DE10236875A1

DE10236875A1 - Fahrzeuggetriebesystem zur Steuerung der Kupplungstemperatur

Info

Publication number: DE10236875A1
Application number: DE10236875A
Authority: DE
Inventors: Peter E Wu; James D Hendrickson; Joel H Gunderson
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2003-04-03
Also published as: US6645121B2; US20030036457A1

Abstract

Es sind ein Fahrzeuggetriebesystem und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuggetriebes vorgesehen, die Kupplungstemperaturen steuern, um die Kupplungslebensdauer zu verlängern. Das System umfasst eine Antriebswelle, die von einem Motor angetrieben ist, eine Antriebswelle, die einen Antriebsmechanismus antreibt, und mehrere Drehmotorübertragungseinrichtungen, die die Antriebswelle mit der Abtriebswelle verbinden und in Eingriff und außer Eingriff gelangen, um einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen bereitzustellen. Das System umfasst auch ein Steuermodul, das eine Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage eines Schallzustandes der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet. Das Steuermodul führt zumindest eine erste Modifikation durch, wenn die Temperatur größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und führt eine zweite Modifikation durch, wenn die Temperatur größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Fahrzeuggetriebesystem und im Besonderen ein Fahrzeuggetriebesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebesystems, um die Temperatur von Drehmomentübertragungseinrichtungen zu steuern.
Ein Fahrzeuggetriebe umfasst im Allgemeinen eine Anzahl von Zahnradelementen, die eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle koppeln, und eine damit in Beziehung stehende Anzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen, die auch als Kupplungen bezeichnet werden und aus einer oder mehreren Komponenten gebildet sind, wie etwa Bändern, Platten, Ringen, Dichtungen, Fluiden, Federn, Käfig- und Kugelanordnungen und/oder Bremsen, die wahlweise in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden können, um besondere Zahnradelemente auszuwählen und ein Antriebsübersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Fahrzeugs herzustellen. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen können irgendeine Anzahl von Ausgestaltungen haben, die Band- und Scheibenbremsen umfassen, die allgemein in der Technik als Reaktionskupplungen, Bremskupplungen oder Aufbringungskupplungen bekannt sind.
Die Antriebswelle ist mit dem Motor des Fahrzeugs gekoppelt, und die Abtriebswelle ist direkt mit den Rädern, dem Propeller oder einem anderen Antriebsmechanismus des Fahrzeugs gekoppelt. Der Übergang oder das Schalten von einem ersten Antriebsübersetzungsverhältnis, wie etwa einem ersten Geschwindigkeitsverhältnis, zu einem zweiten Antriebsübersetzungsverhältnis, wie etwa einem zweiten Geschwindigkeitsverhältnis, wird in Ansprechen auf irgendeine Anzahl von Parametern, wie etwa die Motorlast oder die Drosselklappenstellung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Bedienerbefehle, durchgeführt. Der Übergang oder das Schalten umfasst im Allgemeinen das Lösen und Außereingriffbringen von einer oder mehreren Kupplungen (d. h. das Weggehen), die zu dem ersten Antriebsübersetzungsverhältnis gehört/gehören, und das Aufbringen oder Ineingriffbringen von einer oder mehreren Kupplungen (d. h. das Herankommen), die zu dem zweiten Antriebsübersetzungsverhältnis gehört/gehören. Diese Äktion des Ineingriffbringens und Außereingriffbringens erhöht typischerweise die Temperatur der Kupplung, und der Zeitraum, über den eine Kupplung vor dem Austausch benutzt werden kann (d. h. die Kupplungslebensdauer oder Kupplungshaltbarkeit) steht zumindest teilweise mit dieser Temperatur in Beziehung. Beispielsweise hat eine Kupplung, die bei 230°C (450°F) arbeitet, eine beinahe unbegrenzte Kupplungslebensdauer, während eine Kupplung, die bei 285°C (550°F) arbeitet, um Größenordnungen weniger Zyklen des Weggehens und Herankommens ausführt, und eine Kupplung, die bei 370°C (700°F) arbeitet, um noch weitere Größenordnungen weniger Zyklen des Weggehens und Herankommens ausführt.
Es sind zahlreiche Techniken eingeführt worden, um die Temperatur der Kupplung zu steuern und die Kupplungslebensdauer zu erhöhen. Beispielsweise sind Heiß-Betriebsarttechniken eingeführt worden, um das Fluid eines Getriebes zu kühlen. Jedoch werden weiterhin zusätzliche Vorrichtungen und Verfahren zum Steuern der Temperatur einer Kupplung zur Erhöhung der Kupplungslebensdauer gesucht, um die vorhandenen Techniken zu unterstützen, zu verbessern und/oder zu ersetzen. Zusätzlich sind Verfahren und Vorrichtungen erwünscht, um übermäßige und wiederholte Schaltvorgänge des Getriebes durch den Bediener des Fahrzeugs und/oder übermäßige und wiederholte Schaltvorgänge des Getriebes durch das Steuersystem des Fahrzeugs anzusprechen.

Im Hinblick auf das Vorstehende ist festzustellen, dass es erwünscht ist, ein Fahrzeuggetriebesystem und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebesystems bereitzustellen, die die Kupplungstemperaturen des Getriebesystems steuern können, um die Kupplungslebensdauer zu verlängern. Zusätzlich ist festzustellen, dass es erwünscht ist, ein System und Verfahren bereitzustellen, die übermäßige und wiederholte Schaltvorgänge des Getriebes ansprechen, welche die Kupplungstemperatur wesentlich erhöhen und die Kupplungslebensdauer wesentlich verringern. Außerdem werden dem Fachmann aus dem vorstehenden Hintergrund der Erfindung und der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform und der beigefügten Ansprüche zusätzliche wünschenswerte Merkmale deutlich werden.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung sind ein Fahrzeuggetriebesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebesystems vorgesehen, die die Kupplungstemperaturen steuern, um die Kupplungslebensdauer auszudehnen. Das Fahrzeuggetriebe umfasst eine Antriebswelle, die von einem Motor des Fahrzeugs angetrieben ist, eine Abtriebswelle, die einen Antriebsmechanismus des Fahrzeugs antreibt, und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen, die die Antriebswelle mit der Abtriebswelle verbinden und in Eingriff und außer Eingriff gelangen, um einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bereitzustellen. Das Fahrzeuggetriebesystem umfasst auch ein Steuermodul, das eine Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage eines Schaltzustandes der Drehmomentübertragungseinrichtungen vorhersagt. Das Steuermodul führt zumindest eine erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durch, wenn die Temperatur größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und führt eine zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durch, wenn die Temperatur größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Schema eines Fahrzeuggetriebesystems, das eine Temperatursteuerung von Drehmomentübertragungseinrichtungen bereitstellt, gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A und 2B ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebesystems, das die Kupplungstemperaturen eines Fahrzeuggetriebesystems steuert, gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
Fig. 3 ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Berechnen der Temperatur einer Kupplung der Fig. 2A und 2B gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
Fig. 4 ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Bestimmen einer Temperaturzunahme von Fig. 3 gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
Fig. 5 ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Bestimmen einer Temperaturabnahme von Fig. 3 gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist hauptsächlich erläuternder Natur und soll die Erfindung oder die Anwendung oder Verwendung der Erfindung nicht beschränken.
Fig. 1 ist ein vereinfachtes Schema eines Fahrzeuggetriebesystems 20 gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeuggetriebesystem 20 umfasst eine Antriebswelle 24, die von einem Motor 26 angetrieben ist, eine Abtriebswelle 28, die mit einem Antriebsmechanismus 30 (z. B. Rädern 32, 34) verbunden ist, und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen 36, die die Antriebswelle 24 und die Abtriebswelle 28 verbinden und in Eingriff und außer Eingriff gelangen, um einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen der Antriebswelle 24 und der Abtriebswelle 28 bereitzustellen. Das Fahrzeuggetriebesystem 20 umfasst ferner ein Steuermodul 38, das eine Temperatur von zumindest einer der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 zumindest zum Teil auf der Grundlage eines Schaltzustandes 40 der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 berechnet. Das Steuermodul 38 führt zumindest eine erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 durch, wenn die Temperatur größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und/oder führt eine zweite Modifikation des Betriebes der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 durch, wenn die Temperatur größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.
Während der vorstehende Hintergrund der Erfindung und die folgende Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform auf ein Fahrzeuggetriebesystem 20 eines Kraftfahrzeugs gerichtet sind, ist die vorliegende Erfindung auf irgendeine Anzahl von Land-, Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeugen anwendbar. Obgleich die Antriebsübersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle 24 und der Abtriebswelle 28 vorzugsweise mehrere Geschwindigkeits- und Drehmomentverhältnisse zwischen dem Motor 26 und dem Antriebsmechanismus 30 bereitstellen, kann erfindungsgemäß zusätzlich irgendeine Anzahl von Antriebsübersetzungsverhältnissen zwischen der Antriebswelle 24 und der Abtriebswelle 28 bereitgestellt werden. Obwohl zwei vorbestimmte Temperaturen und zwei entsprechende Modifikationen des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 in dieser ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, kann erfindungsgemäß ferner irgendeine Anzahl von vorbestimmten Temperaturen und Modifikationen angewandt werden (z. B. eine dritte vorbestimmte Temperatur und eine dritte Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36). Obgleich die Temperaturberechnung für eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36, die nachfolgend in dieser ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform beschrieben wird, eine Berechnung der gegenwärtigen Temperatur der Vorrichtung ist, kann auch eine potentielle Temperaturänderung für ein bevorstehendes Schalten unter gegenwärtigen Betriebsbedingungen berechnet werden, die zur gegenwärtigen Temperatur der Vorrichtung vor dem Vergleich mit einer oder mehreren der vorbestimmten Temperaturen addiert werden würde.
Eine jede der Drehmomentübertragungseinrichtungen 36, die hierin auch als Kupplungen bezeichnet werden, kann irgendeine Anzahl von Anordnungen sein, die Band- oder Scheibenanordnungen umfassen. Obwohl die Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 bei dieser ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform aus einer ersten Kupplung 42, einer zweiten Kupplung 44, einer dritten Kupplung 46 und einer vierten Kupplung 48 bestehen, können die Drehmomentübertragungseinrichtungen 36 außerdem aus irgendeiner Anzahl von Kupplungen und/oder Bremsen bestehen. Obgleich eine jede der Kupplungen 42, 44, 46, 48 derart arbeiten wird, dass ein Übergang oder ein Schalten zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen durchgeführt wird, kann zusätzlich eine jede der einzelnen Kupplungen 42, 44, 46, 48 aus einem oder mehreren Bauteilen, wie Bändern, Platten, Ringen, Dichtungen, Fluid, Federn, Halter- und Kugelanordnungen und/oder Bremsen gebildet sein, die einzeln oder in Verbindung mit einer oder mehreren Kupplungen arbeiten, um einen Übergang oder ein Schalten zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen durchzuführen.
Die erste Kupplung 42, die zweite Kupplung 44, die dritte Kupplung 46 und/oder die vierte Kupplung 48 werden wahlweise in Eingriff und außer Eingriff gebracht, um ein Antriebsübersetzungsverhältnis herzustellen. Das wahlweise Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Kupplungen 42, 44, 46, 48 kann mechanisch mit irgendeiner Anzahl von Vorrichtungen und Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann erfindungsgemäß die Vorrichtung verwendet werden, die in dem U. S.-Patent Nr. 4,070,927 mit dem Titel "Planetary Gearing Arrangement for a Transmission" beschrieben ist. Dieses Patent wurde für James C. Polak am 31. Januar 1978 erteilt und der Inhaberin der vorliegenden Erfindung übertragen, und ist hierin in seinem gesamten Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme mit eingeschlossen.
Das wahlweise Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Kupplungen 42, 44, 46, 48 wird zumindest teilweise von dem Steuermodul 38 in Ansprechen auf Eingangssignale 50 von einem Bediener des Fahrzeugs (z. B. von einem Gangwählhebel 52 und/oder einem Gaspedal 54), Motorsensorsignalen 56 von dem Motor 26, Antriebsstrangsensorsignalen 58 von dem Getriebe 22 und/oder Antriebsmechanismus 30, und/oder zusätzlichen Steuersignalen 60 des Fahrzeugs gesteuert werden. Das Steuermodul 38 ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass es ein Getriebesteuersignal 62 erzeugt; das das geeignete Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Kupplungen 42, 44, 46, 48 für ein besonderes Antriebsübersetzungsverhältnis bewirkt. Zusätzlich ändert das Steuermodul 38 vorzugsweise das Getriebesteuersignal 62, wenn eine Temperatur von einer der Kupplungen 42, 44, 46, 48 von dem Steuermodul 38 derart berechnet wird, dass sie größer als eine erste vorbestimmte Temperatur und/oder eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, so dass die Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen 22 gesteuert wird, um die Kupplungslebensdauer zu verbessern.
In den Fig. 2A und 2B ist ein Verfahren 70 zum Betreiben des Fahrzeuggetriebesystems 20 von Fig. 1 gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erindung veranschaulicht. Zu Beginn bestimmt das Verfahren 70 einen Schaltzustand, der das Ineingriffbringen oder Außereingriffbringen von mindestens einer der Drehmomentübertragungseinrichtungen oder Kupplungen 36, vorzugsweise mehr als einer der mehreren Kupplungen, stärker bevorzugt eines Großteils der Kupplungen und besonders bevorzugt im Wesentlichen alle oder alle Kupplungen angibt. Der Schaltzustand gibt vorzugsweise an, ob ein Hochschalten oder Herunterschalten mit einer oder mehreren der Kupplungen auftritt, und liefert auch zusätzliche Information über das Schalten, wie es nachstehend in dieser ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform beschrieben wird. Sobald der Schaltzustand bei 72 bestimmt worden ist, wird eine Temperatur von zumindest einer oder mehreren, stärker bevorzugt von mehr als einer der Kupplungen zumindest zum Teil auf der Grundlage des Schaltzustandes 74 berechnet.
Nach Fig. 3 beginnt das Verfahren 74 zum Berechnen der Temperatur von mindestens einer Kupplung mit einer Initialisierung des Kupplungsindex (I) 76. Der Kupplungsindex (I) kennzeichnet vorzugsweise eine jede der Kupplungen, für die eine Temperatur durch das Verfahren 74 von Fig. 3 berechnet wird. Sobald der Kupplungsindex (I) 76 initialisiert worden ist, wird der Schaltzustand bewertet, um festzustellen, ob die Kupplung, die dem Kupplungsindex (I) entspricht, in einem Übergangsbetrieb zwischen einem oder mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen 78 einbezogen ist. Beispielsweise wird der Schaltzustand bewertet, um festzustellen, ob die Kupplung in einer Aktion eines Freigebens und Außereingriffbringens (d. h. weggehende Aktion) oder einer Aktion eines Ineingriffbringens (d. h. herankommende Aktion) einbezogen ist. Wenn der Schaltzustand liefert, dass die Kupplung in einer weggehenden oder herankommenden Aktion einbezogen ist, wird eine Temperaturzunahme für die Kupplung 80 berechnet.
Nach Fig. 4, die das Verfahren 80 zum Berechnen einer Temperaturzunahme für die Kupplung veranschaulicht, beginnt das Verfahren 80 mit einer Berechnung des Eingangsdrehmoments (Input Tq), das auf die Kupplung 82 aufgebracht wird. Obgleich das Eingangsdrehmoment mit irgendeiner Anzahl von Techniken berechnet werden kann, wird das Eingangsdrehmoment erfindungsgemäß wie folgt berechnet:

wobei Actual_Eng_Tq das Ist-Motordrehmoment ist, das mit irgendeiner Anzahl von Motor- und/oder Getriebeparametern gemessen und/oder berechnet werden kann, wie etwa Umdrehungen pro Minute (RPM) des Motors, die Drosselöffnung, die Menge der Luft, die in die Zylinder strömt, die Menge der Kraftstoffeinspritzung, der Zeitpunkt der Zündung und die Reibung von parasitären Verlusten, unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Techniken; Cl_Eng_Inert_TQ das Motorträgheitsmoment ist, das mit irgendeiner Anzahl von Motor- und/oder Getriebeparametern gemessen und/oder berechnet werden kann, wie etwa die Beschleunigung oder Verzögerung der Motordrehzahl multipliziert mit dem Trägheitsmoment des umlaufenden Motors und der Drehmomentwandlerpumpe, unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Techniken; Ke_Drive_ Sprocket_Ratio eine vorbestimmte Konstante ist, die die Motordrehzahl mit der Drehgeschwindigkeit des Antriebselements des Schaltgetriebes in Beziehung bringt; und Torque Ratio das Drehmomentverhältnis ist, das mit irgendeiner Anzahl von Motor- und/oder Getriebeparametern gemessen und/oder berechnet werden kann, wie etwa ein vorbestimmter Multiplikationswert für einen Wandler, der mit einem gegebenen Drehzahlverhältnis arbeitet, unter Verwendung von einem Fachmann bekannten Techniken.
Sobald das Eingangsdrehmoment berechnet worden ist 82, bewertet das Verfahren 80 den Schaltzustand, um zwischen der Übergangsaktion der Kupplung als eine herankommende Aktion oder als eine weggehende Aktion zu unterscheiden, 84. Wenn der Schaltzustand angibt, dass die Kupplung in eine herankommende Aktion einbezogen ist, wird die Temperaturänderung der Kupplung [d. h. Clutch_Tmp_Chg(I)] für eine herankommende Aktion berechnet 86, sonst wird der Typ der Kupplung und das Eingangsdrehmoment bewertet 88, und die Temperaturzunahme der Kupplung wird für eine Freilaufkupplungseinrichtung und eine weggehende Aktion berechnet, und zwar für eine Freilaufkupplungseinrichtung mit einem Eingangsdrehmoment, das kleiner als oder gleich Null ist, 90, oder einem Eingangsdrehmoment, das größer als Null ist, 92.
Genauer wird die Temperaturzunahme der Kupplung in einer weggehenden Aktion vorzugsweise wie folgt berechnet, obwohl irgendeine Anzahl von Temperaturberechnungstechniken für eine weggehende Aktion erfindungsgemäß benutzt werden kann:

Clutch_Tmp_Chg(I) = Kv_Spec_Heat_UP.
KV_React_Tq.Input_Tq.Clutch_Slip(I) (2)

wobei KV_Spec_Heat_Up eine vorbestimmte Konstante für eine besondere Kupplung ist und die Menge an Energie in Joule liefert, um für ein Hochschalten die Temperatur der Kupplung um ein Grad zu erhöhen; KV_React_Tq eine vorbestimmte Konstante für eine besondere Kupplung ist und die Menge an Drehmoment liefert, die auf die Kupplung aufgebracht wird, in Relation zu dem auf den Getriebekasten aufgebrachten Drehmoment; Input_Tq das Eingangsdrehmoment ist, das zuvor gemäß Gleichung (1) berechnet worden ist, und Clutch_Slip(I) die Drehzahldifferenz zwischen zwei rotierenden Elementen des Kupplungspaketes ist und wie folgt berechnet wird:

Clutch_Slip(I) = (K5.Input_Speed) - (K6.Output_Speed) (3)

wobei K5 und K6 vorbestimmte Konstanten sind, die den Schlupf über die rotierenden Oberflächen einer Kupplung hinweg betrifft, Input_Speed die Drehzahl der Antriebswelle ist; und Output_Speed die Drehzahl der Abtriebswelle ist.
Die Temperaturzunahme der Kupplung wird für eine weggehende Aktion mit einem Eingangsdrehmoment berechnet, das größer als Null ist, 92 unter Verwendung von Gleichung (2) mit der Ausnahme, dass eine spezifische Wärmeabsenkung (d. h. KV_Spec_Heat_Down) für eine spezifische Wärmezunahme (d. h. KV_Spec_Heat_Up) wie folgt substituiert wird:

Clutch_Tmp_Shg(I) = Kv_Spec_Heat_Down. KV_React_Tq.Input_Tq.Clutch_Slip(I) (4)

wobei KV_Spec_Heat_Down eine vorbestimmte Konstante für eine besondere Kupplung für ein Herunterschalten ist und die Menge an Energie in Joule liefert, um die Temperatur der Kupplung um ein Grad zu erhöhen. Zusätzlich wird die Temperaturzunahme der Kupplung für eine weggehende Aktion mit einer Freilaufkupplungseinrichtung und einem Eingang von weniger als oder gleich Null 90 unter Verwendung von Gleichung (4) berechnet, mit der Ausnahme, dass der Wert des Eingangsdrehmoments auf Null gesetzt wird (Input_Tq = 0).
Sobald die Temperaturzunahme für eine herankommende Aktion 86 oder eine weggehende Aktion mit einem Eingangsdrehmoment, das kleiner als oder gleich Null ist, für eine weggehende Aktion und einem Eingangsdrehmoment, das größer als Null ist, 92, berechnet worden ist, ist das Verfahren 80 zum Bestimmen der Temperaturzunahme einer Kupplung abgeschlossen, und das Verfahren 80 kehrt zu dem Verfahren 74 von Fig. 3 zurück, um die Kupplungstemperatur [d. h. Clutch_Tmp(I)] mit der berechneten Temperaturzunahme 96 [d. h. Clutch_Tmp_Chg(I)] zu aktualisieren. Alternativ wird die Kupplungstemperatur mit einer berechneten Temperaturabnahme aktualisiert, die dem entspricht, dass keine Kupplung in einen Übergang oder einen Schaltbetrieb zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen des Getriebes 98 einbezogen ist.
In Fig. 5 ist das Verfahren 98 zum Bestimmen der Temperaturabnahme von Fig. 3 gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zu Beginn bestimmt das Verfahren 98, ob die Kupplung richtig geklemmt ist, 100 (z. B. Kupplungspakete zusammengedrückt sind und der Schlupf zwischen den Elementen im Wesentlichen Null beträgt). Wenn die Kupplung gegenwärtig geklemmt ist, wird die Kupplungstemperaturabnahme für eine geklemmte Kupplung berechnet 102, und wenn die Kupplung gegenwärtig nicht geklemmt ist, wird die Kupplungstemperaturabnahme für eine nicht geklemmte Kupplung berechnet 104.
Genauer wird die Kupplungstemperaturabnahme für eine geklemmte Kupplung wie folgt berechnet 102:

Clutch_Tmp_Chg(I) = KV_Clamped_Cool.(Cl_Tmp(I) - Trans_Tmp + KE_Therm_Offset) (5)

wobei KV_Clamped_Cool eine vorbestimmte Konstante für die Abkühlungsrate einer besonderen geklemmten Kupplung ist; Cl_Tmp(I) die gegenwärtige Temperatur der Kupplung ist; Trans_Tmp die Temperatur des Getriebesumpfbehälters ist, die unter Verwendung irgendeiner Anzahl von dem Fachmann bekannten Techniken berechnet und/oder gemessen werden kann; und KE Therm Offset eine Verschiebung von einer Temperatur ist, an die sich eine Kupplung schließlich annähern wird, und/oder die diese erreichen wird, wenn eine minimale oder keine Schaltaktivität der Kupplung gegeben ist. Die Kupplungstemperaturabnahme wird für eine nicht geklemmte Kupplung wie folgt berechnet:

Clutch_Tmp_Chg(I) = KV_Unclamped_Cool.(Cl_Tmp(I) - Trans_Tmp + KE_Therm_Offset) (6)

wobei KV_Unclamped_Cool eine vorbestimmte Konstante für die Abkühlungsrate einer besonderen nicht geklemmten Kupplung ist. Sobald die Temperaturabnahme berechnet worden ist 102, 104, kehrt das Verfahren 98 zu dem Verfahren 74 von Fig. 3 zurück, um die Kupplungstemperatur [d. h. Clutch_Tmp(I)] mit der berechneten Temperaturabnahme zu aktualisieren 98. Nachdem nach Fig. 3 die Kupplungstemperatur mit der Temperaturabnahme oder der Temperaturzunahme aktualisiert worden ist 96, wird eine Anfrage durchgeführt, um festzustellen, ob die Kupplungstemperaturänderung für jede der interessierenden Kupplungen bestimmt worden ist, 106.
Wie es zuvor bei dieser detaillierten Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform angegeben wurde, wird die Temperatur von mindestens einer Kupplung zumindest zum Teil auf der Grundlage des Schaltzustandes berechnet. Jedoch wird die Temperatur von mehr als einer Kupplung vorzugsweise zumindest zum Teil auf der Grundlage des Schaltzustandes berechnet. Deshalb wird der Kupplungsindex (I) mit der Anzahl von Kupplungen, für die die Temperatur vorzugsweise berechnet wird, gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verglichen 106. Wenn mehrere Kupplungen zu bewerten sind, wie dies durch den Kupplungsindex angezeigt wird, der einen Wert aufweist, der kleiner als oder gleich wie die Anzahl von Kupplungen ist, für die eine Temperatur zu berechnen ist, wird der Kupplungsindex (I) inkrementiert 108, und das Verfahren 74 von Fig. 3 wiederholt sich, beginnend mit der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die Kupplung, die dem Index entspricht, in einem Übergang oder einen Schaltvorgang zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen einbezogen ist 78. Sonst ist die Berechnung von mindestens einer Temperatur der mindestens einen Kupplung abgeschlossen, und das Verfahren 74 von Fig. 3 ist abgeschlossen.
Nachdem nach den Fig. 2A und 2B die Berechnung mindestens einer Temperatur von mindestens einer Kupplung abgeschlossen worden ist 74, wird der Kupplungsindex (I) initialisiert 110, und die Temperatur der Kupplung, die zu dem Kupplungsindex gehört, wird vorzugsweise mit einer ersten vorbestimmten Temperatur für die Kupplung, die dem gegenwärtigen Kupplungsindex entspricht (d. h. I), 112, und/oder einer zweiten vorbestimmten Temperatur 114 für die Kupplung, die dem gegenwärtigen Kupplungsindex entspricht (d. h. I), verglichen, und eine erste Modifikation des Betriebs der Kupplung wird durchgeführt, wenn die Temperatur zumindest ungefähr gleich wie (d. h. größer als oder gleich wie) die erste vorbestimmte Temperatur ist, die dem gegenwärtigen Kupplungsindex entspricht (d. h. I), 116, und/oder eine zweite Modifikation des Betriebs der Kupplung wird durchgeführt, wenn die Temperatur zumindest gleich wie (d. h. größer als oder gleich wie) die zweite vorbestimmte Temperatur ist, die dem gegenwärtigen Kupplungsindex entspricht (d. h. I), 118.
Genauer umfasst gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erste Modifikation des Betriebs des Getriebes vorzugsweise, dass die Schaltenergie reduziert wird. Beispielsweise kann während eines Schaltereignisses das Erhöhen der Drehmomentreduktion und/oder das Verringern der Übergangsperiode zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen die Schaltenergie reduzieren. Zusätzlich kann der Druck, wenn nicht geschaltet wird, erhöht werden, um den Schmiermittelfluss zu erhöhen, oder der Schaltplan kann geringfügig verändert werden, um die Frequenz des Einbeziehens der Kupplung in einen Übergang in Zeiträumen, in denen nicht geschaltet wird, zu reduzieren, wenn die Temperatur zumindest gleich wie die erste vorbestimmte Temperatur ist, 118. Wenn die Temperatur zumindest gleich wie die zweite vorbestimmte Temperatur ist, umfasst die zweite Modifikation des Betriebs des Getriebes vorzugsweise das Sperren eines Überganges zwischen den Antriebsübersetzungsverhältnissen mit der Kupplung. Dies kann mit irgendeiner Anzahl von dem Fachmann bekannten Techniken bewerkstelligt werden.
Sobald das Verfahren 70 festgestellt, ob eine erste Modifikation und/oder eine zweite Modifikation des Betriebs der Kupplung erwünscht ist, um die Kupplungstemperatur zu verringern, werden zusätzliche Fahrzeugbetriebsparameter bewertet, um festzustellen, ob die Modifikation zur Ausführung geeignet ist, 120. Beispielsweise werden die Motorbetriebsparameter bewertet, und wenn der Motor auf einem Niveau arbeitet, das festgelegte Betriebsspezifikationen übersteigt, wird die erste Modifikation und/oder die zweite Modifikation nicht ausgeführt, 122, und das Verfahren 70 stellt fest, ob zusätzliche Kupplungstemperaturen mit der ersten und/oder der zweiten Temperatur für eine potentielle Modifikation des Betriebs der Kupplung 124 verglichen werden sollen. Wenn zusätzliche Kupplungstemperaturen durch das Verfahren 74 verglichen werden sollen, wird der Kupplungsindex inkrementiert, 126, und das Verfahren 70 wiederholt die Vergleiche der ersten vorbestimmten Temperatur und/oder der zweiten vorbestimmten Temperatur und der Kupplungstemperatur 112, 114, die erste und/oder die zweite Modifikation des Betriebs der Kupplung 116, 118 und den Vergleich mit einem Betriebsparameter 120, bis jede der interessierenden Kupplungstemperaturen durch das Verfahren 74 bewertet worden ist.
Wie aus der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform festzustellen ist, stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeuggetriebesystem und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebesystems bereit, die die Kupplungstemperaturen des Fahrzeuggetriebesystems steuern, um die Kupplungslebensdauer zu verlängern. Es ist zusätzlich festzustellen, dass ein System und ein Verfahren vorgesehen sind, die übermäßige und wiederholte Schaltvorgänge des Getriebes ansprechen, die die Kupplungstemperatur wesentlich erhöhen und die Kupplungslebensdauer wesentlich verringern. Außerdem stellt die Erfindung zusätzliche wünschenswerte Merkmale bereit, die dem Fachmann aus dem vorstehenden Hintergrund der Erfindung und der vorstehenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform und den beigefügten Ansprüchen deutlich werden. Schließlich liefert die vorstehende ausführliche Beschreibung lediglich eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform und soll nicht den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder Ausgestaltung der Erfindung auf irgendeine Weise beschränken. Die vorliegende Beschreibung wird den Fachmann vielmehr mit einer zweckmäßigen Vorgehensweise für den Einsatz einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung versehen, wobei einzusehen ist, das verschiedene Änderungen an der Funktion und Anordnung von bei einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist, abzuweichen.
Zusammengefasst sind ein Fahrzeuggetriebesystem und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuggetriebes vorgesehen, die Kupplungstemperaturen steuern, um die Kupplungslebensdauer zu verlängern. Das System umfasst eine Antriebswelle, die von einem Motor angetrieben ist; eine Abtriebswelle, die einen Antriebsmechanismus antreibt, und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen, die die Antriebswelle mit der Abtriebswelle verbinden und in Eingriff und außer Eingriff gelangen, um einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen bereitzustellen. Das System umfasst auch ein Steuermodul, das eine Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage eines Schaltzustandes der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet. Das Steuermodul führt zumindest eine erste Modifikation durch, wenn die Temperatur größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und führt eine zweite Modifikation durch, wenn die Temperatur größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.

Claims

1. Fahrzeuggetriebesystem, umfassend:
eine Antriebswelle, die von einem Motor angetrieben ist,
eine Abtriebswelle, die einen Antriebsmechanismus antreibt,
mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen, die die Antriebswelle mit der Abtriebswelle verbinden und in Eingriff und außer Eingriff gelangen, um einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bereitzustellen, und
ein Steuermodul, das eine Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage eines Schaltzustandes der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet, wobei das Steuermodul zumindest eine erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durchführt, wenn die Temperatur zumindest ungefähr gleich wie eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und eine zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durchführt, wenn die Temperatur zumindest ungefähr gleich wie eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.

2. Fahrzeuggetriebesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul eine dritte Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durchführt, wenn die Temperatur mindestens ungefähr gleich wie eine dritte vorbestimmte Temperatur ist.

3. Fahrzeuggetriebesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul die erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen beendet, wenn die Temperatur zumindest ungefähr kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur ist.

4. Fahrzeuggetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul die zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen beendet, wenn die Temperatur zumindest ungefähr kleiner als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.

5. Fahrzeuggetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul die erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen beendet, wenn ein Motorparameter zumindest ungefähr gleich wie ein vorbestimmter Motorwert ist.

6. Fahrzeuggetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul eine Temperaturzunahme für eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet, wenn die eine Drehmomentübertragungseinrichtung in den Übergang zwischen den Antriebsübersetzungsverhältnissen einbezogen ist.

7. Fahrzeuggetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul eine Temperaturzunahme für eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet, wenn die eine Drehmomentübertragungseinrichtung nicht in den Übergang zwischen den Antriebsübersetzungsverhältnissen einbezogen ist.

8. Fahrzeuggetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen das Reduzieren der Schaltenergie umfasst.

9. Fahrzeuggetriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass die zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen das Sperren des Übergangs zwischen Antriebsübersetzungsverhältnissen umfasst.

10. Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuggetriebesystems, mit den Schritten, dass:
ein Schaltzustand erzeugt wird, der ein Ineingriffbringen und Außereingriffbringen mehrerer Drehmomentübertragungseinrichtungen anzeigt,
der Schaltzustand, der das Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Drehmomentübertragungseinrichtungen anzeigt, empfangen wird,
eine Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage des Schaltzustandes berechnet wird,
eine erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durchgeführt wird, wenn die Temperatur zumindest ungefähr gleich wie eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und
eine zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durchgeführt wird, wenn die Temperatur zumindest ungefähr gleich wie eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen durchgeführt wird, wenn die Temperatur zumindest ungefähr gleich wie eine dritte vorbestimmte Temperatur ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen beendet wird, wenn die Temperatur zumindest ungefähr kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen beendet wird, wenn ein Motorparameter zumindest ungefähr kleiner als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen beendet wird, wenn ein Motorparameter zumindest ungefähr gleich wie ein vorbestimmter Motorwert ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen einer Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage des Schaltzustandes umfasst, dass eine Temperaturzunahme für eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet wird, wenn die eine Drehmomentübertragungseinrichtung in einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen einbezogen ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen einer Temperatur der Drehmomentübertragungseinrichtungen zumindest zum Teil auf der Grundlage des Schaltzustandes umfasst, dass eine Temperaturabnahme für eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen berechnet wird, wenn die eine Drehmomentübertragungseinrichtung nicht in einen Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen einbezogen ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen umfasst, dass die Schaltenergie reduziert wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Modifikation des Betriebs der Drehmomentübertragungseinrichtungen umfasst, dass ein Übergang zwischen mehreren Antriebsübersetzungsverhältnissen gesperrt wird, die zumindest zum Teil durch das Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Drehmomentübertragungseinrichtungen geschaffen werden.