DE102016104942A1

DE102016104942A1 - Hydraulisches Steuersystem für Getriebe

Info

Publication number: DE102016104942A1
Application number: DE102016104942.5A
Authority: DE
Inventors: Derek Kinch
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-09-29
Also published as: MX2016003834A; CN106015637A; CN106015637B; US20160281861A1; US9683666B2

Abstract

Ein Automatikgetriebe verwendet sechs Schaltelemente, die in Viererkombinationen angewendet werden, um zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zu bilden. Das Automatikgetriebe verwendet ein hydraulisches Steuersystem, um ein Eingreifen der sechs Elemente zu steuern, das Eingreifen einer Drehmomentwandler-Bypasskupplung zu steuern, das Eingreifen einer Parksperre zu steuern und Flüssigkeit für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und zur Schmierung bereitzustellen. Die Parksperre wird als Reaktion auf das Eingreifen von zwei der sechs Schaltelemente gelöst und verbleibt als Reaktion auf das Eingreifen anderer Schaltelemente gelöst. Ein einzelnes Ventil steuert mehrere verschiedene Funktionen, die dem Zweiwege-Drehmomentwandler zugeordnet sind. Mit Druck beaufschlagte Flüssigkeit wird von einer motorbetriebenen Verstellpumpe sowie einer Elektropumpe bereitgestellt. Ein Prioritätsventil verringert Schmierströmung, wenn andere Flüssigkeitsanforderungen wie vom Pumpenverdrängung-Steuerkreis angezeigt hoch sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Gebiet hydraulischer Steuersysteme für Automatikgetriebe von Motorfahrzeugen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele Fahrzeuge werden innerhalb einer großen Bandbreite an Fahrzeuggeschwindigkeiten einschließlich sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsbewegungen verwendet. Manche Motortypen sind jedoch nur innerhalb eines engen Bereiches an Drehzahlen fähig, effizient zu arbeiten. Dementsprechend werden häufig Getriebe verwendet, die fähig sind, bei verschiedenen Drehzahlverhältnissen Kraft effizient zu übertragen. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten wird das Getriebe in der Regel mit einem hohen Drehzahlverhältnis betrieben, so dass das Motordrehmoment im Sinne einer verbesserten Beschleunigung vervielfacht wird. Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht der Betrieb des Getriebes bei einem niedrigen Drehzahlverhältnis eine Motordrehzahl, die mit ruhiger, treibstoff-effizienter Fahrweise assoziiert wird. In der Regel verfügt ein Getriebe über ein Gehäuse, das an der Fahrzeugstruktur montiert ist, eine von einer Motorkurbelwelle betriebene Eingangswelle und eine Abtriebswelle, die die Fahrzeugräder antreibt, was oftmals über eine Differentialbaugruppe geschieht, die es ermöglicht, dass bei einem Abbiegen des Fahrzeugs das linke und rechte Rad mit leicht unterschiedlichen Drehzahlen rotieren.
Stufenwechselgetriebe sind in der Lage, Kraft über verschiedene Kraftflusspfade zu übertragen, die jeweils einem anderen Drehzahlverhältnis zugeordnet sind. Ein bestimmter Kraftflusspfad wird durch das Eingreifen bestimmter Schaltelemente wie Schaltkupplungen oder Bremsen gebildet. Das Umschalten von einem Übersetzungsverhältnis zu einem anderen umfasst eine Änderung dessen, welche Schaltelemente in Eingriff stehen. Bei vielen Getrieben wird die Drehmomentkapazität jedes Schaltelements durch das Leiten von Flüssigkeit zu den Schaltelementen unter einem gesteuerten Druck gesteuert. Eine Steuervorrichtung stellt den Druck ein, indem sie elektrische Signale an einen Ventilkörper sendet.
Neben dem Steuern der Drehmomentkapazität der Schaltelemente stellt der Ventilkörper Flüssigkeiten für andere Zwecke bereit. Diese schließen das Bereitstellen von Flüssigkeit zum Schmieren und das Bereitstellen von Flüssigkeit für einen Drehmomentwandler ein. Die Flüssigkeit absorbiert Wärme, die durch Reibung innerhalb des Getriebes generiert wird. Um die Temperatur der Getriebeflüssigkeit zu regeln, wird die Flüssigkeit durch einen Wärmetauscher geleitet.
Üblicherweise wird die Flüssigkeit unter Druck gesetzt und durch eine motorbetriebene Pumpe zirkuliert. Bei einigen Fahrzeugen schaltet sich jedoch der Motor automatisch ab, wenn keine Kraft notwendig ist, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Einige der von der Flüssigkeit bereitgestellten Funktionen müssen während dieser Zeitspannen aufrechterhalten werden.
Ist ein Fahrzeug abgestellt, kann das Getriebe eine Parksperre zuschalten, die die Getriebewelle stationär hält, um zu verhindern, dass das Fahrzeug rollt. Das Parksystem ist ausgelegt, um zugeschaltet zu bleiben, ohne Energie während ausgedehnter unbeaufsichtigter Zeitspannen zu verbrauchen. Normalerweise wird die Parksperre zugeschaltet, wenn der Fahrer Parken auswählt, und löst sich, wenn der Fahrer eine andere Option wie Rückwärts, Leerlauf, Fahren oder Niedrig wählt. Es gibt jedoch einige Zustände, bei denen das Getriebe die Wahl des Fahrers außer Kraft setzen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein Getriebe enthält eine Zweiwege-Drehmomentwandlerbaugruppe, die durch ein einziges Regelventil gesteuert wird. Der Zweiwege-Drehmomentwandler enthält eine hydrodynamische Kammerflüssigkeitskupplung, die Flüssigkeit aus einem Lösekreis zieht und Flüssigkeit an einen Anwendungskreis abgibt, wenn der Lösekreisdruck den Anwendungskreisdruck übersteigt. Wenn der Anwendungskreisdruck den Lösekreisdruck übersteigt, überträgt eine Bypasskupplung Drehmoment mit einer Drehmomentkapazität basierend auf der Druckdifferenz. Das einzige Regelventil steuert mehrere Funktionen basierend auf dem Druck in einem Steuerkreis. Im geöffneten Zustand wird Flüssigkeit von einer Pumpe zu dem Wandler-Lösekreis geleitet, und Flüssigkeit wird von dem Wandler-Anwendungskreis zu einem Schmierkreis geleitet. In einem verriegelten oder schlupfenden Zustand wird Flüssigkeit mit einem Druck zum Wandler-Anwendungskreis geleitet, der auf dem Druck im Steuerkreis basiert, wird Flüssigkeit von der Pumpe zum Schmierkreis geleitet und wird Flüssigkeit aus dem Wandler-Lösekreis abgegeben. Ein Prioritätsventil kann als Reaktion darauf, dass eine Strömungsanforderung die Pumpenkapazität übersteigt, Strömung zum Schmierkreis verringern. Das einzige Regelventil kann so ausgelegt sein, dass ein Fehlerzustand eines hängengebliebenen Ventils zu einer Zunahme des hydrodynamischen K-Faktors führt. Eine Steuerung kann den K-Faktor überwachen und auf eine unerwartete Zunahme der Wandlerzustandsänderung durch Ansteuern einer Rückführung in den vorherigen Zustand reagieren.
Ein Drehmomentwandler-Regelventil enthält ein Gehäuse und einen Schieber, der zum Verschieben im Gehäuse konfiguriert ist. Das Gehäuse definiert mehrere Anschlüsse, die einen Druckversorgungsanschluss, einen ersten Betätigungsanschluss, einen ersten Ablass, einen Löseanschluss, einen Speiseanschluss, einen Schmieranschluss, einen zweiten Betätigungsanschluss und einen Steueranschluss umfassen. Der Schieber weist vier Stege auf, die drei Kammern definieren. Die Kammern verbinden fluidisch verschiedene Anschlüsse in Abhängigkeit von der Position des Schiebers im Gehäuse. Eine Feder spannt den Schieber zu einem Ende des Gehäuses vor, so dass ein erster der vier Stege den Druckversorgungsanschluss und den ersten Betätigungsanschluss blockiert, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem Speiseanschluss verbindet und die dritte Kammer den Schmieranschluss fluidisch mit dem zweiten Betätigungsanschluss verbindet. Druck im Steueranschluss spannt den Schieber zum gegenüberliegenden Ende des Gehäuses vor, so dass die erste Kammer den Druckversorgungsanschluss fluidisch mit dem ersten Betätigungsanschluss verbindet, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem Ablass verbindet, die dritte Kammer den Speiseanschluss fluidisch mit dem Schmieranschluss verbindet und ein vierter der vier Stege den zweiten Betätigungsanschluss blockiert. In einer Zwischenstellung, die einem hängengebliebenen Ventil entspricht, verbindet die erste Kammer fluidisch den ersten Betätigungsanschluss mit dem ersten Ablass, verbindet die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit einem zweiten Ablass und verbindet die dritte Kammer fluidisch den Speiseanschluss mit dem Schmieranschluss.
Ein Verfahren steuert ein Getriebe, das einen Zweiwege-Drehmomentwandler und ein einziges Regelventil aufweist, das dazu konfiguriert ist, die Strömung zwischen Druckversorgungs-, Betätigungs-, Löse-, Speise- und Schmierhydraulikkreisen zu steuern. Das Verfahren umfasst Ansteuern einer Änderung von einem ersten Drehmomentwandlerzustand in einen zweiten Drehmomentwandlerzustand und als Reaktion auf eine Zunahme eines K-Faktors nach der Ansteuerung zum Zustandswechsel das Ansteuern einer Rückführung in den ersten Zustand. Der erste Zustand kann ein geöffneter Zustand sein, und der zweite Zustand kann ein verriegelter Zustand sein. Als Alternative dazu kann der erste Zustand ein verriegelter Zustand sein und der zweite Zustand ein geöffneter Zustand sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Prinzipskizze eines Getriebesystems.
2 ist eine Prinzipskizze einer Getriebeverzahnungsanordnung, die für das Zahnradgetriebe des Getriebesystems aus 1 geeignet ist.
3 ist eine Prinzipskizze auf hoher Ebene eines hydraulischen Steuersystems, das für die Verwendung mit dem Getriebesystem aus 1 geeignet ist.
4 ist eine Prinzipskizze eines Flüssigkeitsvorrat-Subsystems des hydraulischen Steuersystems aus 3.
5 ist eine Prinzipskizze eines ersten Abschnitts eines Kupplungssteuerung-Subsystems des hydraulischen Steuersystems aus 3, das zur Verwendung zum Steuern von vier der Schaltelemente der Verzahnungsanordnung aus 2 geeignet ist.
6 ist eine Prinzipskizze eines zweiten Abschnitts eines Kupplungssteuerung-Subsystems des hydraulischen Steuersystems aus 3, das zur Verwendung zum Steuern von zwei der Schaltelemente der Verzahnungsanordnung aus 2 geeignet ist.
7 ist eine Prinzipskizze eines Parksubsystems des hydraulischen Steuersystems aus 3.
8 ist eine Prinzipskizze eines ersten Abschnitts eines Wandlers/Schmierungssteuerungssubsystems des hydraulischen Steuersystems aus 3.
Die 9a, 9b und 9c stellen ein Schieberventil in jeweils drei Stellungen dar, das für eine Verwendung als das Drehmomentwandler-Regelventil des Flüssigkeitsvorrat-Subsystems aus 8 geeignet ist.
10 ist eine Prinzipskizze eines zweiten Abschnitts eines Wandler-/Schmierungssteuerungssubsystems des hydraulischen Steuersystems aus 3.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise im Maßstab dargestellt; manche Merkmale können übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Bauteile zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern dienen lediglich als Darstellungsgrundlage dafür, Fachleuten verschiedene Umsetzungen der vorliegenden Erfindung näher zu bringen. Wie es für Fachleute verständlich ist, können verschiedene bezugnehmend auf beliebige der Figuren dargestellte und beschriebene Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit dargestellt sind oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern charakteristische Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmende Kombinationen und Modifikationen der Merkmale könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Ausführungsformen gewünscht sein.
1 stellt ein Fahrzeug-Getriebe schematisch dar. Fettgedruckte durchgehende Linien verkörpern mechanische Kraftflussverbindungen. Dünne durchgehende Linien stellen die Hydraulikflüssigkeitsströmung dar. Gestrichelte Linien stellen den Fluss von Informationssignalen dar. Kraft wird an Eingangswelle 10 üblicherweise von der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt. Flüssigkeitskupplung 12 schließt ein antreibbar mit Eingangswelle 10 verbundenes Laufrad und eine mit Turbinenwelle 14 antreibbar verbundene Turbine ein. Sobald das Laufrad schneller als die Turbine rotiert, wird über die Verlagerung von Flüssigkeit Kraft vom Laufrad an die Turbine übertragen. Flüssigkeitskupplung 12 kann ein Drehmomentwandler sein, der zudem einen Stator einschließt, der die Flüssigkeit umleitet, wenn die Turbine erheblich schneller rotiert als das Laufrad, so dass das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Laufraddrehmoments beträgt. Zahnradgetriebe 16 schließt Verzahnungs- und Schaltelemente ein, die ausgelegt sind, um verschiedene Kraftflusspfade zwischen Turbinenwelle 14 und Abtriebswelle 18 zu bilden. Jeder Kraftflusspfad kann gebildet werden, indem eine zugeordnete Untergruppe der Schaltelemente in Eingriff gebracht wird. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann ein Kraftflusspfad gebildet werden, der zwischen der Turbinenwelle und der Abtriebswelle Drehmomentverstärkung und Drehzahlverringerung bereitstellt, um die Fahrzeugleistung zu optimieren. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten kann ein Kraftflusspfad gebildet werden, der eine Drehzahlverstärkung bereitstellt, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.
Die Schaltelemente innerhalb von Zahnradgetriebe 16 werden durch das Bereitstellen von Hydraulikflüssigkeit mit einem erhöhten Druck an eine Kupplungsbetätigungskammer in Eingriff gebracht. Jedes Schaltelement kann ein Kupplungspaket mit Reiblamellen einschließen, die mit einer Komponente keilverzahnt sind und mit mit einer anderen Komponente keilverzahnten Trennplatten verschachtelt sind. Die Flüssigkeit bewirkt, dass ein Kolben das Kupplungspaket zusammendrückt, so dass Reibungskraft zwischen den Reiblamellen und den Trennplatten die Komponenten koppelt. Die Drehmomentkapazität der einzelnen Schaltelemente variiert im Verhältnis zu Änderungen des Flüssigkeitsdrucks. Die von Eingangswelle 10 betriebene Pumpe 20 bezieht Flüssigkeit aus Sammelbehälter 22 und liefert sie mit einem erhöhten Druck an Ventilkörper 24. Ventilkörper 24 liefert die Flüssigkeit an die Kupplungsbetätigungskammern mit einem Druck, der in Übereinstimmung mit Signalen von der Antriebsstrangsteuerung 26 gesteuert wird. Zusätzlich zur an die Kupplungsbetätigungskammern gelieferten Flüssigkeit stellt der Ventilkörper Flüssigkeit für Schmierung bereit und stellt Drehmomentwandler 12 Flüssigkeit bereit. Die Flüssigkeit läuft schließlich bei Umgebungsdruck aus Zahnradgetriebe 18 zurück in Sammelbehälter 22.
Ein beispielhaftes Getriebe wird in 2 schematisch dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 30, 40, 50 und 60. Sonnenrad 36 ist starr mit Sonnenrad 46 gekoppelt, Träger 32 ist starr mit Hohlrad 68 gekoppelt, Hohlrad 48 ist starr mit Sonnenrad 56 gekoppelt, Hohlrad 58 ist starr mit Sonnenrad 66 gekoppelt, Turbinenwelle 14 ist starr mit Träger 42 gekoppelt, und Abtriebswelle 18 ist starr mit Träger 62 gekoppelt. Hohlrad 38 wird durch Bremse 70 wahlweise gegen Rotation gehalten, und Sonnenräder 36 und 46 werden wahlweise durch Bremse 72 gegen Rotation gehalten. Turbinenwelle 14 wird durch Schaltkupplung 74 wahlweise mit Hohlrad 58 und Sonnenrad 66 gekoppelt. Zwischenwelle 28 ist durch Schaltkupplung 76 wahlweise mit Träger 52 gekoppelt, durch Schaltkupplung 78 wahlweise mit Träger 32 und Hohlrad 68 gekoppelt und durch Schaltkupplung 80 wahlweise mit Hohlrad 48 und Sonnenrad 56 gekoppelt. Ein vorgeschlagenes Zahnradzahnverhältnis für jeden Planetenradsatz wird in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

Hohlrad 38 / Sonnenrad 36 2,20

Hohlrad 48 / Sonnenrad 46 1,75

Hohlrad 58 / Sonnenrad 56 1,60

Hohlrad 68 / Sonnenrad 66 3,70

Wie in Tabelle 2 gezeigt bilden sich durch das Zusammenschalten von Schaltkupplungen und Bremsen in Viererkombinationen zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen Turbinenwelle 14 und Abtriebswelle 18. Ein X bedeutet, dass die Schaltkupplung erforderlich ist, um das Drehzahlverhältnis zu bilden. Ein (X) bedeutet, dass die Schaltkupplung betätigt werden kann, aber nicht erforderlich ist, um den Kraftflusspfad zu bilden. Im ersten Gang kann anstelle der Betätigung von Schaltkupplung 76 entweder Schaltkupplung 78 oder Schaltkupplung 80 betätigt werden, ohne das Drehzahlverhältnis zu ändern. Verfügen die Radsätze über die in Tabelle 1 aufgeführten Zahnzahlen, weisen die Drehzahlverhältnisse die in Tabelle 2 aufgeführten Werte auf. Tabelle 2

	A 70	B 72	C 80	D 76	E 74	F 78	Verhältnis	Schritt
Rückwärts	X	X		X		X	–4,79	102%
Parken	X	X	X
1.	X	X		(X)	X		4,70
2.	X	X	X	X			2,99	1,57
3.	X		X	X	X		2,18	1,37
4.	X		X	X		X	1,80	1,21
5.	X		X		X	X	1,54	1,17
6.	X			X	X	X	1,29	1,19
7.			X	X	X	X	1,00	1,29
8.		X		X	X	X	0,85	1,17
9.		X	X		X	X	0,69	1,24
10.		X	X	X		X	0,64	1,08

Parksperre 82 koppelt wahlweise Abtriebswelle 18 mit dem Getriebekasten, um eine Bewegung des Fahrzeugs zu vermeiden, wenn das Fahrzeug abgestellt ist. Im Gegensatz zu den Schaltelementen 70–80 ist die Parksperre 82 ausgelegt, um ohne externe Kraft in Eingriff zu bleiben, sobald sie eingeschaltet wurde. Wie in Tabelle 2 dargestellt ist können die Schaltelemente 70, 72 und 80 zugeschaltet werden, wenn sich das Getriebe in Parkstellung befindet. Diese Kombination bildet keinen Kraftflusspfad zwischen Turbinenwelle 14 und Abtriebswelle 18. Sind jedoch bereits mehrere Schaltkupplungen betätigt, verringert dies die Anzahl der Schaltkupplungszuschaltungen, die notwendig sind, um in Rückwärtsgang oder ersten Gang überzugehen. Andere Kombinationen aus drei oder weniger Schaltelementen würden diesen Vorteil ebenfalls bieten. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Elemente des Getriebes durch hydraulische Schaltkupplungen gegen eine Rotation gehalten werden, wenn die Parksperre gelöst wird. Dies kann durch ein Zuschalten von fünf der sechs Schaltelemente erreicht werden. Dann wird der entweder dem Rückwärtsgang oder dem ersten Gang zugeordnete Kraftflusspfad durch ein stufenweises Lösen eines Schaltelements erreicht. Diese Reihenfolge vermeidet den plötzlichen Ruck, der ein Lösen der Parksperre bei zugeschaltetem Kraftflusspfad begleiten kann. Beispielsweise können für einen Übergang von Parkstellung zum Rückwärtsgang die Elemente D und F entweder vor oder gleichzeitig mit dem Lösen der Parksperre eingeschaltet werden, was das Getriebe mit den zugeschalteten Elementen A, B, C, D und F in einen verriegelten Zustand versetzt. Dann wird das Element C stufenweise gelöst, um den Rückwärtsgang-Kraftflusspfad zu bilden. In ähnlicher Weise können für einen Übergang von Parkstellung in den ersten Gang die Elemente D und E entweder vor oder gleichzeitig mit dem Lösen der Parksperre eingeschaltet werden, was das Getriebe mit den zugeschalteten Elementen A, B, C, D und E in einen verriegelten Zustand versetzt. Dann wird das Element C stufenweise gelöst, um den Erster-Gang-Kraftflusspfad zu bilden.
3 stellt ein für das Getriebe in 1 mit der Verzahnungsanordnung aus 2 geeignetes hydraulisches Steuersystem schematisch dar. Durchgehende Linien repräsentieren den Flüssigkeitsstrom, und gestrichelte Linien repräsentieren Informationssignale. Eine Ansammlung von Flüssigkeitsverbindungswegen, die miteinander verbunden sind, um Flüssigkeit zu transportieren, so dass der Druck an verschiedenen Stellen innerhalb der Ansammlung im Wesentlichen gleich ist, kann als Hydraulikkreis bezeichnet werden. Geringfügige Druckänderungen innerhalb eines Hydraulikkreises können aufgrund eines parasitären Reibungswiderstands von strömender Flüssigkeit auftreten. Ein Hydraulikkreis kann mit einem anderen Hydraulikkreis durch eine Öffnung verbunden sein, die einen gewissen Flüssigkeitsstrom zwischen den Kreisen ermöglicht, aber die Strömungsgeschwindigkeit gezielt beschränkt und eine gezielte Druckdifferenz erzeugt, wenn eine Strömung auftritt. Hydraulikkreise können zudem miteinander durch Ventile verbunden sein. Ein Ventil kann eine Strömung zwischen den Kreisen unter bestimmten Umständen blockieren, unter anderen Umständen eine freie Strömung mit vernachlässigbarem Druckabfall ermöglichen und unter wieder anderen Umständen eine eingeschränkte Strömung mit gezieltem Druckabfall ermöglichen.
Das Flüssigkeitsvorrat-Subsystem 100 stellt in drei Kreisen Flüssigkeit mit erhöhtem Druck bereit: einem Pumpenausgangskreis 102, einem Leitungsdruckkreis 104 und einem Leitungsdruck-Steuerkreis 106. Der Druck in diesen Kreisn variiert als Reaktion auf Steuersignale von der Steuervorrichtung 26. Pumpenausgangskreis 102 und Leitungsdruckkreis 104 sind ausgelegt, um hohe Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeiten mit minimalem parasitärem Druckabfall zu bewältigen. Schaltkupplungssteuerung-Subsystem 108 reguliert als Reaktion auf Signale von Steuervorrichtung 26 den Druck in sechs Schaltkupplung-Anwendungskreisen 110 bis 120 auf einen Druck unterhalb des Leitungsdrucks. Jeder der sechs Schaltkupplung-Anwendungskreise leitet Flüssigkeit zur Betätigungskammer von jeweils einem der sechs Schaltelemente aus 2. Parksteuerung-Subsystem 122 schaltet Parksperre 82 als Reaktion auf Variationen der Drücke in den Schaltkupplung-Anwendungskreisen mechanisch ein und löst sie mechanisch. Das Wandler-/Schmierungssteuerung-Subsystem 124 reguliert den Druck und die Strömung in einem Schmierkreis 126, einem Drehmomentwandlerschaltkupplung-Anwendungskreis 128 und einem Drehmomentwandlerschaltkupplung-Lösekreis 130. Die Struktur und Betrieb von jedem dieser Subsysteme wird untenstehend ausführlicher erläutert.
4 stellt das Flüssigkeitsvorrat-Subsystem 100 schematisch dar. Ähnliche Flüssigkeitsvorrat-Subsysteme werden in den US-amerikanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen 2013/0014498 und 2013/0017112, die hierin in ihrer Gänze bezugnehmend enthalten sind, erörtert. Pumpe 20, die von der Getriebeantriebswelle betrieben wird, bezieht Flüssigkeit aus Sammelbehälter 22 und liefert die Flüssigkeit an Pumpenausgangskreis 102. Pumpe 20 ist eine Verdrängerpumpe. Unter Außerachtlassen von Undichtigkeiten liefern Verdrängerpumpen pro Umdrehung der Pumpenwelle eine gewisse Menge an Flüssigkeit unabhängig vom relativen Druck am Pumpeneingang und Pumpenausgang. Das zum Rotieren der Pumpenwelle notwendige Drehmoment erhöht sich, wenn sich der Druck am Pumpenausgang bezogen auf den Druck am Eingang erhöht. Die Menge an pro Umdrehung gelieferter Flüssigkeit wird Pumpenverdrängung genannt. Die Verdrängung von Pumpe 20 variiert innerhalb vordefinierter Grenzen basierend auf dem Druck in Verdrängungsverringerungskreis 140.
Während Normalbetrieb ist Anti-Rückflussventil 142 geöffnet, so dass Flüssigkeit ungehindert vom Pumpenausgangskreis 102 zum Leitungsdruckkreis 104 strömt, und der Druck in den beiden Kreisen ist im Wesentlichen gleich. Die Steuervorrichtung reguliert den Druck in diesen zwei Kreisen, indem sie einen Befehl an das Leitungsdruck-Elektromagnetventil mit variabler Kraft (VFS) 144 sendet. Flüssigkeit strömt vom Pumpenausgangskreis 102 durch eine Öffnung 146, durch eine Ventilöffnung im Leitungsdruck-Elektromagnetventil mit variabler Kraft (VFS) 144 und dann in den Leitungsdruck-Steuerkreis 106. Der Druckabfall vom Pumpenausgangskreis 102 zum Leitungsdruck-Steuerkreis 106 variiert abhängig von der Größe der Öffnung im Leitungsdruck-Elektromagnetventil mit variabler Kraft (VFS) 144. Die Größe der Öffnung im Leitungsdruck-Elektromagnetventil mit variabler Kraft (VFS) 144 variiert basierend auf der Bewegung eines Schiebers. Elektrischer Strom von der Steuervorrichtung 26 erzeugt eine Magnetkraft am Schieber, die darauf abzielt, die Öffnung zu vergrößern. Die Flüssigkeit im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 wirkt auf einen Bereich des Ventilschiebers ein, um eine Kraft zu erzeugen, die darauf abzielt, die Größe der Öffnung zu verringern. Ein Gleichgewicht wird erreicht, bei dem der Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 proportional zum elektrischen Strom ist.
Hauptregelventil 148 reguliert die Verdrängung von Pumpe 20, um den Druck in Pumpenausgangskreis 102 proportional zum Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 aufrechtzuerhalten. Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 erzeugt eine Kraft an einem Schieber in Hauptregelventil 148. Druck im Pumpenausgangskreis 102 erzeugt am Schieberventil eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung. Überschreitet der Druck im Pumpenausgangskreis 102 den Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis, bewegt sich der Schieber, um eine Strömung von Pumpenausgangskreis 102 zu Verdrängungsverringerungskreis 140 zu ermöglichen. Druck in Kreis 140 bewirkt eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit von Pumpe 20 in den Pumpenausgangskreis 102. Vom Pumpenausgangskreis 102 und dem Leitungsdruckkreis 104 gespeiste Komponenten bilden eine Beziehung zwischen dem Druck in diesen Kreisen und der Strömungsgeschwindigkeit. Infolgedessen führt die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit zu einer Verringerung des Drucks im Pumpenausgangskreis 102, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.
Wird das Fahrzeug angehalten, zum Beispiel beim Warten an einer Ampel, kann die Antriebsstrangsteuerung 26 den Motor abschalten, um Kraftstoff zu sparen. Fordert der Fahrer erneut Drehmoment an, indem er die Bremse löst und das Fahrpedal hinabdrückt, schaltet die Steuervorrichtung den Motor wieder ein. Um nach dem Wiedereinschalten des Motors schnell reagieren zu können, ist es wichtig, einige Schaltkupplungen in eingeschaltetem Zustand beizubehalten. Ein Flüssigkeitsstrom zum Beibehalten dieser Schaltkupplungen wird von der elektrisch betriebenen Pumpe 150 bereitgestellt, die Leitungsdruckkreis 104 direkt speist. Während Zeitspannen, in denen der Motor abgeschaltet ist, reguliert die Steuervorrichtung 26 den Druck im Leitungsdruckkreis 104, indem sie die Drehzahl der Elektromotor-betriebenen Pumpe 150 steuert. Die Steuervorrichtung 26 beendet die Versorgung des Leitungsdruck-Elektromagnetventils mit variabler Kraft (VFS) 144 mit Strom, was dazu führt, dass der Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 auf Umgebungsdruck abfällt. Als Reaktion auf diese Verringerung des Leitungsdruck-Steuerdrucks schließt sich Anti-Rückflussventil 142, um eine Strömung von Leitungsdruckkreis 104 zu Pumpenausgangskreis 102 zu verhindern. Somit fällt, wenn der Motor ausgeschaltet wird, der Druck im Pumpenausgangskreis 102 auf Umgebungsdruck ab.
Die 5 und 6 stellen das Schaltkupplungssteuerung-Subsystem 108 schematisch dar. Die Steuervorrichtung 26 stellt die Drehmomentkapazität jeder Schaltkupplung ein, indem sie einen elektrischen Strom für einen entsprechenden Elektromagneten einstellt. Während eines Schaltvorgangs ist eine genaue Steuerung der Drehmomentkapazität der zugeschalteten und rückgestellten Schaltkupplungen sehr wichtig. Die Beziehung zwischen Änderungen des elektrischen Stroms und Änderungen der Drehmomentkapazität wird Verstärkung genannt. Ist die Verstärkung zu hoch, wird die Genauigkeit der Steuerung der Drehmomentkapazität beeinträchtigt. Die Drehmomentkapazität von in einem Festrad befindlichen zugeschalteten Schaltkupplungen oder beim Halten von Schaltkupplungen während eines Schaltvorgangs muss auf einem höheren Niveau als das übertragene Drehmoment gehalten werden, um ein Kupplungsrutschen zu vermeiden. Manchmal stehen diese Anforderungen in Spannung zueinander. Beispielsweise muss im Rückwärtsgang die Drehmomentkapazität der Bremse A auf einem Niveau von mehr als dem Dreieinhalbfachen des Eingangsdrehmoments des Zahnradgetriebes gehalten werden. Andererseits beträgt im sechsten Gang das von Bremse A übertragene Drehmoment weniger als 30 % des Eingangsdrehmoments des Zahnradgetriebes. Bremse A ist das außer Eingriff gehende Element bei einem Schaltvorgang vom sechsten Gang in den siebten Gang. Während dieses Schaltvorgangs, der bei einem relativ niedrigen Eingangsdrehmoment des Zahnradgetriebes auftreten kann, wird eine niedrige Verstärkung benötigt. Dieselbe niedrige Verstärkung wäre jedoch im Rückwärtsgang bei einem relativ hohen Eingangsdrehmoment des Zahnradgetriebes nicht geeignet.
5 stellt die Komponenten dar, die vier der sechs Schaltelemente der Verzahnungsanordnung aus 2 steuern, CL A 70, CL B 72, CL C 80 und CL F 78. Jeder Schaltkupplung-Anwendungskreis wird mit der Kombination aus einem in einem Gussstück integrierten direktwirkenden Magnetventil (CIDAS) 160, 162, 164 oder 166 und einem entsprechenden Verriegelungsventil 168, 170, 172 oder 174 gesteuert. Jedes in einem Gussstück integrierte direktwirkende Magnetventil steuert den Druck in einem entsprechenden Stelldruckkreis 176, 178, 180 oder 182 als Reaktion auf ein Steuersignal von Steuervorrichtung 26. Jedes Verriegelungsventil verbindet einen Schaltkupplung-Anwendungskreis mit einem entsprechenden Stelldruckkreis, wenn der Druck im Stelldruckkreis unterhalb einer Schwelle liegt, und verbindet den Schaltkupplung-Anwendungskreis mit dem Leitungsdruckkreis 104, wenn der Stelldruck oberhalb der Schwelle liegt. Diese Anordnung ermöglicht die Verwendung einer niedrigen Verstärkung während Schaltvorgängen und bietet dennoch hohe Drehmomentkapazitäten bei anderen Gelegenheiten. Die Schwellen und Verstärkungen können innerhalb der verschiedenen Schaltkupplungen variieren. Erfolgt eine Anordnung des Stelldrucks auf Null, verbindet das in einem Gussstück integrierte direktwirkende Magnetventil den Stelldruckkreis mit Schaltkupplung-Ausleitungskreis 184, was einen Pfad bereitstellt, damit Flüssigkeit aus der Kupplungsbetätigungskammer entweichen kann, um den Hub des Kupplungskolbens zu mindern. Der erhöhte Ausleitungskreis 186 stellt eine Flüssigkeitsversorgung bei nahezu Umgebungsdruck bereit. Die Struktur und Bedienung einer Kombination aus in einem Gussstück integrierten direktwirkenden Magnetventil und Verriegelungsventil wird in der US-amerikanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2013/0026401, die hierin in ihrer Gänze bezugnehmend enthalten ist, im Detail erklärt.
6 stellt die Komponenten, die die anderen beiden der sechs Schaltelemente der Verzahnungsanordnung aus 2 steuern, CL D 76 und CL E 74, dar. Flüssigkeit strömt von Leitungsdruckkreis 104 durch eine Öffnung im in einem Gussstück integrierten direktwirkenden Magnetventil 190 der Schaltkupplung D in Anwendungskreis 116 der Schaltkupplung D. Die Größe der Öffnung variiert abhängig von der Stellung eines Schiebers im in einem Gussstück integrierten direktwirkenden Magnetventil 190. Ein elektrisches Signal von Steuervorrichtung 26 erzeugt eine Magnetkraft, die den Schieber in eine Richtung drängt, die darauf abzielt, die Größe der Öffnung zu erweitern. Flüssigkeit im Anwendungskreis 116 der Schaltkupplung D wirkt auf einen Bereich des Schiebers ein, um darauf abzuzielen, den Schieber in die entgegengesetzte Richtung zu drängen und die Größe der Öffnung zu verringern. Zusätzlich wirkt Flüssigkeit im Rückführungskreis 192 der Schaltkupplung D auf einen zweiten Bereich ein, um ebenfalls darauf abzuzielen, die Größe der Öffnung zu verringern. Der Druckabfall zwischen dem Leitungsdruckkreis und dem Anwendungskreis der Schaltkupplung D steht zur Größe der Öffnung in Beziehung. Ein Gleichgewicht wird erreicht, bei dem der Druck im Anwendungskreis der Schaltkupplung D proportional zum elektrischen Strom ist. Der Proportionalitätskoeffizient oder die Verstärkung wird durch Verstärkungssteuerventil 194 festgelegt. Befindet sich der Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 oberhalb einer Schwelle, verbindet Verstärkungssteuerventil 194 den Rückführungskreis 192 der Schaltkupplung D mit dem erhöhten Ausleitungskreis 186. In diesem Zustand ist die Verstärkung vergleichsweise hoch, da der Druck im Anwendungskreis der Schaltkupplung D nur auf den ersten Bereich des Schiebers einwirkt. Befindet sich der Druck im Leitungsdruck-Steuerkreis 106 unterhalb der Schwelle, verbindet Verstärkungssteuerventil 194 Rückführungskreis 192 der Schaltkupplung D mit dem Anwendungskreis 116 der Schaltkupplung D. In diesem Zustand ist die Verstärkung vergleichsweise niedrig, da der Druck im Anwendungskreis der Schaltkupplung D nur sowohl auf den ersten als auch den zweiten Bereich des Schiebers einwirkt. In ähnlicher Weise steuern das in einem Gussstück integrierte direktwirkende Magnetventil 196 der Schaltkupplung E und Verstärkungssteuerventil 194 zusammenwirkend den Druck im Anwendungskreis der Schaltkupplung E mit zwei verschiedenen Verstärkungen. Die Struktur und der Betrieb einer Kombination aus Ventilen 190, 194 und 196 wird in der US-amerikanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014/0182693, die hierin in ihrer Gänze bezugnehmend enthalten ist, im Detail erklärt. Bei einer alternativen Ausführungsform könnte Verstärkungssteuerventil 194 durch ein separates Signal von Steuervorrichtung 26 gesteuert werden. Abblasventil 198 entleert den Schaltkupplung-Ausleitungskreis 184 aller sechs Schaltkupplungen in den Sammelbehälter und erhält einen leicht positiven Druck aufrecht, so dass der Kreis nicht luftleer gemacht wird.
7 stellt das Parksteuerung-Subsystem schematisch dar. Ein ähnliches System wird in der US-amerikanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 2014/0284170, die hierin in Gänze bezugnehmend enthalten ist, im Detail beschrieben. Der Schieber von Parkventil 200 ist mechanisch mit dem Parkmechanismus 82 verlinkt, so dass eine Bewegung in eine Richtung den Parkmechanismus eingreifen lässt und eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung den Parkmechanismus löst. Eine Feder innerhalb des Parkmechanismus beeinflusst das System in Richtung des Eingriffs. Zudem wirkt der Pumpenausgangskreis 102 auf einen Bereich des Schiebers ein, was den Schieber in Richtung des Eingriffs zwingt. Die Kreis 202 und 204 wirken auf Bereiche des Schiebers ein, die darauf abzielen, den Schieber in die Lösungsrichtung zu drängen. Die Bereiche, auf die diese Kreis einwirken, werden ausgeglichen, so dass der Druck sowohl in Kreis 202 als auch in Kreis 204 nahe des Drucks im Pumpenausgangskreis 102 sein muss, um den Schieber in die gelöste Stellung zu drängen. Ist der Druck in Anwendungskreis 116 der Schaltkupplung D hoch, verbindet Kugelventil 206 Kreis 116 mit Kreis 202. Entsprechend verbindet Kugelventil 208 Kreis 112 mit Kreis 204, wenn der Druck in Anwendungskreis 112 der Schaltkupplung B hoch ist. Somit kann die Parksperre durch eine gleichzeitige Anforderung hoher Drücke an die Schaltkupplung-Anwendungskreise 112 und 116 gelöst werden.
Sobald sich der Schieber in die gelöste Stellung bewegt, verbindet das Ventil den „Parksperre gelöst“-Kreis 210 mit Kreis 212. Die Kugelventile 214, 216 und 218 verbinden Kreis 212 mit demjenigen aus Anwendungskreis der Schaltkupplung D 116, Anwendungskreis der Schaltkupplung F 120, Anwendungskreis der Schaltkupplung C 114 und Anwendungskreis der Schaltkupplung A 110, der den höchsten Druck aufweist. Somit wird Kreis 212 immer mit nahezu Leitungsdruck beaufschlagt, wenn wenigstens eine dieser Schaltkupplungen angewiesen ist, vollständig eingeschaltet zu werden. Immer wenn der Druck im „Parksperre gelöst“-Kreis 210 höher ist, verbinden Anwendungskreis der Schaltkupplung D 116 oder Anwendungskreis der Schaltkupplung B 112 und Kugelventile 206 und 208 den „Parksperre gelöst“-Kreis jeweils mit den Kreisen 202 und 204. Somit verbleibt die Parksperre, sobald sie gelöst ist, gelöst, solange wenigstens eine der Schaltkupplungen A, C, D und F vollständig eingeschaltet ist, selbst wenn die Schaltkupplungen, die eingeschaltet wurden, um den Übergang zu bewirken, gelöst werden. Wie in Tabelle 2 aufgeführt bedingt jeder Schaltzustand das Eingreifen von wenigstens zwei dieser Schaltkupplungen. Weiterhin würde jeder Schaltvorgang, bei dem ein Element gelöst und ein anderes eingeschaltet wird, wenigstens eine dieser vier Schaltkupplungen als Haltekupplung aufweisen. Wie obenstehend hinsichtlich des Flüssigkeitsvorrat-Subsystems erörtert wurde, kann der Motor manchmal abgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug stillsteht. Eine Elektropumpe erhält den Druck im Leitungsdruckkreis aufrecht, während der Motor ausgeschaltet ist. Somit bleibt das Fahrzeug außerhalb der Parksperre während dieser Motorausschaltvorgänge, solange für wenigstens eine der Schaltkupplungen A, C, D oder F voller Druck angeordnet ist. Um die Parksperre wieder zuzuschalten, muss für alle dieser Schaltkupplungen ein niedrigerer Druck angeordnet werden, was vorgenommen werden kann, ohne die Schaltkupplungen vollständig zu lösen.
8 stellt den Abschnitt des Schmier- und Wandlersteuerung-Subsystems 124 dar, der den Drehmomentwandler steuert. Das System ist ausgelegt, um einen Zweiwege-Drehmomentwandler zu betreiben. Wie der Name impliziert, verwendet ein Zweiwege-Drehmomentwandler nur zwei Hydraulikkreise, um i) dem Wandler neue Flüssigkeit zuzuführen, ii) Flüssigkeit aus dem Wandler zurückzuholen und iii) die Drehmomentkapazität der Überbrückungskupplung zu steuern. Wird die Überbrückungskupplung gelöst, strömt Flüssigkeit in den Drehmomentwandler im Drehmomentwandlerkupplungs(TCC)-Lösekreis 130 und strömt aus dem Wandler in den TCC-Anwendungskreis 128. Andererseits strömt, wenn die Überbrückungskupplung eingeschaltet ist, Flüssigkeit in den Wandler im TCC-Anwendungskreis 128 und strömt aus dem Wandler in den TCC-Lösekreis 130, wobei der Druckunterschied zwischen diesen Kreisen die Drehmomentkapazität der Überbrückungskupplung steuert. Dies steht im Gegensatz zu einem Dreiwege-Drehmomentwandler, in dem jeder der Funktionen ein eigener Kreislauf zugeordnet ist.
Steuervorrichtung 26 kennzeichnet die gewünschte Drehmomentkapazität der Überbrückungskupplung, indem sie ein elektrisches Signal reguliert. Flüssigkeit strömt durch eine Öffnung im direktwirkenden Minimagnetventil 220 des Drehmomentwandlers aus Pumpenausgangskreis 102 in TCC-Steuerkreis 222. Das Ventil steuert die Größe der Öffnung und somit den Druckabfall zwischen diesen Kreisen, so dass der Druck im TCC-Steuerkreis 222 proportional zum elektrischen Signal ist. Unter normalen Betriebsbedingungen verbindet Prioritätsventil 224 den Pumpenausgangskreis 102 mit dem Wandler-Speisekreis 226. Der Wandler-Speisekreis 226 versorgt den Drehmomentwandler mit neuer Flüssigkeit. Wie untenstehend erörtert, versorgt der Wandler-Speisekreis auch einen Schmierkreis mit Flüssigkeit. In Umständen, in denen die Pumpe nicht in der Lage ist, den gewünschten Leitungsdruck aufrechtzuerhalten, verringert Prioritätsventil 224 die Strömung zu Wandler-Speisekreis 226 zeitweilig und kann diese sogar abschalten. Das Prioritätsventil 224 legt basierend auf dem Druck im Verdrängungsverringerungskreis 140 fest, dass dieser Zustand vorliegt. Wie bereits erwähnt erhöht Hauptregelventil 148 den Druck in diesem Kreis, wenn überschüssige Strömung vorhanden ist, um die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern. Ein Druck im Verdrängungsverringerungskreis 140 unterhalb einer Schwelle impliziert, dass der Hauptregler volle Verdrängung anfordert und die Pumpe immer noch keine ausreichende Strömung erzeugt. Dies kann beispielsweise vorkommen, wenn eine hohe Strömungsrate zweckbestimmt ist, um einen Kupplungskolben in eine Hubposition zu bewegen.
Drehmomentwandler-Regelventil 228 übt mehrere Funktionen aus, die allesamt als Reaktion auf den TCC-Steuerdruck erfolgen. Druck im TCC-Steuerkreis 222 unterhalb einer Schwelle impliziert, dass die Überbrückungskupplung gelöst werden sollte. Als Reaktion verbindet Ventil 228 i) Wandler-Speisekreis 226 mit TCC-Lösekreis 130 und ii) TCC-Anwendungskreis 128 mit Wandlerausgangskreis 230. Wie untenstehend erörtert wird, liefert Wandlerausgangskreis 230 Flüssigkeit für Schmierung. Liegt der Druck im TCC-Steuerkreis 222 oberhalb der Schwelle, i) verbindet das Ventil 228 den Pumpenausgangskreis 102 mit dem TCC-Anwendungskreis 128 durch eine Öffnung mit variabler Größe, ii) reguliert es die Größe der Öffnung, so dass der Druck im TCC-Anwendungskreis proportional zum Druck im TCC-Steuerkreis 222 ist, iii) verbindet es den TCC-Lösekreis 130 mit dem Sammelbehälter 22 und iv) verbindet es den Wandler-Speisekreis 226 mit dem Wandlerausgangskreis 230.
9a und 9b stellen einen Längsschnitt eines Drehmomentwandler-Regelventils 228 dar. Schieber 250 gleitet axial innerhalb einer Ventilbohrung. Schieber 250 schließt vier Schieberstege 252, 254, 256 und 258 ein, um verschiedene Kammern zu umgrenzen. Kammer 260 befindet sich zwischen einer stationären Wand am linken Ende der Bohrung und Steg 252. Kammer 262 befindet sich zwischen Steg 252 und Steg 254. Kammer 264 befindet sich zwischen Steg 254 und Steg 256. Kammer 266 befindet sich zwischen Steg 256 und Steg 258. Kammer 268 befindet sich schließlich zwischen Steg 268 und einer stationären Wand am rechten Ende der Bohrung. Druckfeder 270 zielt darauf ab, den Schieber nach rechts zu drängen. Verschiedene Öffnungen in der Seite der Ventilbohrung, sogenannte Anschlüsse, verbinden bestimmte Kammern mit bestimmten Hydraulikkreisen des hydraulischen Steuersystems. Mit welcher Kammer/welchen Kammern ein bestimmter Kreis verbunden ist, kann von der Stellung des Schiebers 250 abhängen. Zudem kann die Größe der Anschlussöffnung von der Stellung des Schiebers 250 abhängen.
9a stellt das Regelventil mit dem Schieber in der Stellung dar, die einem geöffneten Drehmomentwandler entspricht. Der TCC-Steuerkreis 222 ist mit Kammer 268 verbunden, so dass Druck im Kreis darauf abzielt, Schieber 250 nach links zu drängen. Wenn der TCC-Steuerdruck unterhalb einer Schwelle liegt, drängt Feder 270 Schieber 250 in die in 9a gezeigte Stellung. In dieser Stellung werden sowohl Kammer 260 als auch Kammer 262 in den Sammelbehälter entleert, so dass der Druck in diesen Kammern vernachlässigbar ist. Kammer 264 ist sowohl mit TCC-Lösekreis 130 als auch mit Wandler-Speisekreis 226 verbunden, was einen Flüssigkeitsstrom von Wandler-Speisekreis 226 zu TCC-Lösekreis 130 ermöglicht, um die Bypasskupplung zu lösen und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler neue Flüssigkeit bereitzustellen. Kammer 266 ist sowohl mit Wandlerausgangskreis 230 als auch mit TCC-Anwendungskreis 128 verbunden, was ermöglicht, dass aus dem Drehmomentwandler in TCC-Anwendungskreis 128 austretende Flüssigkeit durch den Wandlerausgangskreis 230 in den Kühl- und Schmierkreis strömt.
9b stellt das Regelventil mit dem Schieber in der Stellung dar, die einem geschlossenen oder schlupfenden Drehmomentwandler entspricht. Druck im TCC-Steuerkreis 222 ist ausreichend, um Feder 270 zu überwinden, um Schieber 250 nach links zu drängen. Flüssigkeit strömt aus Pumpenausgangskreis 102 in Kammer 262 und von dort zum TCC-Anwendungskreis 128. Die Größe der Öffnung zwischen Pumpenausgangskreis 102 und Kammer 262 ist abhängig von der Stellung von Schieber 250. Aufgrund des Druckabfalls über diese eingeschränkte Öffnung ist der Druck in Kammer 262 niedriger als der Druck in Pumpenausgangskreis 102. Steg 254 weist einen größeren Durchmesser als Steg 252 auf, so dass Druck in Kammer 262 darauf abzielt, Schieber 250 nach rechts zu drängen. Schieber 250 bewegt sich in eine Gleichgewichtslage, so dass die rechtsgerichtete Kraft von Kammer 262 und die Federkraft die linksgerichtete Kraft von Kammer 268 ausgleichen. Im Gleichgewicht ist der Druck in Kammer 262 und somit der Druck in TCC-Anwendungskreis 128 eine Funktion des Drucks in TCC-Steuerkreis 222. TCC-Lösekreis 130 wird durch Kammer 264 in den Sammelbehälter entleert. Flüssigkeit strömt durch Kammer 266 von Wandler-Speisekreis 226 zu Wandlerausgangskreis 230.
Dieses eine Ventil 250 vollbringt verschiedene Funktionen, die einem Betrieb des Zweiwege-Drehmomentwandlers zugeordnet sind. Im gelösten Zustand in 9a wird i) Flüssigkeit von einer Strömungsquelle (Wandler-Speisekreis 226) zum Wandler-Lösekreis 130 geleitet und ii) Flüssigkeit vom Wandler-Anwendungskreis 128 über Wandlerausgangskreis 230 zu einem Schmierkreis geleitet. Im betätigten Zustand in 9b wird i) Flüssigkeit bei einem auf dem Druck in einem Steuerkreis (Wandler-Steuerkreis 222) basierenden Druck zu Wandler-Anwendungskreis 128 geleitet, ii) Flüssigkeit über Wandlerausgangskreis 230 von der Strömungsquelle (Wandler-Speisekreis 226) zum Schmierkreis geleitet und iii) Flüssigkeit aus dem Wandler-Lösekreis 130 in den Sammelbehälter abgelassen. Das Vollbringen all dieser Funktionen in einem einzigen Ventil vermeidet mögliche Fehlerzustände, die auftreten könnten, wenn die Funktionen von verschiedenen Ventilen vorgenommen werden. Werden die Funktionen in mehreren Ventilen vorgenommen, erfordert das Umschalten von einem betätigten Zustand zu einem gelösten Zustand oder umgekehrt, dass verschiedene Ventile ihre Stellung ändern. Misslingt es einem der Ventile, die Stellung zu ändern, können die sich ergebenden inkonsistenten Verbindungen zwischen Kreisen dem Drehmomentwandler oder dem Schmierkreis neue Flüssigkeit vorenthalten. Ventile können beispielsweise aufgrund von Verunreinigung durch kleine Partikel in ihrer Stellung hängen bleiben. Vorkehrungen zum Feststellen und Abschwächen eines solchen Fehlerzustands tragen erheblich zu Komplexität und Kosten des Steuersystems bei.
Ventil 150 ist ausgelegt, um die Fehlermodi eines hängengebliebenen Ventils abzuschwächen. Bleibt Ventil 150 entweder in der betätigten oder gelösten Stellung hängen, wenn die entgegengesetzte Stellung angeordnet wird, werden die Kreise in einem konsistenten Zustand verbunden, der Schmierflüssigkeit bereitstellt. Wird die Bypasskupplung des Drehmomentwandlers gelöst, so dass im Drehmomentwandler Wärme erzeugt wird, wird dem Drehmomentwandler neue Flüssigkeit zugeführt, um die Wärme zu entfernen. 9c zeigt das in einer Zwischenstellung hängengebliebene Ventil. In dieser Stellung verbindet Kammer 266 den Wandler-Speisekreis mit dem Wandlerausgangskreis, so dass die Strömung zum Schmierkreis nicht unterbrochen wird. Außerdem werden beide Kammern 262 und 264 in den Sammelbehälter entleert, allerdings über separate Kreise. Dadurch wird Flüssigkeit vom Drehmomentwandler darauf abzielen, durch einen dieser Kreise in den Sammelbehälter abzulaufen und durch den anderen Kreis durch Luft ersetzt zu werden. Wenn die Flüssigkeit aus dem Drehmomentwandler abläuft, erhöht sich der K-Faktor des Wandlers (der Wandler wird „freilaufender“). Die Steuervorrichtung kann diese Änderung feststellen, indem sie eine gemessene Turbinendrehzahl und Laufraddrehzahl mit einer auf dem Drehmomentniveau basierenden prognostizierten Drehzahl vergleicht. Als Reaktion auf die Feststellung dieser Änderung des K-Faktors nach einem versuchten Übergang von betätigt auf gelöst kann die Steuervorrichtung den Druck im TCC-Steuerkreis erhöhen, um in den betätigten Zustand zurückzukehren. In ähnlicher Weise kann die Steuervorrichtung zum gelösten Zustand zurückkehren, wenn der Fehlerzustand nach einem versuchten Übergang von gelöst zu betätigt festgestellt wird. Das Getriebe kann unbegrenzt im gelösten Zustand betrieben werden, wobei dies die Kraftstoffausnutzung negativ beeinflussen könnte. Kommt das Fahrzeug zum Stehen, während das Getriebe im betätigten Zustand betrieben wird, kann die Steuervorrichtung eine der Schaltkupplungen lösen, um einen Leerlaufzustand einzunehmen. Dann kann eine Schaltkupplung als Anfahrkupplung verwendet werden, während das Fahrzeug zu einer Kundendiensteinrichtung gefahren wird.
10 stellt den Abschnitt des Schmier- und Wandlersteuerung-Subsystems 124 dar, der die Strömung vom Wandlerausgangskreis 230 zum Schmierkreis 126 steuert. Thermobypassventil 232 stellt fest, ob der Wandlerausgangskreis 230 direkt mit dem Schmierkreis 126 verbunden werden soll oder ob er über Kühlkreis 236 durch Kühler 234 geleitet werden soll. Das Thermobypassventil ist ein passiv gesteuertes Ventil, das die Flüssigkeit basierend auf der Temperatur im erhöhten Ausleitungskreis 186 leitet. Liegt die Temperatur oberhalb einer Schwelle, wird die Flüssigkeit durch den Kühler geleitet. Befindet sich die Temperatur innerhalb des normalen Betriebsbereiches, wird die Flüssigkeit direkt zum Schmierkreis 126 geleitet. Bei manchen Anwendungen kann die Flüssigkeit auch durch den Kühler geleitet werden, wenn die Temperatur unterhalb des normalen Betriebsbereiches liegt. Der Kühler kann ein Wärmetauscher zwischen Getriebeöl und Motorkühlmittel sein. Da sich der Motor üblicherweise schneller aufheizt, kann der Kühler während der Warmlaufphase als Wärmequelle für das Getriebeöl fungieren und einen schnelleren Warmlauf bereitstellen. Da kalte Flüssigkeit über eine erheblich höhere Viskosität verfügt, verringert ihre schnellere Aufwärmung den Kraftstoffverbrauch. Die Struktur und Bedienung des Ventils 232 wird in der US-amerikanischen Patentanmeldung 14/282,051, eingereicht am 20. Mai 2014, die hierin in ihrer Gänze bezugnehmend enthalten ist, im Detail erläutert. Schmierregelventil 238 ermöglicht, dass einige Flüssigkeit durch eine gesteuerte Öffnung von Schmierkreis 126 zu Sammelbehälter 22 strömt, um einen gewünschten Druck in Schmierkreis 126 aufrechtzuerhalten.
Obwohl obenstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle in den Ansprüchen enthaltenen möglichen Formen beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Worte dienen eher der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Wesen und Umfang der Offenbarung abgewichen wird. Wie vorstehend beschrieben wurde, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder dargestellt werden. Während verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Charakteristika als vorteilhaft oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik bevorzugter hätten beschrieben werden können, werden Fachleute erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika eingeschränkt werden können, um gewünschte Eigenschaften des Gesamtsystems, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängig sind, zu erreichen. In diesem Sinne befinden sich Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Charakteristika als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Es ist ferner beschrieben:

A. Getriebe, umfassend: eine Flüssigkeitskupplung, die dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit aus einem Wandler-Lösekreis zu ziehen und Flüssigkeit an einen Wandler-Anwendungskreis abzugeben, wenn ein Druck in dem Wandler-Lösekreis einen Druck in dem Wandler-Anwendungskreis übersteigt; eine Bypasskupplung, die dazu konfiguriert ist, Drehmoment mit einer Drehmomentkapazität basierend auf einer Differenz zwischen dem Druck im Wandler-Anwendungskreis und dem Druck im Wandler-Lösekreis zu übertragen; und ein einziges Regelventil, das dazu konfiguriert ist, basierend auf einem Druck in einem Steuerkreis zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand zu schalten, so dass im ersten Zustand Flüssigkeit von einer Strömungsquelle zu dem Wandler-Lösekreis geleitet wird und Flüssigkeit vom Wandler-Anwendungskreis zu einem Schmierkreis geleitet wird, und im zweiten Zustand Flüssigkeit zum Wandler-Anwendungskreis mit einem Druck geleitet wird, der auf dem Druck im Steuerkreis basiert, Flüssigkeit von der Strömungsquelle zum Schmierkreis geleitet wird und Flüssigkeit vom Wandler-Lösekreis abgegeben wird.
B. Getriebe nach A, wobei die Flüssigkeitskupplung ein Drehmomentwandler ist.
C. Getriebe nach A, ferner umfassend: ein Prioritätsventil, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Strömungsanforderung eine Kapazität der Strömungsquelle übersteigt, Strömung von der Strömungsquelle zum Regelventil zu reduzieren.
D. Getriebe nach A, wobei die Strömungsquelle eine mit einer Getriebeeingangswelle antriebsverbundene Pumpe ist.
E. Getriebe nach A, ferner umfassend: eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, einen elektrischen Strom einzustellen; und ein Steuerventil, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf den elektrischen Strom den Druck im Steuerkreis einzustellen.
F. Getriebe nach E, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen K-Faktor der Flüssigkeitskupplung zu überwachen und auf eine Zunahme des K-Faktors im Anschluss an eine Ansteuerung zur Änderung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand des Regelventils durch Ansteuern einer Rückführung in den vorherigen Zustand zu reagieren.
G. Drehmomentwandler-Regelventil, umfassend: ein Gehäuse, das mehrere Anschlüsse definiert, die einen Druckversorgungsanschluss, einen ersten Betätigungsanschluss, einen ersten Ablass, einen Löseanschluss, einen Speiseanschluss, einen Schmieranschluss, einen zweiten Betätigungsanschluss und einen Steueranschluss umfassen; und einen Schieber, der dazu konfiguriert ist, in dem Gehäuse zu gleiten, wobei der Schiebe vier Stege aufweist, die eine erste Kammer, eine zweite Kammer und eine dritte Kammer definieren.
H. Regelventil nach G, ferner umfassend: eine Feder, die dazu vorgespannt ist, den Schieber zu einem ersten Ende des Gehäuses zu drücken, so dass ein erster der vier Stege den Druckversorgungsanschluss und den ersten Betätigungsanschluss blockiert, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem Speiseanschluss verbindet und die dritte Kammer den Schmieranschluss fluidisch mit dem zweiten Betätigungsanschluss verbindet.
I. Regelventil nach H, wobei der Druck im Steueranschluss den Schieber zu einem zweiten Ende des Gehäuses vorspannt, so dass die erste Kammer den Druckversorgungsanschluss fluidisch mit dem ersten Betätigungsanschluss verbindet, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem Ablass verbindet, die dritte Kammer den Speiseanschluss fluidisch mit dem Schmieranschluss verbindet und ein vierter der vier Stege den zweiten Betätigungsanschluss blockiert.
J. Regelventil nach I, ferner umfassend: einen zweiten Ablass, so dass, wenn sich der Schieber in einer Zwischenstellung befindet, die erste Kammer den ersten Betätigungsanschluss fluidisch mit dem ersten Ablass verbindet, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem zweiten Ablass verbindet und die dritte Kammer den Speiseanschluss fluidisch mit dem Schmieranschluss verbindet.
K. Verfahren zum Steuern eines Getriebes, das einen Zweiwege-Drehmomentwandler und ein einziges Regelventil aufweist, das dazu konfiguriert ist, Strömung zwischen Druckversorgungs-, Betätigungs-, Löse-, Speise- und Schmierhydraulikkreisen zu steuern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ansteuern einer Änderung von einem ersten Drehmomentwandlerzustand in einen zweiten Drehmomentwandlerzustand; und als Reaktion auf eine Zunahme eines K-Faktors nach der Ansteuerung zum Zustandswechsel das Ansteuern einer Rückführung in den ersten Zustand.
L. Verfahren nach K, wobei der erste Wandlerzustand ein geöffneter Zustand ist und der zweite Zustand ein verriegelter Zustand ist.
M. Verfahren nach K, wobei der erste Wandlerzustand ein verriegelter Zustand ist und der zweite Zustand ein geöffneter Zustand ist.
N. Verfahren nach M, ferner umfassend Steuern einer Reibkupplung in dem Getriebe zum Bewirken eines Fahrzeugstarts, während sich der Drehmomentwandler im verriegelten Zustand befindet.

Claims

Getriebe, umfassend: eine Flüssigkeitskupplung, die dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit aus einem Wandler-Lösekreis zu ziehen und Flüssigkeit an einen Wandler-Anwendungskreis abzugeben, wenn ein Druck in dem Wandler-Lösekreis einen Druck in dem Wandler-Anwendungskreis übersteigt; eine Bypasskupplung, die dazu konfiguriert ist, Drehmoment mit einer Drehmomentkapazität basierend auf einer Differenz zwischen dem Druck im Wandler-Anwendungskreis und dem Druck im Wandler-Lösekreis zu übertragen; und ein einziges Regelventil, das dazu konfiguriert ist, basierend auf einem Druck in einem Steuerkreis zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand zu schalten, so dass im ersten Zustand Flüssigkeit von einer Strömungsquelle zu dem Wandler-Lösekreis geleitet wird und Flüssigkeit vom Wandler-Anwendungskreis zu einem Schmierkreis geleitet wird, und im zweiten Zustand Flüssigkeit zum Wandler-Anwendungskreis mit einem Druck geleitet wird, der auf dem Druck im Steuerkreis basiert, Flüssigkeit von der Strömungsquelle zum Schmierkreis geleitet wird und Flüssigkeit vom Wandler-Lösekreis abgegeben wird.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitskupplung ein Drehmomentwandler ist.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Prioritätsventil, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Strömungsanforderung eine Kapazität der Strömungsquelle übersteigt, Strömung von der Strömungsquelle zum Regelventil zu reduzieren.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Strömungsquelle eine mit einer Getriebeeingangswelle antriebsverbundene Pumpe ist.
Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, einen elektrischen Strom einzustellen; und ein Steuerventil, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf den elektrischen Strom den Druck im Steuerkreis einzustellen.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen K-Faktor der Flüssigkeitskupplung zu überwachen und auf eine Zunahme des K-Faktors im Anschluss an eine Ansteuerung zur Änderung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand des Regelventils durch Ansteuern einer Rückführung in den vorherigen Zustand zu reagieren.
Drehmomentwandler-Regelventil, umfassend: ein Gehäuse, das mehrere Anschlüsse definiert, die einen Druckversorgungsanschluss, einen ersten Betätigungsanschluss, einen ersten Ablass, einen Löseanschluss, einen Speiseanschluss, einen Schmieranschluss, einen zweiten Betätigungsanschluss und einen Steueranschluss umfassen; und einen Schieber, der dazu konfiguriert ist, in dem Gehäuse zu gleiten, wobei der Schiebe vier Stege aufweist, die eine erste Kammer, eine zweite Kammer und eine dritte Kammer definieren.
Regelventil nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine Feder, die dazu vorgespannt ist, den Schieber zu einem ersten Ende des Gehäuses zu drücken, so dass ein erster der vier Stege den Druckversorgungsanschluss und den ersten Betätigungsanschluss blockiert, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem Speiseanschluss verbindet und die dritte Kammer den Schmieranschluss fluidisch mit dem zweiten Betätigungsanschluss verbindet.
Regelventil nach Anspruch 8, wobei der Druck im Steueranschluss den Schieber zu einem zweiten Ende des Gehäuses vorspannt, so dass die erste Kammer den Druckversorgungsanschluss fluidisch mit dem ersten Betätigungsanschluss verbindet, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem Ablass verbindet, die dritte Kammer den Speiseanschluss fluidisch mit dem Schmieranschluss verbindet und ein vierter der vier Stege den zweiten Betätigungsanschluss blockiert.
Regelventil nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen zweiten Ablass, so dass, wenn sich der Schieber in einer Zwischenstellung befindet, die erste Kammer den ersten Betätigungsanschluss fluidisch mit dem ersten Ablass verbindet, die zweite Kammer den Löseanschluss fluidisch mit dem zweiten Ablass verbindet und die dritte Kammer den Speiseanschluss fluidisch mit dem Schmieranschluss verbindet.