DE102017112570A1

DE102017112570A1 - Kupplung für stufenloses getriebe und verfahren zum betreiben einer kupplung

Info

Publication number: DE102017112570A1
Application number: DE102017112570.1A
Authority: DE
Inventors: Matthew Thomas Trent; James Trent; Norman Jerry Bird
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2017-12-14
Also published as: US9738286B1; CN107529589B; CN107529589A

Abstract

Ein Fahrzeug, einschließend ein stufenloses Getriebe, einschließend ein Zahnrad, das über eine Kupplung, die durch eine elektrische Spule betätigt wird, selektiv an einer Ausgangswelle verriegelt ist. Das Fahrzeug schließt außerdem eine Steuerung ein, die konfiguriert ist, um als Reaktion auf eine detektierte vertikale Radschwingung die Spule zu bestromen, um die Kupplung auszurücken, wodurch sich das Zahnrad und die Ausgangswelle unabhängig voneinander drehen können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Gebiet von Fahrzeugkupplungen. Insbesondere lehrt die Offenbarung Steuerungen zum Betreiben einer elektromagnetisch betätigten Kupplung, die in einem stufenlosen Getriebe angeordnet ist.
STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge werden über eine große Spanne von Fahrzeugdrehzahlen verwendet, einschließend sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsbewegung. Einige Motorentypen sind jedoch nur in der Lage, innerhalb einer kleinen Drehzahlspanne effizient zu arbeiten. Folglich werden Getriebe, die in der Lage sind, Leistung bei einer Vielfalt von Drehzahlverhältnissen effizient zu übersetzen, häufig eingesetzt. Wenn das Fahrzeug mit geringer Drehzahl fährt, wird das Getriebe normalerweise mit einem hohen Drehzahlverhältnis betrieben, sodass es das Motordrehmoment für eine verbesserte Beschleunigung vervielfacht. Bei hoher Fahrzeugdrehzahl erlaubt das Betreiben des Getriebes mit einem niedrigen Drehzahlverhältnis eine Motordrehzahl, die mit ruhigem, kraftstoffsparendem Fahren einhergeht.
Einige Getriebe, Getriebe mit getrennter Übersetzung genannt, sind konfiguriert, um zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eine begrenzte Anzahl von Drehzahlverhältnissen einzurichten. Wenn das aktuell ausgewählte Verhältnis nicht mehr geeignet ist, muss ein Getriebe mit getrennter Übersetzung zu einem anderen der verfügbaren Drehzahlverhältnisse wechseln. Andere Getriebe, die stufenlose Getriebe genannt werden, sind dazu in der Lage, ein beliebiges Drehzahlverhältnis zwischen Unter- und Obergrenzen einzurichten. Stufenlose Getriebe sind dazu in der Lage, häufige Feineinstellungen des Drehzahlverhältnisses vorzunehmen, die für Fahrzeuginsassen nicht wahrnehmbar sind.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform ein Fahrzeug, einschließend ein stufenloses Getriebe, einschließend ein Zahnrad, das über eine Kupplung, die durch eine elektrische Spule betätigt wird, selektiv an einer Ausgangswelle verriegelt ist. Das Fahrzeug schließt außerdem eine Steuerung ein, die konfiguriert ist, um als Reaktion auf eine detektierte vertikale Radschwingung die Spule zu bestromen, um die Kupplung auszurücken, wodurch sich das Zahnrad und die Ausgangswelle unabhängig voneinander drehen können.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt ein Fahrzeug ein stufenloses Getriebe, einschließend eine Kupplung, ein. Die Kupplung weist einen Innenring, der an einer Ausgangswelle fixiert ist, einen Außenring, der an einem Zahnrad fixiert ist und Sperrhebel auf. Die Sperrhebel sind zu einer entfalteten Position vorgespannt, in der die Sperrhebel die Ringe verriegeln, welche das Zahnrad und die Welle in einer fixierten Beziehung platzieren, und können zu einer verstauten Position bewegt werden, in der die Ringe entriegelt sind. Die Kupplung schließt ferner einen Anker ein, der konfiguriert ist, um die Sperrhebel zu bewegen. Die Kupplung wird von einer Steuerung gesteuert. Die Steuereinheit ist konfiguriert, um als Reaktion auf eine detektierte vertikale Radschwingung den Anker zu betätigen, um die Sperrhebel zu der verstauten Position zu bewegen, um die Ringe zu entriegeln, wodurch sich das Zahnrad und die Welle unabhängig voneinander drehen können.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern einer Ausgangswellenkupplung eines stufenlosen Getriebes dargestellt. Das Verfahren schließt als Reaktion auf eine detektierte vertikale Radschwingung das Bestromen einer elektrischen Spule ein, um die Kupplung zu entriegeln, wodurch sich eine Ausgangswelle, die sich durch die Kupplung erstreckt, unabhängig von einem Zahnrad drehen kann, das an der Kupplung fixiert ist. Das Verfahren schließt ferner als Reaktion darauf, dass eine vertikale Radschwingung endet, das Abschalten der Spule ein, um die Kupplung zu verriegeln und das Zahnrad an der Ausgangswelle zu fixieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs des Fahrzeugs.
2A ist eine Draufsicht eines beispielhaften stufenlosen Getriebes im Querschnitt.
2B ist eine Draufsicht eines beispielhaften stufenlosen Getriebes gemäß einer anderen Ausführungsform im Querschnitt.
3 ist eine Explosionsansicht einer beispielhaften Kupplung des Getriebes, das 2A gezeigt wird.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Kupplung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Ankers der Kupplung.
6A ist eine schematische Ansicht, welche die Kupplung in einer verriegelten Position veranschaulicht.
6B ist eine schematische Ansicht, welche die Kupplung in einer entriegelten Position veranschaulicht.
7 ist eine schematische Ansicht einer anderen Kupplung.
8 ist ein Steuerschaltbild eines Fahrzeugsteuersystems.
9 ist ein Diagramm, das Drehmomente von Antriebskomponenten während eines Ereignisses einer vertikalen Radschwingung veranschaulicht.
Die 10A und 10B veranschaulichen ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zum Detektieren einer vertikalen Radschwingung.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Steuern der Kupplung veranschaulicht.
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 zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten von bestimmten Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, welche mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
In Bezug auf 1 wird ein Fahrzeug 8 schematisch mit durchgezogenen Linien, die mechanische Verbindungen, wie etwa Wellen oder eine Verzahnung mit einer festen Übersetzung, darstellen und gestrichelten Linien veranschaulicht, die im Allgemeinen Hauptkomponenten, wie etwa das Getriebe kennzeichnen. Der Antriebsstrang 10 schließt ein Kraftwerk 12 (welches ein Verbrennungsmotor oder eine elektrische Maschine sein kann) ein, das durch den Verbrauch von Energie mechanische Leistung generiert. Ein Getriebe 14 überträgt die Leistung mit einer Wellendrehzahl auf ein Differential 16, die für den aktuellen Fahrzeugbedarf geeignet ist und schneller oder langsamer als die Wellendrehzahl sein kann, mit welcher der Motor 12 die Leistung generiert. Das Differential 16 verringert die Wellendrehzahl um eine festgelegte Achsübersetzung und überträgt die Leistung auf das linke und rechte Antriebsrad 18 und 20, wodurch geringe Drehzahlunterschiede zwischen den Rädern ermöglicht werden, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt.
Das Getriebe 14 kann einen Drehmomentwandler 22 oder eine andere Anfahrvorrichtung und einen Getriebekasten 24 einschließen. Der Drehmomentwandler 22 schließt ein Laufrad 26, das an der Kurbelwelle des Motors fixiert ist, und eine Turbine 28 ein, die an der Eingangswelle des Getriebekastens fixiert ist. Das Drehmoment wird hydrodynamisch von dem Laufrad 26 auf die Turbine 28 übertragen, wenn sich das Laufrad 26 schneller dreht als die Turbine 28.
Der Getriebekasten 24 schließt Elemente zum Modifizieren eines Drehzahlverhältnisses zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ein. Die Elemente in dem Getriebekasten variieren in Abhängigkeit von der Art des Getriebes. Wenn das Getriebe ein stufenloses Getriebe (CVT) ist, schließt der Getriebekasten einen steuerbaren Variator ein, der dazu in der Lage ist, eine große Menge an Übersetzungen zu erzeugen. Wenn das Getriebe ein Stufenverhältnisgetriebe ist, schließt der Getriebekasten eine Anzahl von hydraulisch betätigten Schaltelementen ein. Der Getriebekasten 24 richtet unterschiedliche Drehzahlverhältnisse ein, indem in die verschiedenen Elemente eingegriffen wird. Die Getriebepumpe 32 stellt unter Druck stehendes Fluid bereit, das in die Elemente (wie etwa die Laufrollen) eingreift. Ein Teil der Leistung, die von dem Motor 12 generiert wird, wird verwendet, um die Getriebepumpe 32 anzutreiben, wodurch die Leistung verringert wird, die an das Differential 16 abgegeben wird. Um den prozentualen Anteil von Leistung zu maximieren, die an das Differential 16 abgegeben wird und demnach die Menge an Kraftstoff zu verringern, die von dem Motor 12 verbraucht wird, ist es wünschenswert, den Leistungsverbrauch der Getriebepumpe 32 zu minimieren. Dies kann geschehen, indem der Leitungsdruck in dem Getriebe verringert wird und/oder die Größe der Pumpe verringert wird.
In Bezug auf 2A schließt ein CVT 40 ein Gehäuse 42 ein, das mit einer Kupplungsglocke 44 verbunden ist, die an der Rückseite des Motors 12 verschraubt ist. Ein Drehmomentwandler 46 ist in der Kupplungsglocke 44 angeordnet und ist mit einer Kurbelwelle des Motors 12 über Befestigungsteile 48 (wie etwa eine Flexplate) verbunden. Die Befestigungsteile 48 sind mit dem Laufradgehäuse 50 verbunden, wodurch sich das Laufradgehäuse 50 mit der Kurbelwelle dreht. Das Laufradgehäuse 50 definiert eine Vielzahl von Laufradschaufeln 52, die mit den Schaufeln der Turbine 54 zusammenwirken, um einen toroidalen Fluidströmungskreislauf zu definieren. Während des Betriebs wird durch eine Fluidverbindung zwischen dem Laufrad 52 und der Turbine 54 ein Drehmoment von dem Laufrad 52 auf die Turbine 54 übertragen. Die Turbine 54 kann drehfest an einer Turbinenwelle 56 gelagert sein, die für eine Drehung in dem Gehäuse 42 gestützt wird. Die Turbinenwelle 56 ist antreibbar mit einem Planetengetriebe 58 verbunden. Zwei Komponenten sind antreibbar verbunden, wenn sie durch einen Kraftflusspfad verbunden sind, durch den ihre Drehzahlen direkt proportional beschränkt sind. Zum Beispiel kann die Turbinenwelle 56 drehfest an der Trägeranordnung 64 gelagert sein.
Eine Antriebswelle 72 wird für eine Drehung in dem Gehäuse 42 so gestützt, dass die Welle 72 und die Turbinenwelle 56 im Wesentlichen koaxial sind. Die Antriebswelle 72 ist auch als eine Eingangswelle oder eine primäre Welle bekannt. Die Antriebswelle 72 kann drehfest an dem Sonnenrad 60 des Planetengetriebes 58 gelagert sein. Eine Vorwärtskupplung 68 koppelt die Welle 72 selektiv mit dem Planetengetriebe 58, um die Turbinenwelle 56 antreibbar mit der Welle 72 zu verbinden. Zum Beispiel kann die Vorwärtskupplung 68 den Träger 64 mit der Welle 72 koppeln, wodurch ein Übersetzungsverhältnis von der Turbinenwelle 56 zu der Antriebswelle 72 von 1:1 bereitgestellt wird.
Das Getriebe 40 schließt außerdem eine Rückwärtskupplung 70 ein, die auch als Bremse bezeichnet werden kann. Bei einem Eingriff koppelt die Rückwärtskupplung 70 das Hohlrad 62 mit dem Gehäuse 42. Wenn das Hohlrad an dem Gehäuse verriegelt ist, führt ein Drehmoment, das dem Träger 64 zugeführt wird, dazu, dass sich das Sonnenrad 60 in einer Richtung dreht, die dem Träger 64 entgegengesetzt ist. Die Antriebswelle 72 ist drehfest an dem Sonnenrad 60 gelagert, was dazu führt, dass sich die Antriebswelle 72 in einer Rückwärtsrichtung dreht, wenn Drehmoment zugeführt wird.
Anstatt getrennte Übersetzungen aufzuweisen, schließt das CVT 40 einen Variator zum Modifizieren eines Drehzahlverhältnisses zwischen einem Paar von Wellen ein. Der Variator kann ein Paar von Laufrollenanordnungen einschließen, die antreibbar durch ein Zugglied verbunden sind. In einer Ausführungsform trägt die Welle 72 eine Laufrollenanordnung 74, einschließend eine feststehende Scheibe 76 und eine bewegliche Scheibe 78, die verschiebbar an der Antriebswelle 72 aufgenommen wird. Die feststehende Scheibe 76 kann einstückig mit der Welle 72 geformt sein. Die Scheiben 76, 78 wirken zusammen, um einen Riemen-(oder Ketten-)aufnahmeabschnitt 77 zu definieren. In einer Ausführungsform kann die bewegliche Scheibe 78 durch einen Kugelkeilmechanismus mit der Welle 72 gekoppelt sein, der eine Reihe von Kugeln einschließt, die sich mit den inneren und äußeren Nuten, die jeweils an der Scheibe und an der Welle geformt werden, in Überdeckung befinden. Die bewegliche Scheibe 78 wirkt mit einem festen Ringkolben 80 zusammen, der in einem Ringzylinder 82 aufgenommen wird. Ein anderer Ringkolben 84 ist an einem Kupplungsscheiben-Zylinder 86 gesichert. Der Kolben 84 wirkt mit dem Zylinder 86 zusammen, um eine Druckkammer 88 zu definieren. Druck wird in der Kammer 88 erzeugt, indem Fluid über einen Durchgang 90, der in der Welle 72 definiert ist, zu der Kammer zirkuliert.
Ein Zugglied 92 (z. B. ein Riemen oder eine Kette) ist zwischen nebeneinander angeordneten konischen Flächen 79 der Scheiben 76, 78 geklemmt. Der Riemen nimmt die konischen Flächen der Scheiben reibschlüssig in Eingriff, um Leistung von der Welle 72 auf das Zugglied 92 zu übertragen. Das Zugglied 92 kann aus Stahl hergestellt werden. Der Arbeitsteilkreisradius des Zugglieds 92 kann verändert werden, indem die Scheiben zueinander oder voneinander weg bewegt werden. Die beweglichen Scheiben 78 können verstellt werden, indem der Druckkammer 88 Öl zugeführt wird.
Das Getriebe 40 schließt außerdem eine angetriebene Welle 94 ein (auch bekannt als Ausgangswelle oder sekundäre Welle). Hierin verwendet, ist eine „Ausgangswelle“ eine Welle, deren Drehzahl sich unabhängig von dem Übersetzungsverhältnis zu einer durchschnittlichen Raddrehzahl proportional verhält. Die angetriebene Welle 94 wird durch das Getriebegehäuse 42 für eine Drehung um eine Achse gestützt, die im Wesentlichen parallel zu der Achse der Antriebswelle 72 verläuft. Die angetriebene Welle 94 schließt eine zweite Laufrollenanordnung 96 ein, die eine feststehende Scheibe 98 und eine bewegliche Scheibe 100 aufweist, die verschiebbar an der Welle 94 aufgenommen wird. Die Scheiben 98, 100 definieren einen Riemenaufnahmebereich 102. Ähnlich wie bei der ersten Laufrollenanordnung 74 kann die bewegliche Scheibe 100 betätigt werden, um einen Arbeitsteilkreisradius des Riemens 92 zu modifizieren. Der Riemen 92 ist sowohl mit der Antriebswelle 72 als auch der angetriebenen Welle 94 verbunden, um die Wellen antreibbar zu verbinden, um Leistung von der Antriebswelle 72 auf die angetriebene Welle 94 zu übertragen. Die Laufrollenanordnungen 74, 96 wirken zusammen, um ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 72 und der angetriebenen Welle 94 zu erzeugen. Indem der Variator verstellt wird, kann ein Drehmomentverhältnis zwischen den Wellen nach Bedarf erhöht oder verringert werden.
Die angetriebene Welle 94 schließt ein Abtriebsrad 108 ein, das in Bezug auf die Welle 94 fixiert ist. Das Rad 108 greift mit einem ersten Zahnrad 112 ineinander, das an einer Vorgelegewelle 110 fixiert ist. Die Vorgelegewelle schließt außerdem ein zweites Zahnrad 114 ein, das ebenso drehend an der Vorgelegewelle 110 fixiert ist. Die Vorgelegewelle 110 verbindet die angetriebene Welle 94 antreibbar mit einem Differential 118. Das Differential 118 ist über eine oder mehrere Achsen (auch bekannt als Halbwellen) antreibbar mit den angetriebenen Rädern verbunden. Zum Beispiel schließt das Differential 118 ein Hohlrad 120 ein, das mit dem zweiten Zahnrad 114 ineinandergreift. Das Hohlrad 120 ist mit einem Differentialträger 122 fixiert. Antriebsritzel, die an dem Träger angeordnet sind, greifen mit unterschiedlichen Stirnzahnrädern 124, 126 ineinander, die wiederum antreibbar mit den Halbwellen verbunden sind.
Bei bestimmten Fahrbedingungen kann das Getriebe einen plötzlichen Drehmomentstoß von dem Antriebsstrang erfahren. Dieser plötzliche Drehmomentstoß kann dazu führen, dass der Riemen auf eine oder mehrere der Laufrollenanordnungen rutscht. Dieses Rutschen kann zu einem Verschleiß an dem Riemen und/oder den Scheiben führen. Durch den Verschleiß können Nuten in den Scheiben erzeugt werden, wodurch der Riemen daran gehindert wird, ohne Weiteres entlang der Laufrollen zu laufen, um die Übersetzungen zu ändern. Durch diesen Verschleiß kann außerdem die Lebensdauer des Riemens verringert werden. Ein beispielhaftes Ereignis, das zu einem Drehmomentstoß führt ist eine vertikale Radschwingung. Bei einer vertikalen Radschwingung verlässt mindestens eines der angetriebenen Räder vorübergehend den Boden (was zu einer schnellen Beschleunigung des Rads führt) und verbindet sich dann wieder mit dem Fahrbahnbelag (was zu einem schnellen Abbremsen des Rads führt). Die Stoßwelle von dem Rad bewegt sich zu der Ausgangswelle des Getriebes und führt zu einem schnellen Abbremsen der Ausgangswelle. Durch dieses schnelle Abbremsen wird eine große Drehzahldifferenz zwischen dem Riemen und der Ausgangswelle erzeugt, was zu einem Rutschen führt, wenn die Reibkraft zwischen der Welle und dem Riemen überschritten wird. Die typische Lösung für dieses Problem liegt in der Erhöhung der Reibkraft zwischen dem Riemen und der Welle, indem der Leitungsdruck zu den Laufrollenanordnungen erhöht wird (bis zu 1000 Pfund/Quadratzoll; ca. 6.894.800 Pa). Jedoch ist es durch eine Erhöhung des Leitungsdrucks erforderlich, dass die Getriebepumpe einen höheren Arbeitszyklus aufweist. Dadurch wird die Kraftstoffeffizienz verringert und die Dichtungen werden stärker belastet.
Um Schäden an dem Getriebe aufgrund einer vertikalen Radschwingung (oder einer ähnlichen Situation) zu verhindern, kann eine Kupplung 132 an einer der Ausgangswellen (z. B. Welle 94 oder Welle 110) angeordnet sein, um ein Zahnrad während eines möglichen Drehmomentstoßereignisses selektiv von seiner zugehörigen Welle zu entkoppeln. Zum Beispiel kann die Ausgangswelle 94 eine Kupplung 132 einschließen, die selektiv das Abtriebsrad 108 an die Welle 94 koppelt und entkoppelt. Die Kupplung 132 kann zu der eingekuppelten Position vorgespannt (mit Federn oder anderen Mitteln) und zu einer ausgerückten Position betätigbar sein, wobei das Zahnrad von seiner entsprechenden Welle entkoppelt wird, um zu ermöglichen, dass sich das Zahnrad und die Welle unabhängig voneinander drehen. Dadurch wird ein Drehmoment von dem Antriebsstrang nicht auf die sekundäre Welle 94 übertragen und die Möglichkeit eines Schlupfs zwischen dem Zugglied 92 und den Scheiben des Variators wird eliminiert. Die Kupplung 132 kann ein Mechanismus sein, der dazu in der Lage ist, ein Zahnrad mit einer entsprechenden Welle zu koppeln und von dieser zu entkoppeln. In einer Ausführungsform ist die Kupplung eine selektiv betätigbare Kupplung. Die selektiv betätigbare Kupplung kann eine magnetisch betätigbare Kupplung sein, die betrieben werden kann, um das Zahnrad und die Welle als Reaktion auf ein Magnetfeld zu entkoppeln, das in der Nähe der Kupplung erzeugt wird.
Die Kupplung (wie etwa Kupplung 132) kann an einer beliebigen der Ausgangswellen des Getriebes platziert werden. In Bezug auf 2B kann die Ausgangswelle 110 in einer anderen beispielhaften Ausführungsform die Kupplung anstelle der Ausgangswelle 94 einschließen. Zum Beispiel ist eine Kupplung 133 an der Ausgangswelle 110 angeordnet. Die Kupplung 133 koppelt selektiv das erste Zahnrad 112 mit der Welle 110. Die Kupplung 133 kann zu der eingekuppelten Position vorgespannt und zu einer ausgerückten Position betätigbar sein, wobei das Zahnrad 112 von der Welle 110 entkoppelt wird, wodurch ermöglicht wird, dass sich das Zahnrad und die Welle unabhängig voneinander drehen. Dadurch wird ein Drehmoment von dem Antriebsstrang nicht auf die sekundäre Welle 94 übertragen und die Möglichkeit eines Schlupfs zwischen dem Zugglied 92 und den Scheiben der Anordnung 96 wird eliminiert. Die Kupplung 133 kann stattdessen mit dem Zahnrad 114 verknüpft sein.
Die 2A und 2B sind lediglich zwei Beispiele für ein CVT. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass andere CVT-Anordnungen in der Technik bekannt sind und es ist diesem ersichtlich, dass die Kupplung dieser Offenbarung in Verbindung mit diesen Anordnungen verwendet werden kann, ohne von dem Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel werden in US-Patent Nr. 5,514,047 andere CVT-Anordnungen offenbart.
In Bezug auf 3, 4 und 5 schließt eine beispielhafte Kupplung 138 einen Innenring 172, der an einer Ausgangswelle fixiert ist und einen Außenring 140 ein, der einstückig mit einem Zahnrad 136 geformt werden kann, das für eine Drehung um die Ausgangswelle gestützt wird. Bei einem alternativen Entwurf kann der Außenring 140 eine Außenfläche einschließen, die an dem Zahnrad befestigt ist. Der Außenring 140 definiert eine Innenfläche 144, welche die Außenfläche 174 des Innenrings 172 begrenzt. Die Ringe sind so bemessen, dass sich der Innenring 172 frei in dem Außenring 140 drehen kann, wenn die Kupplung ausgerückt ist, wodurch sich das Zahnrad 136 und die Welle unabhängig voneinander drehen können.
Der Außenring 140 kann eine erste Hälfte 146 und eine zweite Hälfte 148 einschließen. Die Innenfläche 144 der ersten Hälfte 146 definiert eine Vielzahl erster Taschen 150. Jede der Taschen 150 ist konfiguriert, um darin einen Sperrhebel 190 aufzunehmen. Jede der Taschen kann einen tiefen Abschnitt 152 und einen flachen Abschnitt 154 einschließen. Der tiefe Abschnitt 152 nimmt den Hauptkörperabschnitt 192 des Sperrhebels 190 auf und der flache Abschnitt 154 ist konfiguriert, um den Arm 194 des Sperrhebels 190 aufzunehmen.
Die zweite Hälfte 148 definiert eine Vielzahl zweiter Taschen 164, die jeweils einen tiefen Abschnitt 166 und einen flachen Abschnitt 168 aufweisen. Die zweiten Taschen 164 nehmen jeweils einen der Sperrhebel 190’ darin auf. Die Taschen 150 und die Taschen 164 sind in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet. Zum Beispiel erstreckt sich der flache Abschnitt 154 von dem tiefen Abschnitt 152 in einer Richtung im Uhrzeigersinn und der flache Abschnitt 168 erstreckt sich von dem tiefen Abschnitt 166 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Wie nachfolgend ausführlicher erklärt, ermöglicht dies eine Verriegelung der Kupplung in beiden Richtungen der Drehung.
Die Außenfläche 174 des Innenrings definiert eine erste Nockenoberfläche 178, die Zähne 180 aufweist, und eine zweite Nockenoberfläche 182, die Zähne 184 aufweist. Die Nockenoberflächen sind konfiguriert, um in die Arme 194 der Sperrhebel 190 einzugreifen, um die Innen- und Außenringe in Bezug aufeinander zu verriegeln. Ähnlich den Taschen sind die Zähne der Nockenoberflächen 178, 182 in Bezug aufeinander in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet, wodurch eine Verriegelung der Kupplung in beiden Richtungen der Drehung ermöglicht wird. Zum Beispiel verhindert die erste Nockenoberfläche 178 eine Drehung des Außenrings 140 in der Richtung im Uhrzeigersinn und die zweite Nockenoberfläche 182 verhindert eine Drehung des Außenrings 140 in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn, wenn sich die Sperrhebel 190 jeweils in der entfalteten Position befinden. Der Innenring 172 schließt außerdem eine Lageroberfläche 186 ein, die zwischen der ersten und der zweiten Nockenoberfläche angeordnet ist. Die Lageroberfläche 186 ist glatt und ist konfiguriert, um auf einer Lageroberfläche 188 des Außenrings 140 zu laufen. Der Innenring 172 kann drehfest an seiner entsprechenden Welle gelagert (oder unter Verwendung anderer bekannter Mittel fixiert) sein oder kann einstückig mit der Welle geformt werden.
Jeder der Sperrhebel 190, 190' ist in einer der Taschen 150, 164 des Außenrings 140 angeordnet. Zum Beispiel wird der Körperabschnitt 192 drehbar in dem tiefen Abschnitt 152 der Tasche aufgenommen und der Arm 194 wird drehbar in dem flachen Abschnitt 154 aufgenommen. Jeder der Sperrhebel 190 ist zwischen einer entfalteten Position, in welcher sich der Arm 194 aus der Tasche heraus erstreckt und in die Nockenoberfläche 178 eingreift, und einer verstauten Position drehbar, in welcher der Arm 194 in dem flachen Abschnitt 154 aufgenommen wird, um die Sperrhebel 190 und die Nockenoberfläche auszurücken. Die Sperrhebel 190' funktionieren auf die gleiche Weise. Die Kupplung 138 ist verriegelt, wenn sich die Sperrhebel in der entfalteten Position befinden und ist entriegelt, wenn sich die Sperrhebel in der verstauten Position befinden. Jeder der Sperrhebel 190 schließt einen hinteren Nocken 196, der auf einer gekrümmten Wand 158 der Tasche läuft und einen vorderen Nocken 198 ein, der auf einer gekrümmten zweiten Wand 160 läuft. Der Arm 194 schließt ein proximales Ende 202, das an den vorderen Nocken 198 angrenzt, und ein distales Ende 204 ein, das in zugehörige Zähne der Nockenoberfläche 178 eingreift. Die Sperrhebel 190' schließen ähnliche Merkmale ein. Der Sperrhebel und die Taschen sind so bemessen, dass sie ein leichtes Spiel aufweisen, wodurch sich die Sperrhebel ohne Weiteres in den Taschen drehen können. Die Masse von jedem der Sperrhebel kann ausgeglichen sein, sodass Zentrifugalkräfte, die durch eine Drehung des Außenrings 140 erzeugt werden, die Sperrhebel in der entfalteten Position vorspannen, um in den Innenring 172 einzugreifen. Eine Feder 193 kann in jeder der Taschen angeordnet sein, um die Sperrhebel zu der entfalteten Position vorzuspannen.
Die Kupplung 138 schließt außerdem einen ersten ringförmigen Anker 210 ein, der verschiebbar mit dem Zahnrad 136 verbunden ist. Der Anker 210 kann betrieben werden, um die Sperrhebel 190 zwischen der verstauten und der entfalteten Position zu bewegen. Der Anker 210 schließt eine Innenfläche 212, die der Hobelseite 218 des Zahnrads 136 gegenüberliegt, und eine Außenfläche 214 ein, die von dem Zahnrad weg zeigt. Der Anker 210 definiert eine innere Bohrung 216, die bemessen ist, um die Welle dadurch aufzunehmen. Der Anker 210 kann aus Stahl oder einem anderen magnetisch durchlässigen Material bestehen.
Der Anker 210 kann an dem Zahnrad 136 über eine Vielzahl von Nieten 222 gesichert sein. Der Anker 210 definiert Bohrungen 220, die eine Lageroberfläche aufweisen, die sich entlang eines Holms 224 der Niete 222 verschiebt. Ein Kopf 226 der Niete verhindert, dass sich der Anker von dem Holm 224 verschiebt. Eine oder mehrere Federn 228 – die in den Bohrungen 230 aufgenommen werden, die in dem Zahnrad 136 definiert werden – spannen den Anker 210 von dem Zahnrad weg vor.
Der Anker 210 schließt eine Vielzahl von Stiften 232 ein, die sich von der Innenfläche 212 erstrecken. Jeder der Stifte schließt eine Basis 234, die mit der Innenfläche 212 verbunden ist, und einen Kopf 236 an dem distalen Ende des Stifts ein. Der Kopf 236 kann eine sich verjüngende Fläche 238 einschließen, die einen Keil bildet. Jeder der Stifte 232 ist mit Ausschnitten 240 ausgerichtet, die in dem Außenring 140 definiert sind, sodass sich die Stifte in die Ausschnitte 240 und aus diesen heraus verschieben können, wenn sich der Anker 210 entlang der Nieten 222 verschiebt. Die Ausschnitte 240 grenzen jeweils an eine zugehörige erste Tasche 150 an. Die Ausschnitte 240 können ein Halbmondausschnitt sein, der in der Wand 162 der Tasche 150 geformt wird.
Die Kupplung 138 kann einen zweiten Anker 246 einschließen, der verschiebbar an der zweiten Hobelseite 248 des Zahnrads 136 angeordnet ist. Der zweite Anker 246 kann mit dem ersten Anker 210 identisch sein und auf ähnliche Weise betrieben werden. Der zweite Anker 246 wird verwendet, um die Sperrhebel 190’ zu steuern, die in die zweite Nockenoberfläche 182 eingreifen. Der zweite Anker 246 schließt außerdem Stifte ein, die in die Sperrhebel 190’ eingreifen, die in den zweiten Taschen 164 angeordnet sind, um die Sperrhebel 190’ in die verstaute Position zu drehen, um die zweite Nockenoberfläche von den Sperrhebeln auszurücken.
Die Kupplung 138 kann eine magnetisch betätigbare Kupplung sein, die ein Magnetfeld verwendet, um den Anker zu dem Zahnrad 136 zu betätigen. Die Kupplung 138 schließt eine Spule 242 ein, die ein Magnetfeld erzeugt, um den durchlässigen Anker 210 und 246 zu dem Zahnrad anzuziehen. Die Spule 242 kann eine feststehende Komponente sein, die in der Nähe des Zahnrads 136 angeordnet ist. Die Spule 242 kann sich umlaufend um einen Abschnitt der äußeren gekrümmten Fläche des Zahnrads 136 an einer Seite erstrecken, an der das Zahnrad nicht in ein zugehöriges Zahnrad eingreift. Das Magnetfeld ist stark genug, um die Kraft der Federn 228 zu überwinden, wodurch sich die Innenflächen 212 zu ihren entsprechenden ersten und zweiten Hobelseiten 218, 248 bewegen. Diese Bewegung des Ankers 210 führt dazu, dass sich die Stifte 232 in den Ausschnitten 240 verschieben und in die Sperrhebel 190 eingreifen. Eine ähnliche Aktion tritt bei dem anderen Anker 246 auf. Die Stifte 232 veranlassen, dass sich die Sperrhebel 190 zu der verstauten Position drehen, wenn die Stifte in die Sperrhebel eingreifen, um die Innen- und Außenringe zu entkoppeln.
6A veranschaulicht die Kupplung 138 in ihrer Standardposition (verriegelt). Die Federn 228 spannen den Anker weg von dem Zahnrad 136 vor und die Stifte 232 werden mit den Sperrhebeln 190 ausgerückt. Die Stifte 232 können sich vollständig außerhalb der Ausschnitte 240 befinden oder der Kopf der Stifte kann zumindest teilweise in den Ausschnitten 240 angeordnet sein. Aufgrund der sich verjüngenden Fläche 238 kann sich ein Abschnitt der Stifte in den Ausschnitten 240 befinden, ohne in die Sperrhebel 190 einzugreifen.
6B veranschaulicht die Kupplung 138 in ihrer betätigten Position (entriegelt). Die Kupplung wird zu der entriegelten Position betätigt, indem die Spule 242 (nicht gezeigt) bestromt wird, wodurch der Anker 210 die Sperrhebel 190 zu der verstauten Position betätigt. In der entriegelten Position hat sich jeder der Stifte 232 nach vorn verschoben, um die Stifteingriffsfläche 200 des Sperrhebels 190 weg von der Wand 162 der Tasche 150 zu verkeilen. Dies führt dazu, dass der vordere Nocken 198 um die erste Wand 158 schwenkt, wodurch sich der Arm 194 in den flachen Abschnitt 168 dreht und von der Nockenoberfläche 178 ausgerückt wird. Die Sperrhebel 190 bleiben in der verstauten Position, bis die Stifte 232 aus den Ausschnitten 240 zurückgezogen werden.
In Bezug auf 7 wird ein Zahnrad 262 für eine Drehung um eine Ausgangswelle 264 gestützt. Eine Kupplung 260 wird verwendet, um das Zahnrad 262 selektiv an die Ausgangswelle 264 zu koppeln und von dieser zu entkoppeln. Die Kupplung 260 schließt einen Außenring 268, der an dem Zahnrad 262 fixiert ist, und einen Innenring 266 ein, der an der Welle 264 fixiert ist. Das Zahnrad 262 kann den Außenring 268 definieren. Die Kupplung 260 ähnelt der Kupplung 138 mit der Ausnahme, dass die Spule 274 in einem Abschnitt des Zahnrads 262 aufgenommen wird. Zum Beispiel definiert das Zahnrad 262 einen Schlitz 272, der die Spule 274 darin aufnimmt. Die Spule 274 steuert die Anker 270, die verwendet werden, um in die Sperrhebel einzugreifen und diese auszurücken, um die Innen- und Außenringe, wie zuvor beschrieben, miteinander zu koppeln und zu entkoppeln. In dieser Ausführungsform dreht sich die Spule 274 mit dem Zahnrad 262.
Wie zuvor erklärt, kann die Kupplung betrieben werden, um das Zahnrad während eines Drehmomentstoßereignisses, wie etwa einer vertikalen Radschwingung, von der Welle zu entkoppeln. Das Drehmomentstoßereignis kann identifiziert werden, indem die Drehzahlen verschiedener Antriebskomponenten gemessen werden und über eine Fahrzeugsteuerung auf Grundlage der Beziehungen zwischen den gemessenen Drehzahlen bestimmt wird, ob Störungen hinsichtlich des Drehmoments vorliegen.
In Bezug auf 8 schließt das Fahrzeug 8 eine Steuerung 302 (wie etwa ein Antriebsstrangsteuermodul) zum Koordinieren und Steuern verschiedener Funktionen des Fahrzeugs ein. Obwohl sie als eine Steuerung veranschaulicht wird, kann die Steuerung 302 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 8, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC), gesteuert werden. Ein beliebiger Bezug in der schriftlichen Beschreibung oder den Patentansprüchen auf „eine Steuerung“ steht für „eine oder mehrere Steuerungen.“ Es versteht sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 302 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Betätigungselemente als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen, wie etwa den Betrieb der Kupplung 132, zu steuern und Getriebeschaltungen auszuwählen oder zu planen usw. Die Steuerung 302 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Recheneinheit (CPU) einschließen, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien kommuniziert. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher zum Beispiel im Nurlesespeicher (ROM), im Arbeitsspeicher (RAM) und im Keep-Alive-Speicher (KAM) einschließen. Beim KAM handelt es sich um einen Dauer- oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie etwa PROM (programmierbare Festspeicher), EPROM (elektronische PROM), EEPROM (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektronische, magnetische, optische oder Kombinationsspeichervorrichtungen, welche in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von der Steuerung zum Steuern des Motors, des Getriebes oder anderer Fahrzeugsysteme verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Fahrzeugsensoren und Betätigungselementen über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle implementiert sein kann, welche verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und Ähnliches bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor diese der CPU bereitgestellt werden. Wie allgemein in der repräsentativen Ausführungsform in 8 veranschaulicht, kann die Steuerung 302 Signale an den und/oder vom Motor 12, an das und/oder von dem Getriebe 40, an die und/oder von der Radanordnung 312 und an die und/oder von der Kupplung 132 kommunizieren. Wenngleich nicht ausdrücklich veranschaulicht, erkennt ein Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten in jedem der zuvor identifizierten Teilsysteme, welche durch die Steuerung 302 gesteuert werden können.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 302 ausgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung von einer oder mehreren Verarbeitungsstrategien implementiert werden können bzw. kann, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und Ähnliches. Als solches können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich nicht immer ausdrücklich veranschaulicht, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden können, je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern soll die Veranschaulichung und Beschreibung erleichtern. Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software implementiert sein, welche durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Motor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 302, ausgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen implementiert sein, wobei dies von der konkreten Anwendung abhängt. Bei einer Implementierung in Software kann die Steuerlogik in einer bzw. einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche Code oder Anweisungen darstellen, der bzw. die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird bzw. werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere von einer Anzahl von bekannten physikalischen Vorrichtungen einschließen, welche ausführbare Anweisungen und damit verbundene Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und Ähnliches elektronisch, magnetisch und/oder optisch speichern.
Das Getriebe 40 kann verschiedene Drehzahlsensoren einschließen, die konfiguriert sind, um Drehzahlsignale zu der Steuerung 302 zu senden. Zum Beispiel schließt das Getriebe 40 einen Eingangswellendrehzahlsensor 304 ein, der konfiguriert ist, um ein Signal auszugeben, das die Drehzahl der Eingangswelle anzeigt. Das Getriebe schließt außerdem einen Ausgangswellendrehzahlsensor 306 ein, der konfiguriert ist, um ein Signal auszugeben, das die Drehzahl der Ausgangswelle anzeigt. In einer Ausführungsform sind die Sensoren Sensoren vom Hall-Effekt-Typ. Natürlich können andere Arten von Drehzahlsensoren verwendet werden.
Das Getriebe 40 kann außerdem einen oder mehrere dazwischenliegende Drehzahlsensoren 308 einschließen, die ein Signal ausgeben, das die Drehzahl von einer oder mehreren von den Laufrollen oder den Vorgelegewellen anzeigt. Die dazwischenliegenden Drehzahlsensoren sind optional. Der Motor 12 schließt einen Kurbelwellendrehzahlsensor 310 ein, der konfiguriert ist, um eine Motordrehzahl an die Steuerung auszugeben, und die Radanordnung 312 schließt einen ABS-Sensor 314 ein, der konfiguriert ist, um eine Raddrehzahl an die Steuerung 302 auszugeben. Die Steuerung 302 schließt einen oder mehrere Algorithmen ein, der bzw. die das Drehzahlsignal gemäß wohlbekannten Verfahren in Drehmomente umwandelt bzw. umwandeln. Die Steuerung 302 schließt außerdem einen oder mehrere Algorithmen ein, der bzw. die Störungen hinsichtlich des Drehmoments (wie etwa eine vertikale Radschwingung) auf Grundlage entsprechender Drehmomente zwischen den verschiedenen gemessenen Komponenten detektiert bzw. detektieren. Wenn die Steuerung 302 zum Beispiel ermittelt, dass eine vertikale Radschwingung auftritt, gibt die Steuerung 302 ein Signal zum Bestromen der elektrischen Spule 242 aus, um die Kupplung 132 zu öffnen, bis die Störung nachlässt.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine vertikale Radschwingung auf Grundlage der Eingangswellendrehzahl, der Ausgangswellendrehzahl und der Drehzahl der angetriebenen Räder ermittelt. 9 veranschaulicht Drehmomente des angetriebenen Rads bzw. der angetriebenen Räder (Spur 320), der Ausgangswelle (Spur 322) und der Eingangswelle (Spur 324) während eines beispielhaften Ereignisses einer vertikalen Radschwingung. Das Fahrzeug ist von dem Zeitpunkt null bis zum Zeitpunkt 3 stationär. Zum Zeitpunkt 3 betätigt der Fahrer das Gaspedal und der Motor beginnt damit, ein Drehmoment zu erzeugen, welches durch den Antrieb auf die angetriebenen Räder übertragen wird. Das Drehmoment nimmt vom Zeitpunkt 3 sanft zu, bis zum Zeitpunkt 11 eine vertikale Radschwingung beginnt. Die Störung wird zunächst an den angetriebenen Rädern erfasst, da dies der Ausgangspunkt der Stoßwelle ist. Zum Zeitpunkt 11 sinkt das Raddrehmoment 320 plötzlich, wenn der Reifen von der Straße springt und schießt dann nach oben, wenn der Reifen wieder in die Straße eingreift, wodurch die gezeigten Drehmomentschwingungen erzeugt werden. Diese Drehmomentschwingungen setzen sich fort, bis die vertikale Radschwingung zum Zeitpunkt 25 nachlässt. Da eine vertikale Radschwingung an den Rädern auftritt, werden Drehmomentschwingungen zum Zeitpunkt 11 zunächst von dem ABS-Sensor 314, dann zum Zeitpunkt 12 von dem Ausgangswellendrehzahlsenor 306 und schließlich zum Zeitpunkt 14 von dem Eingangswellendrehzahlsensor 304 erfasst. Außerdem hören die Drehmomentschwingungen zuerst an den Rädern, dann an der Ausgangswelle und schließlich an der Eingangswelle auf.
Eine vertikale Radschwingung ist für den Fahrer wahrnehmbar. Von daher versuchen Fahrer natürlich eine vertikale Radschwingung abzuschwächen, sobald sie deren Auftreten bemerken. Der Fahrer kann eine vertikale Radschwingung abschwächen, indem er das Gaspedal loslässt und/oder die Reibbremsen betätigt. Die Reaktionszeiten des Fahrers variieren stark und sind im Allgemeinen viel langsamer als die der Steuerung 302. Von daher kann durch eine automatisierte Abschwächungsstrategie im Wesentlichen die Anzahl der Schwingungen verringert werden, die während eines Ereignisses einer vertikalen Radschwingung auftreten, indem das Ereignis viel schneller detektiert wird und Schritte ergriffen werden, um es abzuschwächen.
Die Drehmomentphasen der Komponenten können von der Steuerung 302 verwendet werden, um eine vertikale Radschwingung zu bestimmen, indem eine Drehmomentstoßwelle in dem Antrieb detektiert wird. Wie in 9 gezeigt, sind die Spuren 320, 322 und 324 alle phasenverschoben. Dies deutet darauf hin, dass sich eine Stoßwelle durch den Antrieb bewegt. Auf Grundlage der Anfangszeiten der Drehmomentschwingungen kann die Richtung der Stoßwelle bestimmt werden, was nützlich ist, um zu bestimmen, ob die Drehmomentstoßwelle von den Rädern oder vom Motor kommt. Hier werden die Schwingungen zuerst an den Rädern und zuletzt an der Eingangswelle detektiert, was darauf hindeutet, dass sich die Stoßwelle von den Rädern zum Motor bewegt. Da die Stoßwelle von den Rädern ausgeht, bestimmt die Steuerung, dass eine vertikale Radschwingung die Ursache der Stoßwelle ist.
Ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 330 veranschaulicht ein Verfahren zum Detektieren einer vertikalen Radschwingung. Im Betrieb 332 empfängt die Steuerung 302 Drehzahlsignale von den verschiedenen Komponenten in dem Getriebe. Im Betrieb 334 bestimmt die Steuerung, ob das Drehzahlsignal von dem ABS-Sensor 314 über einen voreingestellten Bereich hinaus schwingt. Der voreingestellte Bereich kann zwischen 5 und 20 Hertz liegen. Falls nicht, kehrt die Steuerung zu dem Betrieb 332 zurück. Falls ja, wird der Zeitpunkt markiert und die Steuerung geht zu dem Betrieb 336 über, und die Steuerung bestimmt, ob das Drehzahlsignal von dem Ausgangswellensensor 306 über einen voreingestellten Bereich hinaus schwingt. Falls ja, wird der Zeitpunkt markiert und die Steuerung bestimmt dann bei Betrieb 338, ob das Drehzahlsignal von dem Eingangswellensensor 304 über einen voreingestellten Bereich hinaus schwingt. Falls nicht, kehrt die Steuerung zu 332 zurück. Falls ja, wird der Zeitpunkt markiert. Zusätzliche Tests können für den bzw. die dazwischenliegenden Drehzahlsensor(en) 308 angewendet werden, falls bereitgestellt. Die Betriebe 334 bis 338 werden verwendet, um zu bestimmen, ob in dem Antrieb ein Stoßwellenereignis auftritt. Wenn die Drehzahlsignale alle über den voreingestellten Bereich hinaus schwingen, deutet dies darauf hin, dass eine Stoßwelle in dem Antrieb vorliegt. Jedoch ist das bloße Detektieren von Schwingungen nicht ausreichend, um zu bestimmen, ob sie von den Rädern oder einer anderen Komponente, wie etwa dem Motor, verursacht werden. Bei dem Betrieb 340 bestimmt die Steuerung die Richtung der Stoßwelle, indem bestimmt wird, ob die ABS-Schwingungen vor den Schwingungen der Ausgangswelle begannen, indem die markierten Zeitpunkte von oben verglichen werden. Wenn die Schwingungen an den Rädern begannen, kann eine vertikale Radschwingung auftreten. Bei dem Betrieb 142 wird eine Markierung gesetzt, wenn die Schwingungen zuerst von dem ABS-Sensor 314 erfasst werden und anschließend von den Ausgangswellen- und dann von den Eingangswellensensoren erfasst werden. Bei dem Betrieb 344 bestimmt die Steuerung, ob zwei oder mehr aufeinanderfolgende Markierungen aufgetreten sind. Falls ja, wird bei Betrieb 346 bestimmt, dass eine vertikale Radschwingung auftritt.
Der von dem Ablaufdiagramm 330 beschriebene Algorithmus ist lediglich ein Beispielverfahren zum Detektieren einer vertikalen Radschwingung und soll nicht als einschränkend ausgelegt werden. In US-Patent Nr. 8,200,404 , Eigentum des Anmelders, wird ein anderes Beispielverfahren zum Bestimmen einer vertikalen Radschwingung beschrieben, das in Verbindung mit den Lehren dieser Anmeldung verwendet werden kann. US-Patent Nr. 8,200,404 ist hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm 350 veranschaulicht einen Algorithmus zum Betreiben der Kupplung 132 (oder der Kupplung 133), um Schäden des Getriebes zu verhindern und das Fahrgefühl während eines Drehmomentstoßereignisses zu verbessern. Bei dem Betrieb 352 bestimmt die Steuerung, ob ein Drehmomentstoßereignis detektiert wird. Falls nicht, endet die Routine. Falls ja, geht die Steuerung zu dem Betrieb 354 über und die Steuerung sendet ein Signal zu der Spule, um die Spule zu bestromen, was dazu führt, dass die Kupplung geöffnet wird, wodurch das Zahnrad von der Welle entkoppelt wird. Wenn sich die Kupplung öffnet, wird die Last am Motor im Wesentlichen auf null verringert. Um ein Überdrehen und eine Verschwendung von Kraftstoff zu verhindern, wird das Motordrehmoment bei 356 verringert. Das Motordrehmoment kann verringert werden, indem Kraftstoff zu dem Motor reduziert wird, indem der Funke verzögert wird oder durch beliebige andere Mittel, die in der Technik bekannt sind. Bei dem Betrieb 358 bestimmt die Steuerung, ob das Drehmomentstoßereignis beendet ist. Wenn das Drehmomentstoßereignis weiter andauert, geht die Steuerung zurück und die Kupplung bleibt geöffnet und das Motordrehmoment bleibt reduziert. Sobald das Drehmomentstoßereignis endet, geht die Steuerung zu dem Betrieb 360 über und die Spule wird abgeschaltet, wodurch sich die Kupplung schließen kann; was das Zahnrad und die Welle erneut in Eingriff bringt. Sobald die Kupplung geschlossen ist, kann das Motordrehmoment bei dem Betrieb 362 auf das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment erhöht werden. Das Motordrehmoment kann gemäß einem oder mehreren Drehmomentplänen erhöht werden, die in einer oder mehreren Nachschlagetabellen der Steuerung 302 gespeichert sind.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, welche die Patentansprüche umschließen. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben sein können, dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften bevorzugt sind, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können Folgendes einschließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
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 5514047 [0034]
US 8200404 [0058, 0058]

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein stufenloses Getriebe, einschließend ein Zahnrad, das über eine Kupplung, die durch eine elektrische Spule betätigt wird, selektiv an einer Ausgangswelle verriegelt ist; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion auf eine detektierte vertikale Radschwingung die Spule zu bestromen, um die Kupplung auszurücken, wodurch sich das Zahnrad und die Ausgangswelle unabhängig voneinander drehen können.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Kupplung vorgespannt ist, um das Zahnrad in Bezug auf die Welle zu verriegeln.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Kupplung ferner einen Anker einschließt, der durch die Spule betätigt werden kann, um die Kupplung als Reaktion auf das Bestromen der Spule auszurücken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Kupplung ferner einen Außenring an dem Zahnrad, einen Innenring, der an der Ausgangswelle fixiert ist, und mindestens einen Sperrhebel einschließt, der vorgespannt ist, um die Ringe zu verriegeln und betätigt werden kann, um die Ringe als Reaktion auf das Bestromen der Spule zu entriegeln.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Kupplung ferner einen Anker einschließt, der konfiguriert ist, um als Reaktion auf das Bestromen der Spule den mindestens einen Sperrhebel in eine verstaute Position zu bewegen, wodurch die Ringe entriegelt werden.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die vertikale Radschwingung auf Grundlage einer Drehzahl der Ausgangswelle und einer Drehzahl eines angetriebenen Rads des Fahrzeugs detektiert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um ein Raddrehzahlsignal zu empfangen, und wobei die vertikale Radschwingung als Reaktion auf das Raddrehzahlsignal detektiert wird, das über einen voreingestellten Bereich hinaus schwingt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um ein Wellendrehzahlsignal zu empfangen, das eine Drehzahl der Ausgangswelle anzeigt, und wobei die vertikale Radschwingung ferner als Reaktion auf das Wellendrehzahlsignal detektiert wird, das über einen voreingestellten Bereich hinaus schwingt.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die vertikale Radschwingung ferner als Reaktion auf das Raddrehzahlsignal detektiert wird, das über den voreingestellten Bereich hinaus schwingt, bevor das Wellendrehzahlsignal über den voreingestellten Bereich hinaus schwingt.