewichtsposition, bei der die Kraft eines Magneten durch eine Hydraulikkraft ausgeglichen wird, die durch den gesteuerten Druck erzeugt wird. Die Größe einer Restriktion zwischen der Leitungsdruckschaltleitung 20 und der Schaltleitung mit gesteuertem Druck 26 variiert basierend auf der Position des Schiebers. Bei der Gleichgewichtsposition stellt die Restriktion den nötigen Druckabfall her, so dass sich die Kräfte ausgleichen. Die erforderliche Größe der Restriktion und daher die erforderliche Schieberposition hängt von der Flussrate durch die Restriktion ab, die wiederum von der Flussrate in der Schaltleitung mit gesteuertem Druck abhängt. Wenn die Magnetkraft plötzlich reduziert wird, beschleunigt der Schieber in der Richtung, die die Größe der Restriktion verringert, um den angewiesenen Druck zu senken. Allerdings kann die eigene Trägheit den Schieber über den neuen Gleichgewichtspunkt hinaustragen. Infolgedessen kann der Druck in der Schaltleitung mit gesteuertem Druck 26 unter den angewiesenen Wert fallen und dann um den angewiesenen Wert herum schwanken, bis sich der Schieber in der neuen Gleichgewichtsposition einpendelt.
Das dynamische Verhalten des Sperrventils 28 kann die Neigung zum Unterschreiten des angewiesenen Drucks noch verschärfen. Wenn sich der Schieber des Sperrventils in die entsperrte Position bewegt, nimmt das Volumen der Kammer 98 ab. Dies reduziert die Flussrate in der Schaltleitung mit gesteuertem Druck 26. Bei der niedrigeren Flussrate sucht der Schieber des Drucksteuerventils 24 eine Position, an der die Restriktion sehr klein ist. Danach, wenn die Kammer 98 sich zu Port 76 öffnet, beginnt Flüssigkeit in die Kupplungsbetätigungsschaltleitung 30 zu fließen, was die Flussrate durch die Schaltleitung mit gesteuertem Druck 26 erhöht. Die erhöhte Flussrate durch die sehr kleine Restriktion erzeugt vorübergehend einen starken Druckabfall und einen niedrigen angewiesenen Druck. Selbst bei einer vorübergehenden Unterschreitung kann die Kupplung kurz rutschen und so eine ärgerliche Drehmomentstörung erzeugen. Um Unterschreitungen zu vermeiden, kann für den Steuerdruck während des Übergangs ein Zwischenwert angewiesen werden und dann auf den Sollwert gesenkt werden, sobald der Schieber in die entsperrte Position verschoben ist.
ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, einen Übergang zum Entsperren derart zu steuern, dass eine Getriebekupplung in kontrollierter Weise während einer Getriebeschaltung freigegeben werden kann. Die , und zeigen Entsperrereignisse gemäß dem Verfahren von bei hohem, gemäßigtem bzw. niedrigem Getriebeeingangsmoment. Im Anfangszustand 100 ist die Kupplung eingerückt, und das Sperrventil befindet sich in der Sperrposition. Wie in den gezeigt, wird der angewiesene Steuerdruck bei einem Druck höher als der Sperrdruck 102 des Sperrventils gehalten. Wenn ein Gangwechsel geplant ist, der das Freigeben einer Kupplung erforderte, wird ein Solldruck bei 104 basierend auf dem Getriebeeingangsmoment und dem Gangstatus berechnet. Das Getriebeeingangsmoment und der Gangstatus bestimmen den Druck, bei dem die Kupplung beginnen würde zu rutschen 106. Der Solldruck wird so gewählt, dass genügend Marge über den Schlupfdruck hinaus vorgesehen ist, um Schlupf zu verhindern, jedoch auch eine ausreichend kleine Marge, um einen schnellen Übergang zu kontrolliertem Schlupf vorzubereiten.
Bei 108 wird der Solldruck mit einem oberen Druckschwellwert 110 verglichen. Falls der Solldruck höher ist als der obere Schwellwert, verwendet die Steuerung die beschleunigte Entsperrprozedur, die in dargestellt ist. Bei 112 wird für den Steuerdruck ein Wert angewiesen, der niedriger als der obere Schwellwert 110 und auch niedriger als der Druck ist, der erforderlich ist, um ein Kupplungsschlupf zu verhindern 106. Da der Steuerdruck wesentlich niedriger ist als der Sperrdruck, beschleunigt der Schieber sehr schnell in Richtung der entsperrten Position. Bei 114 wird der Steuerdruck für eine vorab festgelegte Zeitdauer gehalten. Die Zeitdauer ist derart abgestimmt, dass der Schieber Zeit hat, um auf eine ausreichende Geschwindigkeit zu beschleunigen, die ihn über die neutrale Position hinausträgt, jedoch noch nicht die entsperrte Position erreichen lässt. Diese Zeitdauer kann zwischen 20 ms und 100 ms betragen. Bei 116 wird für den Steuerdruck der Solldruck angewiesen. Bei 118 wartet die Steuerung lange genug, dass der Schieber die entsperrte Position erreichen kann. Schließlich wird, bei 120, der Steuerdruck graduell reduziert. Sobald die Kupplung zu rutschen beginnt, kann der Steuerdruck in einem geschlossenen Steuerkreis so gesteuert werden, dass ein gewünschtes Maß an Kupplungsschlupf bewirkt wird. Sowie die Drehmomentkapazität der Zuschaltkupplung zunimmt, ist fortschreitend weniger Steuerdruck auf die Abschaltkupplung erforderlich, um den gewünschten Grad an Schlupf aufrechtzuerhalten.
Falls der Solldruck niedriger ist als der obere Schwellwert 106, wird bei 122 der Solldruck mit einem unteren Schwellwert 124 verglichen. Falls der Solldruck niedriger ist als der untere Schwellwert, verwendet die Steuerung die direkte Entsperrprozedur, die in veranschaulicht ist. Bei 126 wird der Steuerdruck in einem einzigen Schritt auf den Solldruck angewiesen. Bei 128 wartet die Steuerung lange genug, dass der Schieber die entsperrte Position erreichen kann. Schließlich wird, bei 120, der Steuerdruck graduell reduziert, um die Kupplung wie oben beschrieben freizugeben.
Falls der Solldruck niedriger ist als der untere Schwellwert, verwendet die Steuerung die Prozedur zum Vermeiden von Unterschreitungen, die in veranschaulicht ist. Bei 130 wird für den Steuerdruck ein Zwischenwert angewiesen. Bei 132 wird der Steuerdruck für eine vorab festgelegte Zeitdauer gehalten, die ausreicht, dass der Schieber die entsperrte Position erreichen kann. Bei 134 wird der Steuerdruck weiter auf den Solldruck reduziert. Schließlich wird, bei 120, der Steuerdruck graduell reduziert, um die Kupplung wie oben beschrieben freizugeben.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche abgedeckt werden. Beispielsweise sind, auch wenn bestimmte Parameter als kalibrierbare Konstanten beschrieben werden, adaptive Verfahren zum dynamischen Einstellen dieser Parameter während des Betriebs möglich. Die in dieser Spezifikation verwendeten Ausdrücke sind lediglich Ausdrücke beschreibender Art und beinhalten keinerlei Einschränkung. Es ist einzusehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und Schutzbereich der Offenbarung zu verlassen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die hier nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt werden. Auch wenn verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen gemäß dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften hätten beschrieben werden können, erkennen Durchschnittsfachleute, dass ein(e) oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften enthalten sein können, um erwünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der jeweiligen Anwendung und Implementierung abhängen. Als solche befinden sich Ausführungsformen, die als in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften weniger wünschenswert gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen gemäß dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Übergangs eines Sperrventils (28) von einem gesperrten Zustand in einen entsperrten Zustand, wobei das Verfahren umfasst: im gesperrten Zustand einen ersten Druckwert anzuweisen, der größer ist als ein Sperrdruck (102), so dass ein Leitungsdruck an eine hydraulisch betätigte Getriebekupplung geliefert wird; und in Reaktion auf einen Solldruckwert, der höher ist als ein oberer Schwellwert (110), Anweisen eines zweiten Druckwerts, der niedriger ist als der obere Schwellwert (110), um die Bewegung eines Sperrventilschiebers zu beschleunigen, und während sich der Sperrventilschieber in eine entsperrte Position bewegt, Erhöhen des angewiesenen Drucks von dem zweiten Druckwert auf den Solldruckwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der angewiesene Druck für eine vorab festgelegte Zeit zwischen 20 ms und 100 ms bei dem zweiten Druck gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend, in Reaktion darauf, dass der Solldruckwert niedriger ist als ein unterer Schwellwert (124), einen dritten Druckwert zwischen dem unteren Schwellwert (124) und dem oberen Schwellwert (110) anzuweisen, um den Schieber in die entsperrte Position zu bewegen, ohne den Solldruck zu unterschreiten; und nachdem der entsperrte Zustand hergestellt ist, den angewiesenen Druck auf den Solldruckwert zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, in Reaktion darauf, dass der Solldruckwert zwischen dem unteren Schwellwert (124) und dem oberen Schwellwert (110) liegt, den angewiesenen Druck in einem einzigen Schritt vom ersten Druckwert auf den Solldruckwert zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Solldruck auf einem Getriebeeingangsmoment und einem Gangstatus des Getriebes (12) basiert, so dass das Liefern des Solldrucks an die Getriebekupplung Kupplungsschlupf verhindert.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, den angewiesenen Druck graduell zu reduzieren, um einen kontrollierten Kupplungsschlupf zu initiieren.
Verfahren zum Steuern einer Getriebekupplung über ein Sperrventil (28), umfassend: bei einem ersten Getriebeeingangsmoment einen Steuerdruck auf einen Wert niedriger als ein Kupplungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf bei dem ersten Getriebeeingangsmoment zu verhindern, um ein erstes Entsperrereignis zu initiieren; und während sich der Sperrventilschieber während eines ersten Entsperrereignisses in eine entsperrte Position bewegt, den Steuerdruck auf einen ersten Wert zu erhöhen, um Kupplungsschlupf zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: bei einem zweiten Getriebeeingangsmoment niedriger als das erste Getriebeeingangsmoment den Steuerdruck monoton auf einen zweiten Wert niedriger als der erste Wert und höher als ein Kupplungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf bei dem zweiten Getriebeeingangsmoment zu verhindern, um ein zweites Entsperrereignis zu initiieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das zweite Entsperren initiiert wird, indem der Steuerdruck in einem einzigen Schritt direkt auf den zweiten Wert reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: bei einem dritten Getriebeeingangsmoment niedriger als das zweite Getriebeeingangsmoment, den Steuerdruck auf einen Zwischenwert zu reduzieren, bis der Sperrventilschieber die entsperrte Position erreicht, und dann den Steuerdruck auf einen dritten Wert niedriger als der zweite Wert und höher als ein Kupplungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf bei dem dritten Getriebeeingangsmoment zu verhindern.
Getriebe (12), umfassend: eine Kupplung mit einer Betätigungskammer (50); ein Sperrventil (28) mit einer Bohrung, die einen Auslassport in Fluidverbindung mit der Betätigungskammer (50) definiert, einen Leitungsdruckport (78) und einen Steuerdruckport (74) und einen Schieber, der dafür ausgelegt ist, in der Bohrung zwischen einer gesperrten Position und einer entsperrten Position zu gleiten; und eine Steuerung (22), die dafür programmiert ist bei einem ersten Getriebeeingangsmoment einen Druck am Steuerdruckport (74) auf einen Wert niedriger als ein Kupplungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf bei dem ersten Getriebeeingangsmoment zu verhindern, um ein erstes Entsperrereignis zu initiieren; und während sich der Schieber während des ersten Entsperrereignisses in die entsperrte Position bewegt, den Steuerdruck auf einen ersten Wert zu erhöhen, um Kupplungsschlupf zu verhindern.
Getriebe (12) nach Anspruch 11, wobei der Auslassport zwischen dem Leitungsdruckport und dem Steuerdruckport liegt und vom Leitungsdruckport (78) und vom Steuerdruckport (74) durch Bohrungsstege getrennt ist; und der Schieber einen ersten (86), zweiten (88) und dritten (90) Schiebersteg aufweist, die so angeordnet sind, dass der Leitungsdruckport (78) zwischen dem ersten Schiebersteg (86) und dem zweiten Schiebersteg (88) liegt und der Steuerdruckport (74) zwischen dem zweiten Schiebersteg (88) und dem dritten Schiebersteg (90) liegt.
Getriebe (12) nach Anspruch 12, wobei der dritte Schiebersteg (90) einen Durchmesser hat, der größer ist als ein Durchmesser des zweiten Schieberstegs (88), so dass der Druck zwischen dem zweiten Steg (88) und dem dritten Steg (90) den Schieber in die gesperrte Position vorspannt.
Getriebe (12) nach Anspruch 13, ferner eine Feder (92) umfassend, die den Schieber in die entsperrte Position vorspannt.
Getriebe (12) nach Anspruch 11, wobei die Steuerung (22) ferner dafür programmiert ist, bei einem zweiten Getriebeeingangsmoment monoton den Steuerdruck auf einen zweiten Wert niedriger als der erste Wert und höher als ein Kupplungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf bei dem zweiten Getriebeeingangsmoment zu verhindern, um ein zweites Entsperrereignis zu initieren.
Getriebe (12) nach Anspruch 15, wobei das zweite Entsperren initiiert wird, indem der Steuerdruck in einem einzigen Schritt direkt auf den zweiten Wert reduziert wird.
Getriebe (12) nach Anspruch 15, wobei die Steuerung (22) ferner dafür programmiert ist, bei einem dritten Getriebeeingangsmoment niedriger als das zweite Getriebeeingangsmoment den Steuerdruck auf einen Zwischenwert zu reduzieren, bis der Schieber die entsperrte Position erreicht, und dann den Steuerdruck auf einen dritten Wert niedriger als der zweite Wert und höher als ein Kupplungsdruck zu reduzieren, der nötig ist, um Kupplungsschlupf bei dem dritten Getriebeeingangsmoment zu verhindern.