DE102016110130A1

DE102016110130A1 - Elektromechanische Freilaufkupplung und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102016110130A1
Application number: DE102016110130.3A
Authority: DE
Inventors: Norman Jerry Bird; Bradley Dean Riedle; Ricardo Humberto Espinosa
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2016-12-08
Also published as: CN106224534B; US20160356377A1; MX2016007045A; US9546729B2; CN106224534A

Abstract

Ein Getriebe verwendet eine elektromagnetisch betätigte wählbare Freilaufkupplung. Die Freilaufkupplung verhindert eine Drehung eines Getriebeglieds in beide Richtungen, wenn ein Strom einen Schwellenwert übersteigt, und gestattet ansonsten eine Drehung in nur eine Richtung. Zum Verhindern eines unbeabsichtigten Einrückens unterbricht ein Schalter den Strom, es sei denn, ein zweiter Strom übersteigt einen Schwellenwert. Zum Einrücken der Freilaufkupplung werden beide Ströme durch eine Steuerung über ihren jeweiligen Schwellenwert eingestellt. Im Falle eines einzigen Fehlers, wie zum Beispiel eines Kurzschlusses, funktioniert das System weiterhin normal. Die Steuerung kann regelmäßig auf einen Fehler testen, indem sie bewusst einen Strom über seinen Schwellenwert einstellt und den anderen unter seinen Schwellenwert einstellt und den Zustand der Freilaufkupplung durch Messen der Drehzahlen der Getriebeelemente bestimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Getriebesysteme. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf ein Getriebesteuersystem, das eine wählbare Freilaufkupplung und einen elektrischen Schalter enthält, und Verfahren zum Steuern dieser Vorrichtungen über eine Steuerung.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge werden über einen weiten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten hinweg, sowohl beim Vorwärts- als auch Rückwärtsfahren, verwendet. Einige Motorarten können jedoch nur innerhalb eines eng gefassten Geschwindigkeitsbereichs effizient betrieben werden. Deshalb werden häufig Getriebe eingesetzt, die Kraft bei verschiedenen Gangübersetzungen effizient übertragen können. Ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig, wird das Getriebe üblicherweise mit einer hohen Gangübersetzung betrieben, so dass es das Motordrehmoment zur verbesserten Beschleunigung verstärkt. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht ein Betrieb des Getriebes mit einer niedrigen Gangübersetzung eine Motordrehzahl, die mit ruhigem und kraftstoffeffizientem Fahren einhergeht. In der Regel weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an der Fahrzeugstruktur befestigt ist, eine Eingangswelle, die durch eine Motorkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle, die die Fahrzeugräder antreibt, oftmals mittels einer Differenzialanordnung, die es ermöglicht, dass sich das linke und das rechte Rad beim Wenden des Fahrzeugs mit geringfügig unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, auf.
Eine häufige Art von Automatikgetrieben verwendet eine Gruppe von Schaltelementen. Verschiedene Untergruppen der Schaltelemente werden eingerückt, um die verschiedenen Gangübersetzungen herzustellen. Eine häufige Art der Schaltelemente verwendet ein Kupplungspaket mit Trennplatten, die durch eine Keilverzahnung mit einem Gehäuse verbunden und mit Reibplatten durchsetzt sind, welche durch eine Keilverzahnung mit einem rotierenden Mantel verbunden sind. Wenn die Trennplatten und die Reibplatten zusammengedrückt werden, kann Drehmoment zwischen dem Gehäuse und dem Mantel übertragen werden. Eine Steuerung steuert die Drehmomentkapazität an solch einer Reibkupplung durch Einstellung der das Kupplungspaket zusammenquetschenden Kraft. Reibkupplungen können bei Vorhandensein einer relativen Drehzahl zwischen den Trennplatten und den Reibplatten Drehmoment übertragen. Ein gewisses Schleppmoment wird selbst dann übertragen, wenn eine Reibkupplung ausgerückt ist, wodurch der Wirkungsgrad reduziert wird.
Eine andere Art von Schaltelement ist eine Freilaufkupplung. Eine Freilaufkupplung gestattet eine relative Drehung zwischen zwei Ringen in eine Richtung, verhindert aber eine relative Drehung in die entgegengesetzte Richtung. Freilaufkupplungen weisen bezüglich Reibkupplungen Vorteile und Nachteile auf. Die Schaltqualität ist verbessert, wenn das lastabgebende Element eine Freilaufkupplung ist, da die Kupplung zum richtigen Zeitpunkt passiv ausrückt. Im Allgemeinen ist der parasitäre Widerstand von Freilaufkupplungen geringer als der von Reibkupplungen. Freilaufkupplungen können jedoch bei Vorhandensein einer relativen Drehung zwischen den Ringen kein Drehmoment übertragen. Einige Freilaufkupplungen sind wählbar. Eine wählbare Freilaufkupplung (SOWC – selectable one-way-clutch) kann aktiv so gesteuert werden, dass sie sich in einem von mehreren Zuständen befindet, die sich dahingehend unterscheiden, welche Richtungen der relativen Drehung gestattet sind. Zum Beispiel kann eine wählbare Freilaufkupplung in einem Zustand eine relative Drehung in eine Richtung, aber nicht in die andere, gestatten und in einem anderen Zustand eine relative Drehung in beide Richtungen ausschließen. Wie nicht wählbare Freilaufkupplungen sind wählbare Freilaufkupplungen nicht in der Lage, bei Vorhandensein einer relativen Drehung Drehmoment zu übertragen.
KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein Getriebe enthält eine wählbare Freilaufkupplung, einen Schalter und eine Steuerung. Die wählbare Freilaufkupplung ist dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass ein erster Strom einen ersten Schwellenwert übersteigt, eine relative Drehung zwischen zwei Getriebeelementen zu verhindern, und als Reaktion darauf, dass der erste Strom kleiner als der erste Schwellenwert ist, eine relative Drehung in nur eine Richtung zu gestatten. Eines der Elemente kann ein sich nicht drehendes Getriebegehäuse sein. Der Schalter ist dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass ein zweiter Strom einen zweiten Schwellenwert nicht übersteigt, den ersten Strom zu unterbrechen. Die Steuerung stellt als Reaktion auf eine Betätigung eines Schalthebels durch Einwirken auf den ersten und den zweiten Strom den Zustand der wählbaren Freilaufkupplung ein. Insbesondere kann die Steuerung dazu programmiert sein, die wählbare Freilaufkupplung als Reaktion auf eine Wahl eines Rückwärtsbereichs durch Einstellen des ersten und des zweiten Stroms auf eine Höhe, die den ersten bzw. zweiten Schwellenwert übersteigt, einzurücken und die wählbare Freilaufkupplung als Reaktion auf eine Wahl eines Fahrbereichs durch Einstellen des ersten und des zweiten elektrischen Stroms auf eine Höhe, die unter dem ersten bzw. zweiten Schwellenwert liegt, auszurücken. Ein erster Draht kann die Steuerung elektrisch mit der wählbaren Freilaufkupplung verbinden, während ein zweiter Draht den Schalter elektrisch mit der Steuerung verbindet, derart, dass der erste Strom durch den ersten und den zweiten Draht fließt. Bei einigen Ausführungsformen verbindet ein dritter Draht den Schalter elektrisch mit der Steuerung, derart, dass der zweite Strom durch den zweiten und den dritten Draht fließt. Bei anderen Ausführungsformen verbindet ein dritter Draht den Schalter elektrisch mit der Steuerung, während ein vierter Draht den Schalter elektrisch mit der Steuerung verbindet, derart, dass der zweite Strom durch den dritten und den vierten Draht fließt.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes umfasst Reagieren auf die Wahl eines Rückwärtsbereichs durch Einrücken einer wählbaren Freilaufkupplung und Vorbereiten auf ein Hochschalten durch Ausrücken der wählbaren Freilaufkupplung in eine Richtung. Die wählbare Freilaufkupplung wird durch Regeln eines ersten und eines zweiten Stroms auf eine Höhe, die einen ersten bzw. zweiten Schwellenwert übersteigt, eingerückt. Die wählbare Freilaufkupplung wird durch Regeln des ersten und des zweiten Stroms auf eine Höhe, die unter dem ersten bzw. zweiten Schwellenwert liegt, in eine Richtung ausgerückt. Die Steuerung kann durch Regeln des ersten Stroms auf eine erste Höhe, die den ersten Schwellenwert übersteigt, Regeln des zweiten Stroms auf eine Höhe, die unter dem zweiten Schwellenwert liegt, und Erhöhen einer Drehmomentkapazität einer Reibkupplung auf einen Fehler testen. Wenn ein Getriebedrehzahlverhältnis auf eine Weise reagiert, die im Widerspruch zu dem Ausrücken einer Freilaufkupplung steht, wird ein Fehlercode gesetzt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schemadiagramm einer Zahnradanordnung eines Getriebes.
2 ist ein Schemadiagramm eines ersten elektrischen Schaltkreises zur Steuerung einer wählbaren Freilaufkupplung.
3 ist ein Schemadiagramm eines zweiten elektrischen Schaltkreises zur Steuerung einer wählbaren Freilaufkupplung.
4 ist ein Schemadiagramm eines dritten elektrischen Schaltkreises zur Steuerung einer wählbaren Freilaufkupplung.
5 ist ein Schemadiagramm eines vierten elektrischen Schaltkreises zur Steuerung einer wählbaren Freilaufkupplung.
6 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Steuerung einer wählbaren Freilaufkupplung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden hierin 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 unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen daher nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
In 1 wird eine Zahnradanordnung eines Getriebes schematisch dargestellt. Mechanische Verbindungen sind mit durchgezogenen Linien dargestellt, während Steuersignale mit gestrichelten Linien gezeigt werden. Die Eingangswelle 10 wird durch einen Verbrennungsmotor, möglicherweise über eine Startvorrichtung, wie zum Beispiel einen Drehmomentwandler, angetrieben. Der Ausgang 12 treibt die Fahrzeugräder an, möglicherweise über ein Zahnradgetriebe und ein Differenzial. Die verschiedenen Komponenten der Zahnradanordnung werden innerhalb eines Getriebegehäuses 14 gestützt, das an der Fahrzeugstruktur befestigt ist. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50. Der Planetenträger 22 dreht sich um eine mittlere Achse und stützt einen Satz von Planetenrädern 24 derart, dass sich die Planetenräder bezüglich des Planetenträgers drehen können. Äußere Zahnradzähne an den Planetenrädern 24 kämmen mit äußeren Zahnradzähnen an einem Sonnenrad 26 und mit inneren Zahnradzähnen an einem Hohlrad 28. Das Sonnenrad 26 und das Hohlrad 28 werden zur Drehung um die gleiche Achse wie der Träger gestützt. Die Struktur der Zahnradsätze 30, 40 und 50 ist ähnlich.
Das Sonnenrad 46 ist fest mit der Eingangswelle 10 gekoppelt. Das Hohlrad 38 und der Träger 52 sind fest mit dem Ausgang 12 gekoppelt. Der Träger 22 ist fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Hohlrad 28, der Träger 42 und das Sonnenrad 58 sind fest miteinander gekoppelt. Der Träger 32 ist fest mit dem Hohlrad 48 gekoppelt. Die Kupplung 62 koppelt selektiv das Hohlrad 28 mit der Eingangswelle 10. Das Sonnenrad 26 wird durch die Kupplung 60 selektiv mit der Eingangswelle 10 gekoppelt und durch die Bremse 64 selektiv gegen Drehung gehalten. Die Bremse 66 hält selektiv das Sonnenrad 56 gegen Drehung. Die Bremse 68 hält selektiv den Träger 22 und das Sonnenrad 36 gegen Drehung. Die wählbare Freilaufkupplung 70 hat zwei Zustände. In einem ausgerückten Zustand hält die wählbare Freilaufkupplung 70 passiv den Träger 32 und das Hohlrad 48 gegen Drehung in eine Richtung, während sie eine Drehung in die andere Richtung gestattet. In einem eingerückten Zustand hält die wählbare Freilaufkupplung 70 den Träger 32 und das Hohlrad 48 gegen Drehung in beide Richtungen.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, erzeugt das Einrücken der Schaltelemente 60–70 in Zweierkombinationen acht Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen der Eingangswelle 10 und dem Ausgang 12. Ein X zeigt an, dass das Schaltelement eingerückt werden muss, um die Gangübersetzung herzustellen. Das (X) für die wählbare Freilaufkupplung 70 im 1. Gang zeigt an, dass sich die wählbare Freilaufkupplung 70 entweder im eingerückten Zustand oder im ausgerückten Zustand befinden kann, um im 1. Gang Leistung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle zu übertragen. Zur Übertragung von Leistung von der Ausgangswelle auf die Eingangswelle im 1. Gang muss sich die wählbare Freilaufkupplung 70 im eingerückten Zustand befinden. Die wählbare Freilaufkupplung 70 muss sich vor dem Schalten in den 2. Gang im ausgerückten Zustand befinden. TABELLE 1

	60	62	64	66	68	70	Übersetzung	Stufe
Rückw.	X					X	–3,79	89%
1.				X		(X)	4,26
2.				X	X		2,73	1,56
3.			X	X			2,19	1,25
4.	X			X			1,71	1,28
5.		X		X			1,33	1,29
6.	X	X					1,00	1,33
7.		X	X				0,85	1,18
8.		X			X		0,69	1,23

Die Steuerung 80 stellt die Zustände jedes Schaltelements durch Senden von Steuersignalen ein. Die Drehmomentkapazitäten der Schaltelemente 60, 62, 64, 66 und 68 werden durch Senden von elektrischen Steuersignalen 82 zum Ventilkörper 84 eingestellt. Als Reaktion stellt der Ventilkörper 84 die Drücke in den zu den jeweiligen Schaltelementen führenden Hydraulikreisen 86 ein. Die Steuerung 80 stellt den Zustand der wählbaren Freilaufkupplung 70 unter Verwendung des elektrischen Signals 88 ein. Insbesondere stellt die Steuerung 80 den Strom in einem elektrischen Schaltkreis 88 über einen Schwellenwert ein, um die wählbare Freilaufkupplung 70 einzurücken, so dass eine relative Drehung in beide Richtungen verhindert wird. Wenn der elektrische Strom im Schaltkreis 88 unter dem Schwellenwert liegt, befindet sich die Freilaufkupplung 70 in einem ausgerückten Zustand, in dem eine Drehung des Trägers 32 und des Hohlrads 48 in eine Vorwärtsrichtung (die gleiche Richtung wie normaler Motorbetrieb) gestattet wird, aber ihre Drehung in eine negative Richtung ausgeschlossen wird.
2 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis zur Steuerung der wählbaren Freilaufkupplung 70. Elektrische Leistung wird durch eine Batterie 100 mit einem positiven Anschluss 102 und einem negativen Anschluss 104 bereitgestellt. Als Alternative dazu kann Leistung durch andere Arten von elektrischen Leistungsquellen, wie zum Beispiel eine motorgetriebene Lichtmaschine, bereitgestellt werden. Der negative Anschluss 104 kann mit einer Bezugserde 106 verbunden sein. Die Steuerung 80 empfängt elektrische Leistung durch elektrische Verbindung eines Leistungsanschlusses 108 mit dem positiven Batterieanschluss 102 und Verbindung eines Erdanschlusses 110 mit dem negativen Batterieanschluss 104 oder der Bezugserde 106. Die wählbare Freilaufkupplung 70 tritt in den eingerückten Zustand ein, wenn Strom über einem Schwellenwert von den Anschlüssen 112 zu 114 fließt. Der Anschluss 112 ist durch den Draht 118 mit dem Anschluss 116 verbunden, und der Signaldraht 88 verbindet den Anschluss 120 mit dem Anschluss 114. Innere Schalter in der Steuerung 80 verbinden den Anschluss 108 selektiv mit dem Anschluss 116 und verbinden den Anschluss 110 selektiv mit dem Anschluss 120. Diese Schaltkreise können spezifische Widerstände haben, so dass eine Sollstromhöhe fließt, wenn die inneren Schalter geschlossen sind. Der Draht 118 wird dazu verwendet, verschiedenen anderen Getriebekomponenten, wie zum Beispiel Elektromagneten im Ventilkörper 84, elektrischen Strom zuzuführen, so dass die inneren Schalter, die den Anschluss 108 selektiv mit dem Anschluss 116 verbinden, in der Regel geschlossen werden, wann immer das Getriebe in Betrieb ist. Zum Einrücken der wählbaren Freilaufkupplung 70 schließt die Steuerung 80 die inneren Schalter, die den Anschluss 110 mit dem Anschluss 120 verbinden, wodurch ein geschlossener Schaltkreis durch die wählbare Freilaufkupplung 70 bereitgestellt wird. Zum Ausrücken der Freilaufkupplung 70 öffnet die Steuerung 80 die inneren Schalter, die den Anschluss 110 mit dem Anschluss 120 verbinden, wodurch Stromfluss durch die wählbare Freilaufkupplung 70 verhindert wird.
Neben der bereitgestellten beabsichtigten Funktion, wenn alle Komponenten konstruktionsgemäß verbunden sind und betrieben werden, ist es wichtig, die Arten von Fehlerzuständen, die auftreten können, zu antizipieren und zu gewährleisten, dass die Konsequenzen solcher Fehlerzustände nicht zu schwerwiegend sind. Eine Art von Fehlerzustand, die in einem elektrischen Steuersystem gelegentlich auftreten kann, ist die elektrische Verbindung von Drähten oder Komponenten, die elektrisch gegeneinander isoliert sein sollten, was als Kurzschluss bezeichnet wird. Kommt es zwischen dem Draht 88 und der Bezugserde 106 zu einem Kurzschluss, dann fließt immer dann elektrischer Strom durch die wählbare Freilaufkupplung 70, wenn der Anschluss 116 gespeist wird. Wie oben erwähnt, wird der Anschluss 116 immer dann gespeist, wenn das Getriebe im Betrieb ist, da andere Komponenten unter vielen Betriebsbedingungen Leistung benötigen. Folglich kann die wählbare Freilaufkupplung 70 selbst dann eingerückt werden, wenn die inneren Schalter in der Steuerung 80, die aktiviert werden sollen, geöffnet sind.
Die Auswirkungen eines unbeabsichtigten Einrückens der wählbaren Freilaufkupplung 70 hängen von dem Betriebszustand des Fahrzeugs ab, wenn der Fehlerzustand zuerst auftritt. Wenn das unbeabsichtigte Einrücken erfolgt, während sich das Getriebe im Rückwärtsgang oder 1. Gang mit positivem Drehmoment befindet, dann wird keine Änderung bemerkt, bis ein Hochschalten aus dem 1. Gang versucht wird. Wenn ein Hochschalten versucht wird, rückt die wählbare Freilaufkupplung 70 nicht ordnungsgemäß aus, wodurch das Getriebe unter Verlust von Ausgangsdrehmoment in einen Blockierzustand eintritt. Wenn das unbeabsichtigte Einrücken jedoch erfolgt, während sich die wählbare Freilaufkupplung 70 in einem Überholzustand befindet, führt das plötzliche Einrücken zu sehr abrupten Drehzahländerungen der Getriebekomponenten und sehr hohen Drehmomenten, mit denen die Getriebekomponenten beaufschlagt werden. In einigen Fällen können die Komponenten infolge der erfahrenen Belastungen versagen.
3 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis zur Steuerung der wählbaren Freilaufkupplung 70, der ein Erfolgen der oben beschriebenen Versagensart bei Auftreten irgendeines einzigen Kurzschlusses verhindert. Der Schalter 130 ist zwischen dem Anschluss 116 der Steuerung 80 und dem Anschluss 112 der wählbaren Freilaufkupplung 70 angeordnet. Wenn ein Strom über einem Schwellenwert vom Anschluss 132 zum Anschluss 134 fließt, verbindet der Schalter 130 elektrisch den Anschluss 132 mit dem Anschluss 136. Wenn der Strom vom Anschluss 132 zum Anschluss 134 unter dem Schwellenwert liegt, trennt der Schalter 130 andererseits elektrisch den Anschluss 132 vom Anschluss 136. Der Anschluss 132 ist mit dem Steuerungsanschluss 116 verbunden, der Anschluss 136 ist mit dem steuerbaren Freilaufkupplungsanschluss 112 verbunden, und der Anschluss 134 ist mit dem Steuerungsanschluss 138 verbunden. Wie der Schaltkreis von 2 verbinden die inneren Schalter in der Steuerung 80 während der meisten Getriebebetriebsbedingungen den Anschluss 116 mit dem Anschluss 108. Zum Einrücken der wählbaren Freilaufkupplung 70 schließt die Steuerung 80 die inneren Schalter, um beide Anschlüsse 120 und 138 mit dem Anschluss 110 zu verbinden. Wenn der Anschluss 138 nicht mit dem Anschluss 110 verbunden ist, dann öffnet sich der Schalter 130, so dass der Anschluss 136 nicht gespeist wird. Deshalb würde durch die wählbare Freilaufkupplung 70 selbst dann kein Strom fließen, wenn zwischen dem Draht 88 und der Bezugserde 106 ein Kurzschlusszustand besteht. Wenn analog dazu zwischen dem Anschluss 134 und der Bezugserde 106 ein Kurzschluss auftritt, dann verhält sich der Schaltkreis wie der Schaltkreis von 2.
Es können in Abhängigkeit von der Höhe des zum Einrücken der wählbaren Freilaufkupplung erforderlichen Stroms verschiedene Arten von Schaltern verwendet werden. Für Anwendungen mit im Verhältnis geringem Strom können Transistoren verwendet werden. Für Anwendungen mit einem höheren Strom können Relais benutzt werden. Der Schalter kann physisch nahe der wählbaren Freilaufkupplung, nahe der Steuerung oder an einer dazwischenliegenden Stelle positioniert sein. Wenn der Schalter mit der wählbaren Freilaufkupplung integriert ist, dann sind der Anschluss 136, der Anschluss 112 und die elektrische Verbindung dazwischen möglicherweise keine diskreten identifizierbaren Komponenten.
In 3 wird der gespeiste Anschluss zwischen Komponenten geteilt, während jede Komponente einen getrennt gesteuerten Erdanschluss hat. Eine ähnliche Funktionalität könnte mit einem geteilten Erdanschluss und getrennt gesteuerten gespeisten Anschlüssen erreicht werden. Bei solch einer Anordnung kann es vorzuziehen sein, den Schalter auf der Erdseite (geteilten Seite) der wählbaren Freilaufkupplung zu positionieren.
4 zeigt schematisch einen anderen Schaltkreis zur Steuerung der wählbaren Freilaufkupplung 70. Obgleich die Steuerung 80 möglicherweise keine ausreichende Anzahl von getrennt gesteuerten Leistungsanschlüssen zur Bereitstellung von getrennten Energieversorgungen für jede Getriebekomponente hat, weist sie möglicherweise mehr als einen Leistungsanschluss auf. In dem Schaltkreis von 4 empfangen einige Getriebekomponenten elektrische Leistung über den Anschluss 116, während andere Komponenten elektrische Leistung über den Anschluss 140 empfangen. Die Komponenten können so gruppiert sein, dass eine gewisse Getriebefunktionalität selbst dann verfügbar ist, wenn ein Versagen einen der beiden Anschlüsse deaktiviert. Der Schalter 142 ist zwischen dem Anschluss 116 der Steuerung 80 und dem Anschluss 112 der wählbaren Freilaufkupplung 70 angeordnet. Wenn ein Strom über einem Schwellenwert vom Anschluss 144 zum Anschluss 146 fließt, verbindet der Schalter 142 elektrisch den Anschluss 148 mit dem Anschluss 150. Wenn der Strom vom Anschluss 144 zum Anschluss 146 unter dem Schwellenwert liegt, trennt der Schalter 142 andererseits den Anschluss 148 elektrisch vom Anschluss 150. Der Anschluss 144 ist mit dem Steuerungsanschluss 140 verbunden, der Anschluss 146 ist mit dem Steuerungsanschluss 138 verbunden, der Anschluss 148 ist mit dem Steuerungsanschluss 116 verbunden und der Anschluss 150 ist mit dem wählbaren Freilaufkupplungsanschluss 112 verbunden. Der Betrieb des Schaltkreises von 4 ist identisch mit dem Betrieb des Schaltkreises von 3.
5 stellt einen alternativen Schaltkreis dar, der geeignet sein kann, wenn der zum Einrücken der wählbaren Freilaufkupplung erforderliche elektrische Strom bezüglich der Stromaufnahme der Steuerung hoch ist. Der Anschluss 148 des Schalters 142 ist mit dem positiven Anschluss 102 der Batterie 100 elektrisch verbunden. Wie bei dem Schaltkreis von 4 wird der Anschluss 112 der wählbaren Freilaufkupplung immer dann gespeist, wenn die Steuerung 80 innen den Anschluss 138 mit dem Anschluss 110 verbindet, wodurch Stromfluss zwischen den Anschlüssen 144 und 146 des Schalters 142 zum Schließen des Schalters bewirkt wird. Ein zweiter Schalter 160 wird dazu verwendet, den Anschluss 114 selektiv mit der Bezugserde 106 zu verbinden. Wenn Strom über einem Schwellenwert zwischen den Anschlüssen 162 und 164 fließt, schließt der Schalter 160, um den Anschluss 166 elektrisch mit dem Anschluss 168 zu verbinden. Der Strom, der die wählbare Freilaufkupplung 70 einrückt, fließt nicht durch die Steuerung 80. Die Steuerung 80 kann durch die gleiche Leistungsquelle wie die wählbare Freilaufkupplung gespeist werden, wie gezeigt wird, oder kann von einer anderen elektrischen Energiequelle gespeist werden.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Logik darstellt, die von der Steuerung 80 zum Schalten der wählbaren Freilaufkupplung (oder im Falle von 5 der beiden Schalter) verwendet wird. Ausgehend von 170 bestimmt die Steuerung bei 172 zunächst, ob ein Rückwärtsgang angesteuert ist. Dies wird in erster Linie basierend auf einer Stellung eines Gangwählers, der von einem Fahrer bedient wird, bestimmt. Es kann jedoch einige Bedingungen geben, unter denen der Rückwärtsgang nicht sofort angesteuert wird, wie zum Beispiel, wenn der Fahrer den Schalthebel in die Rückwärtsgangstellung bewegt, während sich das Fahrzeug schnell nach vorne bewegt. Wenn der Rückwärtsgang angesteuert ist, dann stellt die Steuerung bei 174 sowohl den Schaltstrom als auch den SOWC-Strom über den erforderlichen Schwellenwert ein, um die wählbare Freilaufkupplung 70 einzurücken. Ist kein Rückwärtsgang angesteuert, bestimmt die Steuerung bei 176, ob ein unterer Bereich angesteuert wird. Das Getriebe sollte so konfiguriert sein, dass es im unteren Bereich negatives Drehmoment überträgt; somit sollte die SOWC 70 eingerückt sein, wenn sich das Getriebe im 1. Gang befindet und das Drehmoment negativ ist. Wenn sich das Getriebe nicht im 1. Gang befindet, wie bei 178 bestimmt, dann wird der Strom in beiden Schaltkreisen bei 180 unter den zugehörigen Schwellenwert eingestellt, um zu gewährleisten, dass die SOWC 70 ausgerückt ist. Wenn sich das Getriebe in einer Fahrstellung befindet, wie bei 182 bestimmt, dann wird die SOWC bei 178 ausgerückt, unabhängig davon, welcher Vorwärtsgang aktuell gewählt ist. Wenn sich das Getriebe nicht in der Parkstellung befindet, wie bei 184 bestimmt, dann bestimmt die Steuerung, dass es sich in Neutral befinden muss, und rückt die SOWC bei 180 aus.
Da sich das Verhalten des Systems bei Vorhandensein eines einzigen Versagens, wie zum Beispiel eines Kurzschlusses, nicht ändert, ist es wahrscheinlich, dass solch ein Versagen nicht bemerkt werden würde. Nachdem ein einziges Versagen aufgetreten ist, ist das System jedoch nicht mehr sicher, wenn ein zusätzliches Versagen auftritt. Deshalb kann es wünschenswert sein, regelmäßig auf Vorliegen eines einzigen Versagens zu überprüfen. 6 stellt mehrere potentielle Wege dar, wie dies erreicht werden kann. Diese Tests können unter Betriebsbedingungen durchgeführt werden, unter denen ein unbeabsichtigtes Einrücken detektiert werden kann, aber keine Beschädigung verursachen würde. Wenn sich das Getriebe im unteren Bereich und im 1. Gang befindet, bestimmt die Steuerung bei 181, ob solch ein Test durchgeführt werden sollte. Obgleich in 6 im unteren Bereich dargestellt, könnte der Test auch im Fahrbereich durchgeführt werden. Die Entscheidung kann darauf basieren, wieviel Zeit seit dem vorherigen Test vergangen ist. Wenn das Drehmoment derzeit negativ ist, dann sollte kein Test durchgeführt werden. Ist kein solcher Test erwünscht, dann rückt die Steuerung bei 174 sofort die SOWC auf normale Weise ein. Soll ein Test durchgeführt werden, dann stellt die Steuerung 80 bei 183 einen Strom über den Schwellenwert und den anderen darunter ein. Um für eine kurze Dauer zwischen dem Draht 88 und Erde zu testen, wird der Schalter eingeschaltet, und die SOWC wird ausgeschaltet. Zum Testen auf einen Kurzschluss zwischen dem Anschluss 146 und Erde wird der Schalter ausgeschaltet und die SOWC eingeschaltet. Liegt ein Kurzschluss vor, befindet sich die SOWC in einem eingerückten Zustand, ansonsten befindet sie sich in einem ausgerückten Zustand. Zur Bestimmung, ob die SOWC eingerückt ist, wird die Drehmomentkapazität von 68 bei 185 allmählich erhöht. Ist die SOWC ausgerückt, beginnt das Übersetzungsverhältnis zu steigen, wie es dies während eines 1–2-Schaltens tun würde, was bei 186 detektiert werden kann. Dieser Prozess kann zeitlich so gesteuert werden, dass er mit einem geplanten 1–2-Schalten zusammenfällt, so dass die Fahrzeuginsassen dies nicht bemerken, solange kein Fehler vorliegt. Erfolgt keine Änderung der Übersetzung, dann wird bei 188 ein Fehlercode gesetzt, um Informationen für einen Wartungstechniker bereitzustellen. Die Steuerung kann zusätzliche Maßnahmen ausführen, wie zum Beispiel die Speisung der Anschlüsse 116 oder 140 abschalten oder das Getriebe auf den Rückwärtsgang und 1. Gang zu beschränken.
Eine weitere Gelegenheit zum Testen auf einen einzigen Fehler gibt es bei 190, während sich das Fahrzeug in der Parkstellung befindet. Während sich das Fahrzeug in der Parkstellung befindet, sind normalerweise keine Schaltelemente eingerückt, einschließlich der SOWC 70. Wenn ein Test erwünscht ist, wird einer der Ströme bei 192 über den Schwellenwert und einer darunter eingestellt. Ist der Schalter abgeschaltet und die SOWC eingeschaltet, würde im Strom bei Anschluss 120 ein Kurzschluss resultieren. Wenn die Steuerung dies an einem bei 196 gesetzten Fehlercode detektiert, und es können weitere Fehlerabschwächungsmaßnahmen getroffen werden. Wird kein Strom detektiert, oder ist die Steuerung nicht in der Lage, diesen Strom zu messen, dann überprüft die Steuerung, ob die SOWC eingerückt ist, indem die Kupplung 60 bei 198 eingerückt wird. Während sich das Getriebe in Neutral befindet, dreht sich die Turbinenwelle mit nahezu der Drehzahl des Motors. Wird das Getriebe bei stationärer Ausgangswelle in einen Gang geschaltet, verlangsamt sich die Turbinenwelle bis zu einem Halt. Ist die SOWC ausgerückt, dann befindet sich das Getriebe nach Einrücken der Kupplung 60 immer noch in einem neutralen Zustand. Ist die SOWC jedoch eingerückt, wird durch Einrücken der Kupplung 60 das Getriebe in den Rückwärtsgang platziert, wodurch ein Anhalten der Turbinenwelle verursacht wird, welches bei 200 detektiert werden kann.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen, die von den Ansprüchen umfasst werden, beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Bezugszeichenliste
Fig. 6

Yes: Ja
No: Nein
170: Start
172: Rückwärtsgang?
174: Schaltstrom ein SOWC-Strom ein
176: Niedrig?
178: 1. Gang?
181: Test erwünscht?
182: Fahren?
183: Schaltstrom ein SOWC- Strom aus
184: Parken?
185: Kupplung 68 teilweise einrücken
186: Änderung der Gangübersetzung?
190: Test erwünscht?
192: Schaltstrom aus SOWC-Strom ein
194: SOWC-Strom?
196: Fehlercode setzen
198: Kupplung 60 einrücken
200: Turbine angehalten?

Claims

Getriebe, umfassend: eine wählbare Freilaufkupplung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass ein erster Strom einen ersten Schwellenwert übersteigt, eine relative Drehung zwischen zwei Getriebeelementen zu verhindern; einen Schalter, der dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass ein zweiter Strom einen zweiten Schwellenwert nicht übersteigt, den ersten Strom zu unterbrechen; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Betätigung eines Schalthebels durch Einwirken auf den ersten und den zweiten Strom den Zustand der wählbaren Freilaufkupplung einzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die wählbare Freilaufkupplung dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass der erste Strom unter dem ersten Schwellenwert liegt, eine relative Drehung in nur eine Richtung zu gestatten.
Getriebe nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen ersten Draht, der die Steuerung elektrisch mit der wählbaren Freilaufkupplung verbindet; und einen zweiten Draht, der den Schalter elektrisch mit der Steuerung verbindet, wobei der erste Strom durch den ersten und den zweiten Draht fließt.
Getriebe nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen dritten Draht, der den Schalter mit der Steuerung elektrisch verbindet, wobei der zweite Strom durch den zweiten und den dritten Draht fließt.
Getriebe nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen dritten Draht, der den Schalter mit der Steuerung elektrisch verbindet; und einen vierten Draht, der den Schalter mit der Steuerung elektrisch verbindet, wobei der zweite Strom durch den dritten und den vierten Draht fließt.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eines der beiden Getriebeelemente ein sich nicht drehendes Getriebegehäuse ist.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei die Steuerung dazu programmiert ist: die wählbare Freilaufkupplung als Reaktion auf eine Wahl eines Rückwärtsbereichs durch Einstellen des ersten und des zweiten Stroms auf eine Höhe, die den ersten bzw. zweiten Schwellenwert übersteigt, einzurücken; und die wählbare Freilaufkupplung als Reaktion auf eine Wahl eines Fahrbereichs durch Einstellen des ersten und des zweiten elektrischen Stroms auf eine Höhe, die unter dem ersten bzw. zweiten Schwellenwert liegt, auszurücken.
Getriebe nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, auf einen Fehler zu testen, indem sie: den ersten oder den zweiten elektrischen Strom auf eine Höhe regelt, die den zugehörigen Schwellenwert übersteigt; einen anderen des ersten und des zweiten elektrischen Stroms auf eine Höhe regelt, die unter dem zugehörigen Schwellenwert liegt; eine Drehmomentkapazität einer Reibkupplung erhöht; und als Reaktion darauf, dass ein Getriebedrehzahlverhältnis im Widerspruch zu dem Ausrücken der Freilaufkupplung steht, einen Fehlercode setzt.
Elektrisch betätigte Kupplung, umfassend: einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Anschluss; einen Schalter, der zum Herstellen eines Schaltkreises zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss als Reaktion darauf, dass ein erster Strom zwischen dem dritten und dem vierten Anschluss einen ersten Schwellenwert übersteigt, konfiguriert ist; und eine Freilaufkupplung, die dazu konfiguriert ist, eine relative Drehung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring als Reaktion darauf, dass ein zweiter Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss einen zweiten Schwellenwert übersteigt, auszuschließen.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes, umfassend: als Reaktion auf die Wahl eines Rückwärtsbereichs Einrücken einer wählbaren Freilaufkupplung durch Regeln eines ersten und eines zweiten Stroms auf eine Höhe, die den ersten bzw. zweiten Schwellenwert übersteigt; und als Vorbereitung auf ein Hochschalten Ausrücken der wählbaren Freilaufkupplung in eine Richtung durch Regeln des ersten und des zweiten Stroms auf eine Höhe, die unter dem ersten bzw. zweiten Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Hochschalten ein Schalten aus einer Anfahrübersetzung in eine nächsthöhere Vorwärtsgangübersetzung ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend: beim Regeln des ersten Stroms auf eine erste Höhe, die den ersten Schwellenwert übersteigt, und Regeln des zweiten Stroms auf eine zweite Höhe, die unter dem zweiten Schwellenwert liegt, Erhöhen einer Drehmomentkapazität einer Reibkupplung; und Setzen eines Fehlercodes als Reaktion darauf, dass ein Getriebedrehzahlverhältnis im Widerspruch zu dem Ausrücken der wählbaren Freilaufkupplung steht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Reibkupplung eine lastannehmende Kupplung für das Hochschalten ist und sich das Getriebedrehzahlverhältnis nicht als Reaktion auf das Erhöhen der Drehmomentkapazität ändert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Drehmomentkapazität der Reibkupplung erhöht wird, während als Reaktion auf das Erhöhen der Drehmomentkapazität eine Getriebeausgangswelle stationär ist und sich eine Getriebeturbinenwelle verlangsamt.