DE102016121878A1

DE102016121878A1 - Kupplungssteuerung eines manuellen Getriebes unter Verwenden von Antriebsstrangmessungen

Info

Publication number: DE102016121878A1
Application number: DE102016121878.2A
Authority: DE
Inventors: Yuji Fujii; Alex O'Conner Gibson; Gregory Michael Pietron; Joseph F. Kucharski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-05-24
Also published as: CN106838295B; CN106838295A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines manuellen Getriebes weist das Verwenden einer Steuervorrichtung auf, um ein gewünschtes Drehmoment zu bestimmen, das durch eine Eingabekupplung für den gewünschten Gang übertragen wird, nachdem ein Schalthebel zu einer gewünschten Gangposition bewegt wurde und während ein Kupplungspedal zum Einrücken der Kupplung freigegeben wird; Ableiten von Drehmoment in der Fahrzeugantriebsanordnung; Verwenden abgeleiteten Drehmoments zum Bestimmen des Kupplungsdrehmoments; und Verwenden der Steuervorrichtung, um automatisch einen Kupplungsaktuator derart einzustellen, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten Drehmoment und dem abgeleiteten Drehmoment verringert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Vorrang der U.S.-Patentanmeldung Nr. 14/168,045, eingereicht am 30.01.2014, die hiermit vollständig aufgenommen wird, und von der sie eine Teilfortsetzung ist.
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum elektronischen Steuern einer Eingabekupplung eines manuellen Getriebes auf der Basis direkter Echtzeit-Antriebsstrangmessungen innerhalb des Getriebes oder in einem Fahrzeugantriebsstrang.
Der Marktanteil an Fahrzeugen, die mit manuellen Schaltgetrieben ausgestattet sind, bleibt in diesem Land teilweise aufgrund der betrieblichen Kompliziertheit, die mit dem Gangschaltprozess verbunden ist, niedrig. Ein typisches manuelles Schaltgetriebesystem erfordert eine koordinierte Verwendung von Füßen, um das Pedal der Eingabekupplung des Getriebes und das Gaspedal zu betätigen, während eine Schaltgabel anhand eines manuell betriebenen Schalthebels bewegt wird. Es erfordert auch eine auf dem Fuß basierende Steuerung, um die Kupplung zum Fahren eines Fahrzeugs mit einer niedrigen Geschwindigkeit schlupfen zu lassen.
Verfehlte Kupplungsfreigabe-Zeitsteuerung, schlechte Kupplungsschlupfsteuerung oder verfehlte Einrückzeitsteuerung resultieren in abgewürgter Maschine oder unerwünschtem Lärm, Schwingung und unerwünschten Nebengeräuschen (NVH), wie zum Beispiel Kupplungsrupfen.
Ein robotisiertes manuelles Getriebesystem mit elektronisch gesteuerter Eingabekupplung wurde für begrenzte Produktionsanwendungen verwendet. Seine Kupplungssteuerung beruht in der Hauptsache auf Kupplungsaktuatorposition und Schlupfgeschwindigkeitsmessungen an den gleitenden Kupplungsscheiben während der Prozesse des Freigebens, Schlupfens und Einrückens der Kupplung. Diese Messungen können jedoch nicht direkt verwendet werden, um das Drehmoment, das durch die schlupfende Eingabekupplung übertragen wird, zu berechnen, so dass das System nicht direkt auf eine Messung des Kupplungsdrehmoments reagiert. Ein solches System kann folglich nicht zuverlässig korrigierende Aktionen in geschlossener Schleife in Echtzeit ausführen. Insbesondere gibt es kein zuverlässiges Verfahren zum präzisen Schätzen des Kupplungsdrehmoments basierend auf der Kupplungsaktuatorposition und der Schlupfgeschwindigkeit über die gleitenden Kupplungsscheiben unter allen Fahrbedingungen aufgrund des beschränkten Verstehens der Mechanismen der Trockenkupplungsreibung. Eine herkömmliche Steuervorrichtung des robotisierten manuellen Getriebesystems ist daher nicht gut dazu geeignet, unerwünschte NVH-Verhaltensweisen zu erfassen und korrigierende Aktionen in geschlossener Schleife in Echtzeit während der Prozesse des Freigebens, des Schlupfens und Einrückens der Kupplung auszuführen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zum Steuern eines manuellen Schaltgetriebes kann aufweisen, dass eine Steuervorrichtung einen Schalthebel entriegelt, nachdem ein Umschalter ein gewünschtes Gangschalten angibt, und ein Gaspedal freigegeben wird; nachdem der Schalthebel zu einem anderen Gang bewegt wurde, Bestimmen eines gewünschten Kupplungsdrehmoments für den Gang; Messen der Drehbauteilbeschleunigung; Ableiten des Kupplungsdrehmoments basierend auf der Beschleunigung; automatisches Einstellen eines Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment verringert wird.
Ein Verfahren zum Steuern eines manuellen Schaltgetriebes kann unter Verwendung einer Steuervorrichtung das Bestimmen eines gewünschten Kupplungsdrehmoments für einen gewünschten Gang aufweisen, nachdem ein Schalthebel zu dem gewünschten Gang bewegt wurde, während ein Kupplungspedal freigegeben wird; das Messen der Drehbauteilbeschleunigung; das Ableiten eines Kupplungsdrehmoments basierend auf der Beschleunigung; das Verringern des Kupplungsdrehmomentfehlers durch automatisches Einstellen eines Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment verringert wird.
Ein Verfahren zum Steuern eines manuellen Schaltgetriebes kann unter Verwendung einer Steuervorrichtung das Bestimmen eines gewünschten Kupplungsdrehmoments für einen gewünschten Gang aufweisen, nachdem ein Schalthebel zu dem gewünschten Gang bewegt wurde, ein Kupplungspedal gedrückt und dann freigegeben wurde, und ein Gaspedal freigegeben und danach gedrückt wird; das Messen der Drehbauteilbeschleunigung; das Ableiten des Kupplungsdrehmoments basierend auf der Beschleunigung; und das automatische Einstellen eines Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment verringert wird.
Ein Drehzahlsensor, Beschleunigungsmesser und/oder Winkelpositionssensor, der ein Antriebsstrangbauteil misst, kann einen Drehmomentpegel, der durch eine Antriebswelle übertragen wird, basierend auf einer proportionalen Beziehung zwischen Drehmoment und Beschleunigung ableiten. Ein solcher Drehmomentpegel kann als ein Feedbacksignal zu einer Kupplungssteuervorrichtung verwendet werden, die das Abwürgen der Maschine und unerwünschtes Auftreten von NVH, wie zum Beispiel Kupplungsrupfen, verringern oder eliminieren kann. Ein Vorteil ist ein ebenmäßigerer Betrieb der elektronischen Kupplung ohne Abwürgen durch Korrigieren unerwünschter Kupplungsverhaltensweisen. Das kann nicht nur verbessertes Schalten für einen Bediener, der ein Kupplungspedal bedient, erlauben, sondern kann es einem Fahrer auch ermöglichen, Gänge zu schalten, indem er manuell einen Schalthebel bewegt, ohne die Kupplung direkt zu betätigen.
Der Geltungsbereich der bevorzugten Ausführungsform wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, aber nur der Veranschaulichung dienen. Diverse Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen werden für den Fachmann ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden, in denen:
1 eine schematische Darstellung ist, die ein manuelles Getriebesystem mit elektronisch betätigtem Kupplungssystem gemäß einem Konzept des Stands der Technik zeigt,
2 eine schematische Darstellung ist, die ein manuelles Getriebesystem zeigt, das ein elektronisch betätigtes Kupplungssystem hat,
3 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugantriebsbaugruppe ist,
4 ein Logikdiagramm ist, das einen Algorithmus zum Steuern eines Schaltgetriebes des manuellen Getriebesystems von 2 darstellt,
5 ein Logikdiagramm ist, das einen Algorithmus zum Steuern eines Eingabekupplungschlupfens des manuellen Getriebesystems von 2 ist, und
6 ein Logikdiagramm ist, das einen Algorithmus zum Steuern eines Schaltgetriebes des manuellen Getriebesystems von 2 darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Fahrzeug 8, das ein manuelles Getriebesystem 10 hat, wobei der Fahrzeugbediener 12 ein Pedal oder einen Umschalter 14 betätigt, durch welches/welchen ein Signal, das den Zustand des Umschalters 14 darstellt, zu einer Steuervorrichtung 16 übertragen wird, die einen Aktuator 18 betätigt, der den eingerückten, schlupfenden und ausgerückten Zustand der Eingabekupplung 20 steuert. Wenn hier auf den Begriff „Getriebe“, darunter auch in den Ansprüchen, verwiesen wird, bedeutet das ein Getriebe mit Zahnradanordnung, das gewöhnlich als ein manuelles Getriebe betrachtet wird (im Gegensatz zu dem, was herkömmlich als ein „Automatik“-Getriebe betrachtet wird), mit einer Kupplung, die das Getriebe während des Gangschaltprozesses ausrückt, wobei der Fahrzeugbediener zu diesem Zeitpunkt eine Art von Schaltelement handhabt, wie zum Beispiel einen Schalthebel, und die Kupplung dann wieder einrückt, um das Gangschalten abzuschließen.
Das Drehmoment, das von einer Maschine 22 erzeugt wird, wird selektiv durch die Kupplung 20 zu einem manuellen Schaltgetriebe-Antriebsstrang 24 zu den angetriebenen Fahrzeugrädern 26 übertragen (wobei manuelles Schaltgetriebe auch ein anderer Begriff für das manuelle Getriebe ist). Der Bediener wählt manuell den Betriebsgang des Schaltgetriebes 24 aus, indem er einen Schalthebel 28 bewegt, der die Schaltgabel 30 der Synchronisiereinrichtung, die dem ausgewählten Gang entspricht, bewegt. Die ausgewählte Schaltgabel erzeugt eine Antriebsverbindung zwischen der Maschine 22 durch die Kupplung 20, den ausgewählten Gang und die Getriebeausgangswelle und Antriebswelle 32 zu den angetriebenen Fahrzeugrädern 26.
Unter Bezugnahme auf das Kupplungspedal und die Eingabekupplung, wie sie hier verwendet werden, wird die Kupplung freigegeben, wenn das Kupplungspedal als gedrückt bezeichnet wird. Die Kupplung wird eingerückt, wenn das Kupplungspedal als freigegeben bezeichnet wird. Die Kupplung schlupft (Kupplungsschlupfen/Kupplungsgleiten), während sie Drehmoment durch Reibungskraft überträgt, wenn sie als teilweise freigegeben oder teilweise eingerückt bezeichnet wird, wobei das Kupplungspedal teilweise gedrückt wird. Während daher das Kupplungspedal freigegeben wird (das heißt sich zwischen der gedrückten Kupplungspedalposition und der freigegebenen Kupplungspedalposition bewegt), schlupft die Kupplung.
2 zeigt ein Fahrzeug 9, das ein manuelles Getriebesystem 11 hat. Da das bei dieser Anordnung beschriebene Fahrzeug ähnlich ist wie das Fahrzeug der 1, bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Bauteile in den Zeichnungen und ihre ausführliche Beschreibung wird weggelassen. Das manuelle Getriebesystem 11 weist einen Sensor 34 auf. Der Sensor 34 kann ein Drehzahlsensor sein, der die Drehzahl eines Schaltgetriebes oder Antriebsstrangbauteils in dem Getriebesystem 11 misst, wobei der Sensor 34 ein Beschleunigungsmesser sein kann, der die Drehbeschleunigung eines Schaltgetriebes oder eines Antriebsstrangbauteils in dem Getriebesystem 11 misst, wobei der Sensor 34 ein Hochauflösungs-Winkelpositionssensor sein kann oder zwei oder alle drei Typen dieser Sensoren 34 verwendet werden können. Bei Verweis auf Messen oder Verwenden von Drehzahl oder Beschleunigung, betrifft das hier, inklusive in den Ansprüchen, eine Drehzahl oder Drehbeschleunigung (Drehbauteilbeschleunigung) jeweils des speziellen Bauteils in dem Fahrzeugantriebsstrang (Getriebesystem), nicht eine lineare Geschwindigkeit oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges selbst auf der Straße.
Der Sensor 34 überwacht die Antriebsstrangparameter und stellt ein Feedbacksignal 36 zu der Kupplungssteuervorrichtung 17 bereit. Der Sensor 34 erzeugt ein Signal, das die Kupplungssteuervorrichtung 17 umwandelt, um Drehmoment (abgeleitetes Antriebsdrehmoment) auf einer Welle zwischen der Eingabekupplung 20 und dem Schaltgetriebe 24 oder auf einer Gegenwelle des Schaltgetriebes 24 oder auf der Ausgangswelle des Schaltgetriebes 24 darzustellen, kann sich aber an anderen Stellen der Fahrzeugantriebsanordnung, die unter Bezugnahme auf 3 besprochen wird, befinden. Falls der Sensor 34 die Beschleunigung misst, wird das Kupplungsdrehmoment basierend auf dieser Beschleunigungsmessung des speziellen drehenden Bauteils (wie zum Beispiel einer drehenden Antriebswelle) – Drehbauteilbeschleunigung abgeleitet. Falls der Sensor 34 Drehzahl misst, wird das Kupplungsdrehmoment basierend auf der zeitlichen Ableitung gemessener Winkelgeschwindigkeit des drehenden Bauteils abgeleitet (wie zum Beispiel von der drehenden Antriebswelle), was in der Tat auch in einer Messung von Beschleunigung – Drehbauteilbeschleunigung, resultiert. Falls der Sensor 34 Winkelposition misst, wird das Kupplungsdrehmoment basierend auf der zeitlichen Ableitung einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit des drehenden Bauteils bestimmt, was in der Tat auch in einer Messung von Beschleunigung resultiert. Für irgendeinen dieser drei Typen von Sensoren wird daher eine Beschleunigungsmessung für die Steuervorrichtung erhalten, um sie in Bezug auf Ableiten von Kupplungsdrehmoment (das heißt Drehmoment, das über die Kupplung übertragen wird) zu verwenden. Der Begriff Kupplungsdrehmoment, wie er hier und auch in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet das Drehmoment, das durch die Kupplung übertragen wird, ob die Kupplung nun voll eingerückt wird oder schlupft (falls die Kupplung voll ausgerückt ist, ist das Kupplungsdrehmoment natürlich gleich null). Der Schlupfzustand ist natürlich der Zustand, bei dem das Bestimmen des Kupplungsdrehmoments schwieriger ist.
3 veranschaulicht schematisch die Fahrzeugantriebsanordnung 148, und wobei der Sensor 34 darin liegen kann und unten unter Bezugnahme auf 2 ebenfalls beschrieben wird. Die Maschine 22 ist durch eine Kurbelwelle 150 mit der Eingabekupplung 20 verbunden. Die Eingabekupplung 20 kann ein Schwungrad 152 und eine Kupplungsscheibe 154 aufweisen. Zusätzlich kann die Kupplung 20 andere Bauteile aufweisen, wie zum Beispiel einen Torsionsdämpfer 170 und einen Kupplungsaktuator 172. Eine Getriebeeingangswelle 156 verbindet die Kupplung 20 mit dem Schaltgetriebe(Getriebe)-Antriebsstrang 24. Der Schaltgetriebe-Antriebsstrang 24 kann einen Radsatz (Getriebe) 158 aufweisen, der von der Eingangswelle 156 angetrieben wird, die ihrerseits eine Getriebeausgangswelle 160 antreibt. Die Getriebeausgangswelle 160 kann mit einer Antriebswelle 32 verbunden sein, die ihrerseits ein Differenzial 162 antreibt. Die Ausgabe von dem Differenzial 162 treibt natürlich die Fahrzeugräder 26 an.
Der/die Sensor(en) 34 können sich an einer oder mehreren der folgenden Stellen in der Fahrzeugantriebsanordnung befinden. Während der/die Sensor(en) 34 an mehreren Stellen in 3 gezeigt sind, kann es sich um nur einen Sensor 34 an einer dieser Stellen handeln, oder es können mehrere Sensoren 34 an verschiedenen der veranschaulichten Stellungen vorliegen, die Signale zu der Steuervorrichtung 17 übertragen, wobei die Steuervorrichtung 17 sie (durch Mitteln, Berücksichtigen eines Gangverhältnisses zwischen den Stellen oder Verwenden eines anderen geeigneten Algorithmus) kombiniert, um das zu erzeugen, was von der Steuervorrichtung 17 als abgeleitetes Drehmoment zum Steuern des Kupplungsaktuators 18 verwendet wird. Das Berechnen des Drehmoments aus mehreren Sensoren kann vor Geräuschen in der Messung schützen, um ein robusteres abgeleitetes Drehmoment zu erzeugen, wenn man mehrere Sensoren 34 hat, erhöht das aber natürlich die Kosten des manuellen Getriebesystems 11.
Der Sensor 34a kann benachbart zu der Kurbelwelle 150 liegen, der Sensor 34b kann benachbart zu dem Schwungrad 152 liegen, der Sensor 34c kann benachbart zu der Getriebeeingangswelle 156 liegen, der Sensor 34d kann benachbart zu einem Bauteil des Radsatzes 158 liegen, wie zum Beispiel einer Gegenwelle (die nicht spezifisch gezeigt ist). Der Sensor 34e kann benachbart zu der Getriebeausgangswelle 160 liegen, der Sensor 34f kann benachbart zu der Antriebswelle 32 liegen, der Sensor 34g kann benachbart zu einem Bauteil des Differenzials 162 liegen.
An irgendeiner (oder mehreren) dieser Stellen kann der Sensor ein Feedbacksignal 36 zu der Steuervorrichtung 17 senden, das die Steuervorrichtung 17 verwendet, um Drehmoment, das an der Kupplungsscheibe 154 übertragen wird, abzuleiten. Die Berechnung des durch die Kupplungsscheibe 154 übertragenen Drehmoments kann durch Skalieren gemessener Beschleunigung oder zeitliche Ableitung von Drehzahlwerten (nämlich Beschleunigung) mit dem bekannten Übersetzungsverhältnis zwischen der Kupplungsscheibe 154 und der Drehmomenterfassungsstelle verwirklicht werden. Alternativ kann die Berechnung des Kupplungsdrehmoments an der Kupplungsscheibe 154 basierend auf Messungen an anderen Stellen der Fahrzeugantriebsanordnung zum Beispiel durch Verfahren verwirklicht werden, die in dem US-Patent 8,510,003 , das hier durch Verweis aufgenommen wird, verwirklicht werden.
Der/die Sensor(en) 34, die verwendet werden, können ein Beschleunigungsmesser sein, der konzipiert ist, um Drehbeschleunigung zu messen, ein hochauflösender Drehzahlsensor, der ausgelegt ist, um Drehzahlen an ausreichend kurzen Intervallen zu messen, um ein zeitliche Ableitung von Winkelgeschwindigkeit des Bauteils, das gemessen wird, zu erheben, um einen Beschleunigungswert zu erzeugen, oder ein hochauflösender Winkelpositionssensor zum Bestimmen der Drehzahl und folglich der Beschleunigung eines drehenden Bauteils. Die Messung kann dann beim Betrieb des manuellen Getriebesystems 11 verwendet werden.
Nun werden die 4 und 5 unter Bezugnahme auf das Fahrzeug der 2 und 3 besprochen. Während ein Kupplungspedal 37 und ein Gaspedal (acc) 38 nur in 4 gezeigt sind, gelten sie auch für das Steuerverfahren der 5 und, wie anwendbar, der 6. Bei dem Kupplungsunterstützungsmodus, der in den 4 und 5 veranschaulicht ist, betätigt der Fahrzeugbediener (Fahrer) 12 manuell ein Kupplungspedal 37, ein Gaspedal 38 und den Gangschalthebel 28. Das Steuerverfahren korrigiert automatisch den Kupplungsbetrieb basierend auf dem abgeleiteten Drehmomentsignal 36, um zum Beispiel unerwünschtem Kupplung-NVH und Maschinenabwürgzuständen vorzubeugen.
Ein Kupplungsunterstützungsmodus zum Schalten des Schaltgetriebes 24/Radsatzes 158 wird nun unter Bezugnahme auf 4 angesichts der 2 und 3 besprochen.
Bei Schritt 40 wird der Zustand des Getriebes, wie zum Beispiel die Gangposition, identifiziert, und Routine-Antriebsstrangparameter und Variablen, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Maschinendrosselposition, die Maschinendrehzahl und die Drehzahl diverser Wellen, werden gemessen.
Bei Schritt 42 wird die Beschleunigung (oder Drehzahl oder Winkelposition) eines drehenden Bauteils des Getriebesystems 11 von dem/den Sensor(en) 34 gemessen, ein Signal, das diese Größe darstellt, wird zu der Steuervorrichtung 17 übertragen, wodurch eine Drehbauteilbeschleunigung erhalten wird. Die Steuervorrichtung 17 verwendet die Drehbauteilbeschleunigung, um abgeleitetes Drehmoment, das durch die Eingabekupplung 20 übertragen wird, zu berechnen, das das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lage der Kupplungsscheibe 154 und der Messstelle ausweist. Das abgeleitete Drehmoment kann auf der gemessenen Beschleunigung oder der zeitlichen Ableitung der gemessenen Winkelgeschwindigkeit (im Wesentlichen Beschleunigung) des Bauteils basieren, das zum Beispiel eines der Bauteile sein kann, die in Zusammenhang mit den Sensoren 34 der 3 besprochen wurden. Die Steuervorrichtung 17 kann eine Nachschlagetabelle für das besondere Fahrzeug und den Antriebsstrang verwenden, um die Eingabedaten (Beschleunigung oder Drehzahl oder Winkelpositionen) in das abgeleitete Kupplungsdrehmoment umzuwandeln. Solche Daten können empirisch durch Messungen des speziellen Antriebsstrangs und Fahrzeugs erzeugt werden. Alternativ kann die Steuervorrichtung 17 mathematische Gleichungen verwenden, um den Messwert von dem Sensor 34 in das abgeleitete Kupplungsdrehmoment umzuwandeln. Wie oben besprochen, können auch mehrere Sensoren vorliegen, die Beschleunigungs- und/oder Drehzahlsignale zu der Steuervorrichtung senden, die diese Eingaben dann kombiniert und ein abgeleitetes Kupplungsdrehmoment berechnet.
Bei Schritt 44 drückt der Bediener das Kupplungspedal 37, das den Zustand der Kupplung 20 steuert, vollständig.
Bei Schritt 46 gibt der Bediener das Gaspedal 38 vollständig frei.
Bei Schritt 48 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Kupplung 20 vollständig ausgerückt ist. Falls die Kupplung nicht vollständig getrennt ist, wird die Kupplung 20 bei Schritt 50 automatisch von der Steuervorrichtung 17 vollständig ausgerückt.
Bei Schritt 52 bewegt der Bediener den Schalthebel 28 zu der Position, die dem gewünschten Gang, der von dem Gangwechsel erzeugt werden soll, entspricht.
Bei Schritt 54 gibt der Bediener das Kupplungspedal 37 allmählich frei, was es der Kupplung erlaubt, zu schleppen (schlupfen), während der Bediener das Gaspedal 38 drückt, Schritt 56.
Bei Schritt 58 bestimmt die Steuervorrichtung 17 das Ausmaß des gewünschten Kupplungschlupfs und das gewünschte Kupplungsdrehmoment über die schlupfende Kupplung 20.
Bei Schritt 60 berechnet die Steuervorrichtung 17 (i) den Kupplungsschlupffehler, das heißt den Unterschied zwischen dem gewünschten Kupplungsschlupf bei Schritt 58 und dem Kupplungsschlupf, der durch Differenzdrehzahl über die Kupplung 20, wie bei Schritt 40 gemessen, dargestellt wird, und (ii) den Kupplungsschlupffehler, das heißt den Unterschied zwischen dem bei Schritt 42 abgeleiteten Kupplungsdrehmoment und dem bei Schritt 58 gewünschten Kupplungsdrehmoment. Eine Abweichung des abgeleiteten Kupplungsdrehmoments von dem gewünschten Pegel kann durch den Kupplungspedalsteuerfehler des Bedieners verursacht werden, oder kann auf unerwünschte Kupplungsreibungsverhaltensweisen, wie zum Beispiel Stick-Slip zurückzuführen sein.
Bei Schritt 62 korrigiert die Steuervorrichtung 17 automatisch die Position des Kupplungsaktuators 18 auf der Grundlage des Kupplungsdrehmomentfehlers und Schlupffehlers, so dass die Fehler reduziert, minimiert oder eliminiert werden.
Bei Schritt 64 korrigiert die Steuervorrichtung 17 automatisch das Maschinendrehmoment, so dass das eingestellte Maschinendrehmoment die Kupplungsaktuatorsteuerung 62 erhöht, um Kupplungsdrehmoment und Schlupffehler zu verringern, minimieren oder eliminieren, und derart, dass das Maschinendrehmoment mit den aktuellen Fahrzuständen kompatibel ist:
Fahrzeuggeschwindigkeit, Drosselposition und dem neu eingelegten Gang.
Bei Schritt 66 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Kupplung 20 vollständig eingerückt ist. Falls die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, kehrt die Steuerung zu den Schritten 54 und 56 zurück.
Falls die Kupplung sicher eingerückt ist, endet die Steuerung des Kupplungsunterstützungs-Moduswechsels bei 68.
Ein Kupplungsunterstützungsmodus zum Steuern des Schlupfs der Kupplung 20 wird nun unter Bezugnahme auf 5 angesichts der 2 und 3 besprochen.
Bei Schritt 70 wird der Zustand des Getriebes, wie zum Beispiel die Gangposition, identifiziert, und Routine-Antriebsstrangparameter und Variablen, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Maschinendrosselposition, die Maschinendrehzahl und die Drehzahl diverser Wellen, werden gemessen.
Bei Schritt 72 wird die Beschleunigung (oder je nach Fall Drehzahl oder Winkelposition) von dem/den Sensor(en) 34 gemessen, und ein Signal, das diese Größe darstellt, wird zu der Steuervorrichtung 17 übertragen. Die Steuervorrichtung 17 verwendet die Messungen, um abgeleitetes Drehmoment, das durch die Eingabekupplung 20 übertragen wird, zu bestimmen, was das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lage der Kupplungsscheibe 154 und der Messstelle des Sensors ausweist. Das kann wie oben in Zusammenhang mit 4 besprochen verwirklicht werden.
Bei Schritt 74 drückt der Bediener (Fahrer) das Kupplungspedal 37, was den Zustand der Kupplung 20 steuert, und gibt das Gaspedal 38 bei Schritt 76 frei (Kupplungspedal 37 und Gaspedal 38 in 4 gezeigt).
Bei Schritt 78 kann der Bediener den Schalthebel 28 zu der Position, die dem gewünschten Gang entspricht, bewegen (oder nicht).
Bei Schritt 80 moduliert der Bediener das Kupplungspedal 37, wobei es der Kupplung erlaubt wird zu schlupfen, während Drehmoment durch Reibungskraft übertragen wird.
Bei Schritt 82 moduliert der Bediener das Gaspedal 38.
Bei Schritt 84 bestimmt die Steuervorrichtung 17 das Ausmaß des gewünschten Kupplungschlupfs über die Kupplung 20, und die gewünschte Kupplungsdrehmomentkapazität des vorliegenden Fahrzeugzustands, der bei 70 bestimmt wurde.
Bei Schritt 86 berechnet die Steuervorrichtung 17 (i) den Kupplungsschlupffehler, das heißt den Unterschied zwischen dem gewünschten Kupplungsschlupf bei Schritt 84 und dem Kupplungsschlupf, der durch Differenzdrehzahl über die Kupplung 20 dargestellt wird, wie bei Schritt 70 gemessen, und (ii) den Kupplungsschlupffehler, das heißt den Unterschied zwischen dem bei Schritt 84 gewünschten Kupplungsdrehmoment und der bei Schritt 72 bestimmten abgeleiteten Kupplungsdrehmomentkapazität.
Bei Schritt 88 korrigiert die Steuervorrichtung 17 automatisch die Position des Kupplungsaktuators 18 auf der Grundlage des Kupplungsschlupffehlers und Kupplungsdrehmomentfehlers, so dass die Fehler reduziert, minimiert oder eliminiert werden.
Bei Schritt 90 korrigiert die Steuervorrichtung 17 automatisch das Maschinendrehmoment, so dass das eingestellte Maschinendrehmoment die Kupplungsaktuatorsteuerung 88 erhöht, um Kupplungsdrehmoment und Schlupffehler zu verringern, minimieren oder eliminieren, und derart, dass das Maschinendrehmoment mit den aktuellen Fahrzuständen kompatibel ist, darunter Fahrzeuggeschwindigkeit, Drosselposition und Gangposition.
Bei Schritt 92 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Kupplung 20 vollständig eingerückt ist. Falls die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, kehrt die Steuerung zu den Schritten 80 und 82 zurück.
Falls die Kupplung vollständig eingerückt ist, endet die Steuerung des Kupplungsunterstützungsmodusschlupfens bei 94.
Ein Automatikkupplungsmodus zum Steuern des Gangschaltens wird nun unter Bezugnahme auf 6 angesichts der 2 und 3 besprochen. Das Steuerverfahren (i) öffnet automatisch die Kupplung 20, wenn der Fahrzeugbediener (Fahrer) den Wunsch kundtut, einen Gangwechsel zu erzeugen, indem er einen mit der Hand betätigten Knopf, einen mit dem Fuß betätigten Schalter 39 oder irgendeinen anderen ähnlichen vordefinierten Mechanismus drückt, und (ii) schließt die Kupplung 20 oder rückt die Kupplung automatisch ein, nachdem der Fahrer den Schalthebel 28 zu der ausgewählten Gangposition bewegt hat. Das auf Kupplungsdrehmoment basierende Steuerverfahren passt automatisch die Position des Kupplungsaktuators 18 an, um einen glatten Drehmomentübergang während des Freigebens und Einrückens der Kupplung 20 aufrechtzuerhalten. Dieser Fahrzeugschaltvorgang tritt auf, ohne dass ein Fahrer manuell ein Kupplungspedal zu bedienen hat.
Bei Schritt 100 wird der Zustand des Getriebes, wie zum Beispiel die Gangposition, identifiziert, und Routine-Antriebsstrangparameter und Variablen, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Maschinendrosselposition, die Maschinendrehzahl und die Drehzahl diverser Wellen werden gemessen.
Bei Schritt 102 wird die Beschleunigung (oder, je nach Fall, Drehzahl oder Winkelposition) eines Drehbauteils des Getriebesystems 11 von dem/den Sensor(en) 34 gemessen, und ein Signal, das diese Größe darstellt, wird zu der Steuervorrichtung 17 übertragen. Die Steuervorrichtung 17 verwendet die Messungen, um abgeleitetes Drehmoment, das durch die Eingabekupplung 20 übertragen wird, was das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lage der Kupplungsscheibe 154 und der Stelle des Drehmomentsensors ausweist, zu bestimmen. Das kann wie oben in Zusammenhang mit 4 besprochen verwirklicht werden.
Bei Schritt 104 gibt der Bediener einen Wunsch für einen Gangwechsel an, indem er den Schalter 39 drückt, durch den ein Signal zu der Steuervorrichtung 17 übertragen wird.
Bei Schritt 106 gibt der Bediener das Gaspedal 38 frei.
Bei Schritt 108 entriegelt die Steuervorrichtung 17 automatisch den Schalthebel 28, wodurch es dem Bediener erlaubt wird, den Schalthebel zu bewegen, während die Steuervorrichtung 17 automatisch den Kupplungsaktuator 18 aktiviert, um die Kupplung 20 auszurücken, Schritt 110.
Bei Schritt 112 bewegt der Bediener den Schalthebel 28 zu der Position, die dem gewünschten Gang, der von dem Gangwechsel erzeugt werden soll, entspricht.
Bei Schritt 118 bestimmt die Steuervorrichtung 17 das Ausmaß des gewünschten Kupplungschlupfs über die Kupplung 20, und das gewünschte Kupplungsdrehmoment angesichts der Fahrzeugzustände, die bei 100 bestimmt wurden.
Bei Schritt 120 berechnet die Steuervorrichtung 17 (i) den Kupplungsschlupffehler, das heißt den Unterschied zwischen dem gewünschten Kupplungsschlupf und dem Kupplungsschlupf, der durch Differenzdrehzahl über die Kupplung 20 dargestellt wird, wie bei Schritt 100 gemessen, und (ii) den Kupplungsdrehmomentfehler, das heißt den Unterschied zwischen der bei Schritt 118 gewünschten Kupplungsdrehmomentkapazität und der bei Schritt 102 bestimmten abgeleiteten Kupplungsdrehmomentkapazität.
Bei Schritt 122 drückt der Bediener das Gaspedal 38.
Bei Schritt 124 korrigiert die Steuervorrichtung 17 automatisch das Maschinendrehmoment derart, dass das Maschinendrehmoment mit der tatsächlichen Kupplungsdrehmomentkapazität und den aktuellen Fahrzuständen, inklusive Fahrzeuggeschwindigkeit, Drosselposition und dem neu eingelegten Gang, übereinstimmt. Falls das Maschinendrehmoment zum Beispiel signifikant die Kupplungsdrehmomentkapazität überschreitet, kann eine Maschinendrehzahlexkursion oder Ausbrechen auftreten. Falls das Maschinendrehmoment signifikant niedriger ist als das Kupplungsdrehmoment, kann ein Motorabwürgen auftreten. Diese automatische Einstellung verringert oder eliminiert diese unerwünschten Zustände.
Bei Schritt 126 korrigiert die Steuervorrichtung 17 automatisch die Position des Kupplungsaktuators 18 derart, dass Kupplungsschlupffehler und Kupplungsdrehmomentfehler verringert, minimiert oder eliminiert werden.
Bei Schritt 128 führt die Steuervorrichtung 17 einen Test aus, um zu bestimmen, ob die Kupplung 20 vollständig eingerückt ist. Falls die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, kehrt die Steuerung zu den Schritten 118 und 122 zurück.
Falls das Resultat des Tests 128 positiv ist, endet die Steuerung des Automatikkupplungsmodusschaltens bei 130.
Die bevorzugte Ausführungsform wurde in Übereinstimmung mit den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben. Es ist allerdings zu beachten, dass alternative Ausführungsformen auch auf andere Weise als speziell dargestellt und beschrieben umgesetzt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8510003 [0026]

Claims

Verfahren zum Steuern eines manuellen Gangschaltens, das Folgendes umfasst: (A) unter Verwenden einer Steuervorrichtung, Bestimmen eines gewünschten Kupplungsdrehmoments für einen gewünschten Gang, nachdem der Schalthebel zu dem gewünschten Gang bewegt wurde, während ein Kupplungspedal freigegeben wird, (b) Messen von Drehbauteilbeschleunigung, (c) Ableiten eines Kupplungsdrehmoments basierend auf der Beschleunigung, (d) Verringern des Kupplungsdrehmomentfehlers durch automatisches Einstellen eines Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: (e) Bestimmen eines aktuellen Maschinendrehmoments, (f) unter Verwenden der Steuervorrichtung, Bestimmen eines gewünschten Maschinendrehmoments für den gewünschten Gang, und (g) automatisches Verringern eines Unterschieds zwischen dem gewünschten Maschinendrehmoment und dem aktuellen Maschinendrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner das Verwenden eines Beschleunigungssensors umfasst, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) ferner das Verwenden der Steuervorrichtung umfasst, um das gewünschte Kupplungsdrehmoment für den gewünschten Gang zu bestimmen, nachdem ein Gaspedal erneut gedrückt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfasst: (e) Verwenden der Steuervorrichtung, um einen gewünschten Kupplungsschlupf einer Kupplung zu bestimmen, (f) Bestimmen des Schlupfs über die Kupplung, und (g) Verringern des Kupplungsschlupffehlers durch automatisches Einstellen des Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem berechneten Kupplungsschlupf verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass unter Verwenden eines Drehzahlsensors, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, eine zeitliche Ableitung einer Winkelgeschwindigkeit bestimmt wird, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass unter Verwenden eines Winkelpositionssensors, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, eine Winkelgeschwindigkeit und eine zeitliche Ableitung einer Winkelgeschwindigkeit bestimmt werden, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner dadurch definiert ist, dass die Drehbauteilbeschleunigung von einem Sensor gemessen wird, der zwischen einem manuellen Getriebe und einem angetriebenen Rad liegt.
Verfahren zum Steuern eines manuellen Gangschaltens, das Folgendes umfasst: (a) unter Verwenden einer Steuervorrichtung, Bestimmen eines gewünschten Kupplungsdrehmoments für einen gewünschten Gang, nachdem der Schalthebel zu dem gewünschten Gang bewegt wurde, ein Kupplungspedal gedrückt und anschließend freigegeben und ein Gaspedal freigegeben und anschließend gedrückt wurde, (b) Messen von Drehbauteilbeschleunigung, (c) Ableiten eines Kupplungsdrehmoments basierend auf der Beschleunigung, (d) automatisches Einstellen eines Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: (e) Bestimmen eines aktuellen Maschinendrehmoments, (f) unter Verwenden der Steuervorrichtung, Bestimmen eines gewünschten Maschinendrehmoments für den gewünschten Gang, und automatisches Verringern eines Unterschieds zwischen dem gewünschten Maschinendrehmoment und dem aktuellen Maschinendrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt (b) ferner das Verwenden eines Beschleunigungssensors umfasst, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner die folgenden Schritte umfasst: (e) Verwenden der Steuervorrichtung, um einen gewünschten Kupplungsschlupf einer Kupplung zu bestimmen, (f) Berechnen des Schlupfs über die Kupplung, und (g) Verringern des Kupplungsschlupffehlers durch automatisches Einstellen des Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem berechneten Kupplungsschlupf verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt (b) ferner das Verwenden eines Drehzahlsensors umfasst, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, und Bestimmen einer zeitlichen Ableitung einer Winkelgeschwindigkeit, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren zum Steuern eines manuellen Gangschaltens, das Folgendes umfasst: (a) eine Steuervorrichtung, die einen Schalthebel entriegelt, nachdem ein Schalter ein gewünschtes Gangschalten angegeben hat und ein Gaspedal freigegeben wurde, (b) nach dem Bewegen des Schalthebels zu einem anderen Gang, Bestimmen eines gewünschten Kupplungsdrehmoments für den Gang, (c) Messen von Drehbauteilbeschleunigung, (d) Ableiten eines Kupplungsdrehmoments basierend auf der Beschleunigung, (e) automatisches Einstellen eines Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen eines aktuellen Maschinendrehmoments, unter Verwenden einer Steuervorrichtung, Bestimmen eines gewünschten Maschinendrehmoments für den neuen Gang, und automatisches Verringern eines Unterschieds zwischen dem gewünschten Maschinendrehmoment und dem aktuellen Maschinendrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei Schritt (c) ferner das Verwenden eines Beschleunigungssensors umfasst, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei Schritt (c) ferner das Verwenden eines Drehzahlsensors umfasst, der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, und Bestimmen einer zeitlichen Ableitung einer Winkelgeschwindigkeit, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner die folgenden Schritte umfasst: (e) Verwenden der Steuervorrichtung, um einen gewünschten Kupplungsschlupf einer Kupplung zu bestimmen, (f) Berechnen des Schlupfs über die Kupplung, und (g) Verringern des Kupplungsschlupffehlers durch automatisches Einstellen des Kupplungsaktuators derart, dass ein Unterschied zwischen dem gewünschten und dem berechneten Kupplungsschlupf verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei Schritt (c) ferner umfasst, unter Verwenden eines Winkelpositionssensors der benachbart zu einem Drehbauteil eines Getriebesystems installiert ist, eine Winkelgeschwindigkeit und eine zeitliche Ableitung einer Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen, um die Drehbauteilbeschleunigung zu messen.