DE19513695A1 - Regelungsvorrichtung für die Überbrückungskupplung des Wandlers eines Automatikgetriebes - Google Patents
Regelungsvorrichtung für die Überbrückungskupplung des Wandlers eines AutomatikgetriebesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für die Überbrückungskupplung des Wand
lers eines Automatikgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 26 22 168 A1 ist es bekannt, in einem aus einem mechanischen Getriebe und
einem hydrodynamischen Drehmomentwandler bestehenden automatischen Kraftfahrzeug
getriebe den Wirkungsgrad dieses Getriebes zumindest in bestimmten Betriebsbereichen
dadurch zu erhöhen, daß bei Fahrten mit hohen Getriebegängen oder hohen Geschwindig
keiten das Pumpenrad und das Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
mittels einer Überbrückungskupplung mechanisch verbunden wird. Hierdurch wird der bei
hohen Drehzahlen eintretende Wandlerschlupf unterbunden und eine spürbare Kraftstoffein
sparung bei hohen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten erzielt. Zur Vermeidung von Betäti
gungsstößen bei der Aktivierung oder Deaktivierung dieser Überbrückungskupplung ist es
bekannt geworden, derartige Wandlerüberbrückungskupplungen im Dauerschlupf zu betrei
ben. Insbesondere aus der DE 40 28 710 A1 ist eine Steuervorrichtung bekannt, bei der die
drei Betriebsarten der Wandlerüberbrückungskupplung, nämlich Kupplung geöffnet,
Kupplung geschlossen oder Kupplung im Dauerschlupf auf der Grundlage vorgewählter Pa
rameter eingestellt wird, die den jeweiligen Fahrzeugbetriebszustand angeben. Solche
Parameter sind beispielsweise die Antriebsmaschinenbelastung und die Fahrgeschwindig
keit. Zudem ist bei dieser Steuervorrichtung vorgesehen, 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 (Kickdown). Auf
diese Weise soll erreicht werden, daß auch in der Schlupf-Betriebsart bei einer Kickdown-
Betätigung des Fahrpedals ein gewünschtes Beschleunigungsverhalten sichergestellt wird.
Wenngleich der an sich bekannte Dauerschlupfbetrieb von Wandlerüberbrückungskupplun
gen einige den Fahrkomfort erhöhende Vorteile aufweist, so bedeutet doch der dauernde
Schlupf der Reibelemente der Überbrückungskupplung einen ständigen Verschleiß dersel
ben. Zudem wird ständig im Wandler eine thermische Verlustleistung erzeugt, die unter un
günstigen Umständen zu einer unerlaubt hohen Temperatur des Wandleröls führt. Eine nicht
optimal gewählte Dauerschlupfdrehzahl der Überbrückungskupplung führt daher zu unange
messen hohem Kupplungsbelagverschleiß, zu nicht zu vernachlässigenden Wirkungsgrad
verlusten im Wandler, sowie zu Schädigungen des Wandleröls.
Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe an die Erfindung darin, eine Regelungsvorrich
tung für die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung vorzustellen, mit der der Schlupf
der Überbrückungskupplung auf einen von den Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges ab
hängigen Wert bei minimaler Verlustleistung einstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1, während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen ent
nehmbar sind.
Demnach wird eine Regelungsvorrichtung für die Wandlerüberbrückungskupplung vorge
stellt, mit der der aktuelle Schlupf zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangsele
ment der Kupplung auf einen Sollwert regelbar ist, der von der Drehzahl des Eingangsele
mentes der Kupplung, also in der Regel von der Drehzahl der Kurbelwelle einer Brennkraft
maschine, dem Drehmoment der Brennkraftmaschine und der Fahrpedalaktivität abhängig
ist. Dabei wird bezüglich der Fahrpedalaktivität zwischen einem weitgehend ruhig gehalte
nen Fahrpedal und einem ständig unruhig bewegtem Fahrpedal unterschieden. Ein weiteres
Kriterium für die Ermittlung des einzuregelnden Schlupfs kann die Temperatur des Wand
leröls sein.
Mit Hilfe der vorgestellten Regelungsvorrichtung ist es möglich, den auf den Sollschlupf ein
zustellenden Schlupf nach oben durch die in der Überbrückungskupplung bei einem aktuel
len Betriebspunkt des Fahrzeuges auftretende Kupplungsverlustleistung zu begrenzen. Der
in Kennfeldern in der Regelungsvorrichtung abgelegte Sollschlupf wird dabei mit steigendem
Motordrehmoment auf kleinere Sollschlupfdrehzahlen abgesenkt, wenn die zulässige
Verlustleistung der Kupplung überschritten wird. Die aktuelle Verlustleistung wird aus der
aktuellen Schlupfdrehzahl und dem anstehenden Motordrehmoment errechnet, wobei die
Schlupfdrehzahl sich aus der Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangs
element der Kupplung ergibt und das Motormoment entweder direkt an der Kurbelwelle des
Motors gemessen oder aus einem in der Regelungsvorrichtung oder in einem Motorsteuer
gerät in einem Datenspeicher abgelegten Motorkennfeld entnommen wird. Bei der Vorgabe
der maximal zulässigen Verlustleistung wird der Traganteil des Reibbelages, welcher vom
Wandleröldruck und damit vom Motormoment abhängig ist, berücksichtigt.
Zur Ermittlung der Fahrpedalaktivität ist die Regelungsvorrichtung mit einem Sensor bei
spielsweise am Fahrpedal verbunden, dessen Meßwerte mit in einem Register der Rege
lungsvorrichtung abgespeicherten Fahrpedalaktivitätskennfeld zur Bestimmung der Fahrpe
dalaktivität verglichen und zur Sollschlupfberechnung genutzt wird. Mit der vorgestellten Re
gelungsvorrichtung für die Wandlerüberbrückungskupplung wird in vorteilhafter Weise für
jeden Betriebszustand des Kraftfahrzeuges die Verlustleistung der Kupplung in erlaubten
Grenzen gehalten, wodurch die Lebensdauer der Kupplung und die des Wandleröls verlän
gert wird.
Zur Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In ihr zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Regelungsvorrichtung und
Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Sollschlupf über die Kupplungseingangsdrehzahl
aufgetragen ist.
In Fig. 1 ist demnach ein Abschnitt eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges darge
stellt, in dem mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet ist. Die Kurbelwelle 4 dieser Brenn
kraftmaschine ist mit dem Eingangselement 22 der Wandlerüberbrückungskupplung 3 ver
bunden, welches an dem Pumpenrad 20 des Drehmomentwandlers 2 befestigt ist. Das Aus
gangselement 23 der Wandlerüberbrückungskupplung 3 steht dagegen mit dem Turbinenrad
21 des Wandlers 2 in Verbindung und treibt die Eingangswelle 5 des Getriebes 6 an. Von
diesem Getriebe, das beispielsweise als automatisches Stufenwechselgetriebe ausgebildet
sein kann, geht in an sich bekannter Weise eine Getriebeausgangswelle 7 ab.
Zu dem Kraftfahrzeug gehört außerdem ein Fahrpedal 13, dessen Stellweg in diesem Aus
führungsbeispiel mit einem Stellwegsensor 25 erfaßt und über ein Steuergerät 19 einem
Stellglied an der Drosselklappe 26 der Brennkraftmaschine 1 übertragen wird. Außerdem ist
an dem Fahrpedal ein Fahrpedalaktivitätssensor 14 angeordnet, mit dessen Hilfe eine Rege
lungsvorrichtung 8 erkennen kann, ob ein ruhiges Fahrpedal oder ein im Extremfall ständig
bewegtes Fahrpedal sensiert wird.
Die Regelungsvorrichtung 8 ist außerdem mit Drehzahlsensoren 9, 10, 11 verbunden, mit de
ren Hilfe die Drehzahl der Kurbelwelle 4 oder des Eingangselementes 22 der Kupplung 3,
die des Kupplungsausgangselementes 23 oder der Getriebeeingangswelle 5 sowie die
Drehzahl der Getriebeausgangswelle 7 und damit die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeu
ges ermitteltbar ist. Außerdem steht die Regelvorrichtung 8 in diesem Ausführungsbeispiel
mit einem Temperatursensor 12 in Verbindung, der die aktuelle Wandleröltemperatur ermit
telt. Schließlich kann ein Drehmomentsensor 24 vorgesehen sein, der das aktuelle Motor
drehmoment der Regelungsvorrichtung 8 zur Verfügung stellt.
In der Regelungsvorrichtung 8 selbst sind Mittel 15-18 zur Abspeicherung von verschiede
nen Kennfeldern vorgesehen. In einem Register 15 ist beispielsweise das Motorkennfeld ab
gelegt, aus dem in bekannter Weise die Motordrehmomentinformation herauslesbar ist. Für
den Fall der Nutzung dieses Motorkennfeldes 15 kann auf den Drehmomentsensor 24 ver
zichtet werden. In dem Register 16 ist ein Sollschlupfkennfeld abgelegt, aus dem in Abhän
gigkeit von der Motordrehzahl und beispielsweise der Wandleröltemperatur der aktuelle Soll
schlupfwert für die Kupplung 3 herauslesbar ist. In dem Register 17 ist ein Fahrpedalaktivi
tätskennfeld abgelegt, mit dessen Hilfe die von dem Sensor 14 ermittelten Meßwerte bewer
tet und einer dort definierten Fahrpedalaktivität zugeordnet werden können. Schließlich ist in
dem Register 18 ein Getriebesteuerungskennfeld abgelegt, mit dessen Hilfe auf die Über
setzungssteuerung des Getriebes 6 Einfluß genommen werden kann.
Mit Hilfe der geschilderten Regelungsvorrichtung kann in vorteilhafter Weise ein im Hinblick
auf die Fahrpedalaktivität, das Motormoment und beispielsweise die Wandleröltemperatur
sowie die Motordrehzahl optimaler Sollschlupfwert für die Wandlerüberbrückungskupplung
bestimmt und der aktuelle Kupplungsschlupf darauf eingeregelt werden.
Die Bestimmung eines derartigen Sollschlupfwertes läßt sich mit Hilfe von Fig. 2 beschrei
ben. In diesem Diagramm ist der Sollschlupfwert SS über die Kupplungseingangselement
drehzahl aufgetragen. Der niedrigste Sollschlupfwert, in diesem Beispiel etwa 4 Umdrehun
gen pro Sekunde (Kurve W) wird durch die Regelvorrichtung dann eingestellt, wenn die
Wandleröltemperatur eine vorgegebene Maximaltemperatur überschritten hat. Dadurch wird
die Verlustleistung in der Wandlerüberbrückungskupplung auf einen Minimalwert reduziert,
ohne das auf die Vorteile des Dauerschlupfbetriebes der Wanderüberbrückungskupplung
verzichtet werden muß.
Die Kurve A in diesem Diagramm bestimmt den Sollschlupfwert für ein ruhig gehaltenes
Fahrpedal. Nach diesem Beispiel beträgt die Sollschlupfdrehzahl bis zu einem Drehzahlwert
N1 etwa 38 Umdrehungen pro Sekunde, um anschließend bei einem Anstieg der Drehzahl
auf einen Wert N3 linear auf einen Sollschlupfdrehzahlwert von etwa 8 Umdrehungen pro
Sekunde abzusinken. Eine weitere Erhöhung der Drehzahl auf den Wert N4 führt schließlich
bei ruhig gehaltenem Fahrpedal zu einer Reduzierung der Sollschlupfdrehzahl auf 0, das
heißt, daß die Wandlerüberbrückungskupplung vollständig geschlossen ist.
Die Kurve B zeigt dagegen den Verlauf des Sollschlupfes SS bei ansteigender Kupplungs
eingangselementdrehzahl bei einem durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges sehr unruhig
gehaltenes Fahrpedal. Bei diesem Kurvenverlauf wird deutlich, daß eine Sollschlupfdrehzahl
von etwa 82 Umdrehungen pro Sekunde bis zu einer Drehzahl N2 konstant gehalten wird,
um dann auf einen Wert von 50 Umdrehungen pro Sekunde abzufallen, wenn die Drehzahl
auf den Wert N5 ansteigt und das ermittelte Motordrehmoment zwischen 50 und 100 Nm
liegt (Kurven C, F).
Für den Fall, daß das ermittelte Motordrehmoment 100 Nm überschreitet, wird die Soll
schlupfdrehzahl beispielsweise von der Drehzahl N0 bis N5 konstant bei 50 Umdrehungen
pro Sekunde gehalten und somit die Verlustleistung in der Wandlerüberbrückungskupplung
deutlich reduziert (Kurve C). Eine weitere Reduzierung der Sollschlupfdrehzahl erfolgt dann,
wenn das Motordrehmoment weiter ansteigt. So ergibt sich zum Beispiel für die Kurve D
(150 Nm) ein Sollschlupfwert von etwa 43 Umdrehungen pro Sekunde und für ein Motor
drehmoment von 200 Nm (Kurve E) ein Sollschlupfwert von 38 Umdrehungen etwa pro Se
kunde.
Aus dieser Darstellung wird auch deutlich, daß auch bei unruhig gehaltenem Gaspedal und
einem vergleichsweise geringem Motordrehmoment von 50 Nm ein oberer Sollschlupfwert
von etwa 85 Umdrehungen pro Sekunde nicht überschritten werden darf (Kurve F). Es wird
auch deutlich, daß mit Hilfe der vorgeschlagenen Regelvorrichtung Sollschlupfwerte ermit
telbar und für die Regelung der Überbrückungskupplung nutzbar sind, die abhängig von der
durch den Fahrer vorgegebene Fahrpedalaktivität und dem zur Verfügung stehenden Motor
drehmoment abhängen. Dadurch kann einerseits der Vorteil einer Dauerschlupfregelung bei
Wandlerüberbrückungskupplungen zur Fahrkomforterhöhung genutzt werden, auf der ande
ren Seite läßt sich mit der vorgestellten Steuerungsvorrichtung die Lebensdauer der Über
brückungskupplung und des Wandleröles deutlich erhöhen. Zudem kann durch die Reduzie
rung der thermischen Verlustleistung der Wandlerüberbrückungskupplung der Gesamtwir
kungsgrad des Antriebsstrangs und damit der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges re
duziert werden. Nur der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle angeführt, daß die Kurve
W lediglich eine Notfallbetriebsart darstellt, bei der der Sollschlupfwert auf einen Minimalwert
gesetzt wird, wenn durch eine Störung der Kupplung oder des Wandlers die Wandleröltem
peratur ein unzulässig hohes Niveau überschritten hat.
Claims (6)
1. Regelungsvorrichtung für die Überbrückungskupplung (3) des Wandlers (2) eines Auto
matikgetriebes (6) eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Eingangselement (20) des Wandlers (2), das in Antriebsverbindung mit einer An triebsmaschine (1) steht,
mit einem Ausgangselement (21) des Wandlers (2), das in Antriebsverbindung mit dem Automatikgetriebe (6) steht,
wobei das Ausgangselement (21) von dem Eingangselement (20) über ein Arbeitsfluid antreibbar ist,
mit einer Überbrückungskupplung (3), deren Eingangselement (22) und deren Aus gangselement (23) in einer ersten Betriebsart frei gegeneinander verdrehbar sind, die in einer zweiten Betriebsart drehfest miteinander verbunden werden, und die in einer dritten Betriebsart unter Schlupf miteinander verbindbar sind, sowie mit einer Regelungseinrichtung (8) zum Auswählen und Regeln der genannten Betriebsarten nach gemessenen und/oder vorgewählten und im Regelgerät (8) abgespei cherten Betriebsparametern,
zu denen die Drehzahl des Antriebsmotors, dessen Drehmoment und die Getriebeein gangswellendrehzahl gehören, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung (8) über Mittel (15-17) verfügt, mit denen in der dritten Betriebsart der Sollschlupf, auf den der Schlupf der Überbrückungskupplung (3) einzure geln ist, auf einen von der Drehzahl des Eingangselementes (22) der Kupplung (3), dem Motormoment und der Fahrpedalaktivität abhängigen Wert eingestellt wird.
einem Eingangselement (20) des Wandlers (2), das in Antriebsverbindung mit einer An triebsmaschine (1) steht,
mit einem Ausgangselement (21) des Wandlers (2), das in Antriebsverbindung mit dem Automatikgetriebe (6) steht,
wobei das Ausgangselement (21) von dem Eingangselement (20) über ein Arbeitsfluid antreibbar ist,
mit einer Überbrückungskupplung (3), deren Eingangselement (22) und deren Aus gangselement (23) in einer ersten Betriebsart frei gegeneinander verdrehbar sind, die in einer zweiten Betriebsart drehfest miteinander verbunden werden, und die in einer dritten Betriebsart unter Schlupf miteinander verbindbar sind, sowie mit einer Regelungseinrichtung (8) zum Auswählen und Regeln der genannten Betriebsarten nach gemessenen und/oder vorgewählten und im Regelgerät (8) abgespei cherten Betriebsparametern,
zu denen die Drehzahl des Antriebsmotors, dessen Drehmoment und die Getriebeein gangswellendrehzahl gehören, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung (8) über Mittel (15-17) verfügt, mit denen in der dritten Betriebsart der Sollschlupf, auf den der Schlupf der Überbrückungskupplung (3) einzure geln ist, auf einen von der Drehzahl des Eingangselementes (22) der Kupplung (3), dem Motormoment und der Fahrpedalaktivität abhängigen Wert eingestellt wird.
2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelungsvorrichtung (8) mit einem Sensor (14) zur Ermittlung der Fahrpeda
laktivität verbunden ist.
3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelungsvorrichtung (8) mit einem Drehmomentsensor (24) an der Kurbelwelle
(4) des Antriebsmotors verbunden ist,
oder über ein Kennfeldregister (15) für den aktuellen Motordrehmomentwert verfügt.
4. Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Regelungsvorrichtung (8) über ein Register (16) zur Abspeicherung eines Soll
schlupf-Kennfeldes verfügt.
5. Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Regelungsvorrichtung (8) über wenigstens ein Register (17) zur Abspeicherung eines
Fahrpedalaktivitätskennfeldes verfügt.
6. Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Regelungsvorrichtung (8) mit einem Sensor (12) zur Ermittlung der Temperatur des
Wandleröls verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995113695 DE19513695C2 (de) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Regelungsvorrichtung für die Wandlerüberbrückungskupplung eines Kfz-Automatikgetriebes |
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DE1995113695 DE19513695C2 (de) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Regelungsvorrichtung für die Wandlerüberbrückungskupplung eines Kfz-Automatikgetriebes |
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DE19513695C2 DE19513695C2 (de) | 1997-05-15 |
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ID=7759461
Family Applications (1)
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