DE19513694C2 - Regelungseinrichtung für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers eines Automatikgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung für die Überbrückungskupplung des Wandlers eines Auto­ matikgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Aus der DE 26 22 168 A1 ist es bekannt, in einem aus einem mechanischen Getriebe und einem hydrodynami­ schen Drehmomentwandler bestehenden automati­ schen Kraftfahrzeuggetriebe den Wirkungsgrad dieses Getriebes zumindest in bestimmten Betriebsbereichen dadurch zu erhöhen, daß bei Fahnen mit hohen Getrie­ begängen oder hohen Geschwindigkeiten das Pumpen­ rad und das Turbinenrad des hydrodynamischen Dreh­ momentwandlers mittels einer Überbrückungskupp­ lung mechanisch verbunden wird. Hierdurch läßt sich der bei hohen Drehzahlen eintretende Wandlerschlupf unterbinden und auf diese Weise eine spürbare Kraft­ stoffeinsparung bei hohen Kraftfahrzeuggeschwindig­ keiten erzielen.

Zur Vermeidung von Betätigungsstößen bei der Akti­ vierung oder Deaktivierung dieser Überbrückungs­ kupplung ist außerdem bekannt geworden, derartige Überbrückungskupplungen im Dauerschlupf zu betrei­ ben. Insbesondere aus der DE 40 28 710 A1 ist eine Steuervorrichtung bekannt bei der die drei Betriebsar­ ten der Überbrückungskupplung, nämlich Kupplung ge­ öffnet, Kupplung geschlossen oder Kupplung im Dauer­ schlupf auf der Grundlage vorgewählter Parameter ein­ gestellt wird, die den jeweiligen Fahrzeugbetriebszu­ stand angeben. Solche Parameter sind beispielsweise die Antriebsmaschinenbelastung und die Fahrgeschwin­ digkeit. Zudem ist bei dieser Steuervorrichtung vorge­ sehen, daß ein Wechsel der Betriebsart aus dem Schlupfbetrieb in den reinen Wandlerbetrieb (Kupplung ganz geöffnet) stattfinden soll, wenn das Fahrpedal des Kraftfahrzeuges schnell niedergetreten wird (Kick­ down). Auf diese Weise soll erreicht werden, daß auch in der Schlupf-Betriebsart bei einer Kickdown-Betätigung des Fahrpedals ein gewünschtes Beschleunigungsver­ halten sichergestellt wird.

Wenngleich der an sich bekannte Dauerschlupfbe­ trieb von Überbrückungskupplungen einige den Fahr­ komfort erhöhende Vorteile aufweist, so bedeutet doch der dauernde Schlupf der Reibelemente der Überbrüc­ kungskupplung einen ständigen Verschleiß derselben. Zudem wird ständig im Wandler eine thermische Ver­ lustleistung erzeugt, die unter ungünstigen Umständen zu einer unerlaubt hohen Temperatur des Wandleröls führt. Eine nicht optimal gewählte Dauerschlupfdreh­ zahl der Überbrückungskupplung führt daher zu unan­ gemessen hohem Kupplungsbelagverschleiß, zu nicht zu vernachlässigenden Wirkungsgradverlusten im Wandler sowie zu Schädigungen des Wandleröls. Au­ ßerdem erfolgt bei den bekannten Regelungsvorrich­ tungen für Überbrückungskupplungen keine Reaktion auf Fehlfunktionen der Überbrückungskupplung, die et­ wa bei verschlissenen Kupplungsbelägen oder bei Schmutz zwischen denselben auftreten können.

Außerdem ist aus der US 4,428,467 eine Regelungseinrichtung für eine hydraulisch betätigbare Überbrüc­ kungskupplung bekannt, mit der ein Schlupfbetrieb im Sinne einer Soll- Istwert-Regelung durchführbar ist. Mit dieser Regelungseinrichtung ist auch das Überschreiten einer vorbestimm­ ten unzulässig großen Abweichung vom Sollschlupfwert feststellbar. Eine derartige Überschreitung löst dann das zeitweise vollständige Öffnen der Überbrückungskupplung aus. Nach Ablauf eines zuvor festgelegten Zeit­ raums wird die Überbrückungskupp­ lung dann erneut zur Durchführung eines Schlupfbetriebes geschlossen.

Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe an die Erfindung darin, eine Regelungseinrichtung für die Be­ tätigung der Überbrückungskupplung vorzustellen, mit der der Istschlupf der Überbrückungskupplung über­ wacht und bei Fehlfunktionen der Kupplung ein die Kupplung schonender Betrieb durchgeführt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merk­ malen des Patentanspruchs 1, während vorteilhafte Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach wird eine Regelungseinrichtung für die Überbrückungskupplung vorgestellt, mit der einerseits der aktuelle Schlupf zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Kupplung auf einen Sollwert regelbar ist, mit der aber auch das unzulässig hohe Überschreiten des Sollschlupfwertes durch den aktuellen Istschlupfwert überwacht wird. Sobald der Ist­ schlupfwert den Sollschlupfwert um einen vorbestimm­ ten und in der Regelungseinrichtung abgespeicherten Wert überschreitet, wird diese Überschreitung als Er­ eignis und vorzugsweise auch mit der Größe der Abwei­ chung vom Sollwert in einem Speichermittel der Rege­ lungseinrichtung abgespeichert. Beim Überschreiten ei­ ner vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Fehlfunktionen wird die Überbrückungskupplung von der Regelungseinrichtung in eine Betriebsart gebracht, bei der diese ständig geöffnet gehalten wird.

Zur Ermittlung der unzulässig großen Abweichung kann wie schon beschrieben die Istschlupfabweichung von dem Sollschlupfwert genutzt werden. In Betriebs­ phasen, in denen keine Schlupfüberwachung stattfindet, beispielsweise während des Öffnungs- oder Schließvor­ gangs der Kupplung zur Einleitung des reinen Wandler­ betriebes oder des Betriebes mit vollständig geschlosse­ ner Überbrückungskupplung kann zur Ermittlung der Fehlfunktion der Überbrückungskupplung auch das An­ steuersignal für das Betätigungsventil der Servostellein­ richtung der Überbrückungskupplung oder der Steuer­ druck des Servostellantriebes selbst genutzt werden.

Außerdem ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Regelungseinrichtung die Über­ brückungskupplung bereits beim ersten Auftreten einer unzulässig großen Sollschlupfüberschreitung kurzzeitig öffnet und dann erneut in Sollschlupfstellung bringt. Da­ durch kann in den Fällen, in denen beispielsweise Schmutz zwischen die Kupplungsbelege der Überbrüc­ kungskupplung gelangt ist, dieser weggespült und die Überbrückungskupplung anschließend im optimalen Dauerschlupfbetrieb betrieben werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Sollschlupfüberschreitung erst dann als Fehlfunktion abgespeichert wird wenn der Ist­ schlupf um mehr als einen zuvor festgelegten Wert und über einen zuvor festgelegten Zeitraum von dem Soll­ schlupf abweicht.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Regelungseinrich­ tung über ein Datenausgabemittel verfügt mit dem der Speicherinhalt des Fehlfunktionenspeichers von einem externen Diagnosegerät zur Fehlerdiagnose herausles­ bar ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Be­ schreibung eine Zeichnung beigefügt in der in schemati­ scher Darstellungsweise eine Ausführungsform der Er­ findung dargestellt ist. In ihr ist mit 1 eine Brennkraft­ maschine bezeichnet, deren Kurbelwelle 4 mit dem Ein­ gangselement 22 der Überbrückungskupplung 3 ver­ bunden ist, wobei dieses Eingangselement an dem Pum­ penrad 20 des Drehmomentwandlers 2 befestigt ist. Das Ausgangselement 23 der Überbrückungskupplung 3 steht dagegen mit dem Turbinenrad 21 des Wandlers 2 in Verbindung und treibt die Eingangswelle 5 des Ge­ triebes 6 an. Von diesem Getriebe, das beispielsweise als automatisches Stufenwechselgetriebe ausgebildet sein kann, geht in an sich bekannter Weise eine Getriebeaus­ gangswelle 7 ab.

Die Überbrückungskupplung 3 wird von einer Servo­ stelleinrichtung 17 betätigt, die über eine Steuerdruck­ leitung und ein Steuerdruckventil 12 mit einer Druck­ mittelpumpe 13 verbunden ist. Das Betätigungsventil 12 steht über eine Steuerleitung 14 mit einer Regelungs­ einrichtung 8 in Kontakt, die ihrerseits über Sensorlei­ tungen mit einem Kurbelwellendrehzahlsensor 9, mit einem Getriebeingangswellendrehzahlsensor 10 und mit einem Getriebeausgangsdrehzahlsensor 11 verbun­ den ist. Schließlich kann die Regelungseinrichtung 8 auch noch mit einem Drucksensor 19 verbunden sein, der Informationen über den Steuerdruck für den Servo­ stellantrieb 17 der Überbrückungskupplung 3 liefert.

Die Regelungseinrichtung 8 ist in an sich bekannter Weise in der Lage, die Überbrückungskupplung 3 in insgesamt drei Betriebsarten zu steuern. In der ersten Betriebsart ist die Überbrückungskupplung 3 vollstän­ dig geöffnet, so daß sich das Eingangselement 22 und das Ausgangselement 23 der Kupplung frei gegenein­ ander verdrehen können. In dieser Betriebsart wird die Antriebsanordnung im reinem Wandlerbetrieb genutzt, in der das Pumpenrad 20 des Wandlers 2 über ein nicht dargestelltes Arbeitsfluid das Turbinenrad 21 antreibt.

In einer zweiten Betriebsart ist die Überbrückungs­ kupplung 3 vollständig geschlossen, so daß die Kurbel­ welle 4 direkt mit der Getriebeeingangswelle 5 verbun­ den ist. In der dritten Betriebsart wird die Überbrüc­ kungskupplung durch entsprechende Betätigung der Servostellvorrichtung 17 soweit zugefahren, daß diese im Dauerschlupf betrieben wird. Zur Regelung dieses Dauerschlupfbetriebes nutzt die Regelungseinrichtung 8 eine abgespeicherte oder aus aktuellen Betriebskenn­ größen des Fahrzeuges abgeleitete Sollschlupfkenngrö­ ße, auf die der Istschlupf zwischen dem Eingangsele­ ment 22 und dem Ausgangselement 23 der Überbrüc­ kungskupplung 3 eingeregelt wird.

Erfindungsgemäß umfaßt die Regelungseinrichtung 8 ein Mittel 15, mit dem der von der Regelungseinrich­ tung ermittelbare Istschlupfwert auf das Erreichen einer vorbestimmten Sollschlupfwertüberschreitung über­ wacht wird. Bei Feststellung einer derartigen unzulässig großen Abweichung wird in einem Speichermittel 16 in der Regelungseinrichtung 8 dieses Ereignis als Fehl­ funktion abgelegt. Beim Überschreiten einer vorbe­ stimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden derartigen Fehlfunktionen vom Sollwert wird die Überbrüc­ kungskupplung 3 von der Regelungseinrichtung 8 mit­ tels der Servostelleinrichtung 17 in die erste Betriebsart gebracht und damit ständig geöffnet gehalten. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß unabhängig vom Fahrzu­ stand und damit unabhängig vom Motordrehmoment eine Fehlfunktion der Überbrückungskupplung 3 oder ihrer Ansteuerung erkannt und diese abgeschaltet wer­ den kann, bevor die Überbrückungskupplung ernsthaft geschädigt wird.

Während an sich die Abspeicherung von Fehlfunk­ tionsereignissen in dem Speichermittel 16 der Rege­ lungsvorrichtung ausreicht, um beim Überschreiten der vorbestimmten Anzahl von Fehlfunktionen die Kupp­ lung 3 außer Betrieb zu setzen, kann es zum Zwecke der Diagnose der Fehlfunktion der Überbrückungskupp­ lung sinnvoll sein, zusätzlich die Höhe der Abweichung sowie deren Dauer in dem Speichermittel 16 abzulegen. Diese Informationen können in einer vorteilhaften Aus­ gestaltung der Erfindung mittels eines Datenausgabe­ mittels 18, das vorzugsweise als mehrpolige Stecker­ buchse ausgebildet ist, einem externen fahrzeugdiagno­ segerät zugeführt werden.

Da Fehlfunktionen in der Überbrückungskupplung 3 auch dann auftreten können, wenn die Kupplung mittels der Servostelleinrichtung 17 in die Position der vollstän­ digen Öffnung oder des vollständigen Schließens der Kupplung gebracht wird, kann die Funktionsüberwa­ chung der Wandlerüberbrückungskupplung mittels an­ derer Sensorsignale erfolgen. Dazu kann beispielsweise das von der Regelungseinrichtung 8 an das Steuerventil 12 über die Steuerleitung 14 gesandte Ansteuersignal gehören, mit dem die Druckbeaufschlagung der Servo­ stelleinrichtung 17 ausgelöst wird. Zudem kann auch der Steuerdruck für die Servostelleinrichtung 17 mittels ei­ nes Drucksensors 19 ermittelt und der Regelungsein­ richtung 8 zugeführt werden. Eine Auswertung dieser Signale erlaubt Rückschlüsse auf das Funktionsverhal­ ten der Überbrückungskupplung 3. Dabei kann bei­ spielsweise bei anliegendem Ansteuersignal für das Be­ tätigungsventil 12 und ausreichend hohen Betätigungs­ druck in der Steuerdruckleitung für die Servostellein­ richtung 17 bei weiter sensiertem Schlupf der Kupplung 3 auf eine Fehlfunktion geschlossen werden, wenn von der Regelungseinrichtung 8 ein Signal zur Einstellung des reinen Überbrückungs- oder des reinen Wandlerbe­ triebes abgegeben wurde.

Um die Überbrückungskupplung 3 nicht schon bei nur sporadisch auftretenden Sollschlupfüberschreitun­ gen außer Betrieb zu setzen, kann vorgesehen sein, daß beim Auftreten einer ersten unzulässig großen Abwei­ chung die Regelungseinrichtung 8 die Überbrückungs­ kupplung 3 kurzzeitig vollständig öffnet, um so das Ab­ fließen von Verschmutzungen zwischen den Reibbele­ gen der Überbrückungskupplung zu ermöglichen. An­ schließend wird die Überbrückungskupplung in die für den gerade anstehenden Betriebszustand sinnvolle Soll­ schlupfstellung zurückgebracht.

Claims (5)

1. Regelungseinrichtung für die Überbrückungskupplung (3) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers eines Automatikgetriebes (6) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Eingangselement (22) und das Ausgangselement (23) der Überbrückungskupplung (3) in einer ersten Betriebsart frei gegeneinander verdrehbar sind,
in einer zweiten Betriebsart drehfest miteinander verbunden werden und
in einer dritten Betriebsart unter Schlupf miteinander verbindbar sind,
wobei die Regelungseinrichtung (8) dem Anwählen und Regeln der genannten Betriebsarten nach gemessenen und/oder vorgewählten und in der Regelungseinrichtung (8) abgespeicherten Betriebsparametern dient,
wobei in der dritten Betriebsart der Istschlupfwert des Kupplungsschlupfes auf einen abgespeicherten oder ermittelten Sollschlupfwert eingeregelt wird, und
wobei die Regelungseinrichtung (8) ein Mittel (15) umfaßt, mit dem der von der Regelungseinrichtung (8) ermittelbare Istschlupfwert auf das Überschreiten einer vorbestimmten unzulässig großen Abweichung vom Sollschlupfwert überwacht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Mittel (15) unzulässig große Abweichungen in einem Speichermittel (16) als Fehlfunktion abgelegt werden und mit dem Mittel (15) beim Überschreiten einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Fehlfunktionen die Überbrückungskupp­ lung (3) von der Regelungseinrichtung (8) in die erste Betriebsart gebracht und damit ständig geöffnet gehalten wird.

2. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl, Dauer und/oder die Größe der Abweichungen vom Sollschlupfwert aus dem Speichermittel (16) von einem Diagnose­ gerät über ein Datenausgabemittel (18) auslesbar sind.

3. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher­ mittel (16) Solldrucküberschreitungen des Steuer­ drucks der Servostelleinrichtung (17) und/oder ein fortdauerndes Abweichen des Betriebszustandes der Überbrückungskupplung (3) von dem Betriebs­ zustand, der durch das Abgeben eines Ansteuersi­ gnals an das Betätigungsventil (12) der Servostell­ einrichtung (17) erreicht werden soll, als Fehlfunk­ tion der Überbrückungskupplung (3) abspeicher­ bar ist.

4. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftre­ ten einer ersten unzulässig großen Abweichung vom Sollschlupfwert die Regelungseinrichtung (8) die Überbrückungskupplung (3) kurzzeitig öffnet und dann erneut in Sollschlupfstellung bringt.

5. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll­ schlupfüberschreitung dann als Fehlfunktion im Speichermittel (16) abgespeichert wird, wenn der Sollschlupf um mehr als eine zuvor festgelegte Ab­ weichung und über einen zuvor festgelegten Zeit­ raum überschritten wird.