DE202018104272U1

DE202018104272U1 - Getriebekupplungssteuerung

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Publication number: DE202018104272U1
Application number: DE202018104272.6U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: CN109307069A; US20190032777A1; US10563712B2

Abstract

Getriebe, umfassend:ein Schaltelement, das einen Kolben aufweist, der eine Anwendungskammer von einer Freigabekammer trennt;ein Hydrauliksteuersystem, das konfiguriert ist, um einen Anwendungsdruck von Fluid zu steuern, das zu der Anwendungskammer geleitet wird und um unabhängig einen Freigabedruck von Fluid zu steuern, das zu der Freigabekammer geleitet wird; undeine Steuerung, die programmiert ist, um den Freigabedruck zu variieren, um eine Drehmomentkapazität des Schaltelements einzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Gebiet von Steuersystemen für Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft diese Offenbarung ein Hydrauliksteuersystem und eine assoziierte Steuerstrategie, um die Schlupfsteuerung von anlaufenden und haltenden Schaltelementen zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge werden über eine große Spanne von Fahrzeugdrehzahlen verwendet, einschließlich sowohl der Vorwärts- als auch der 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 Vielzahl 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. Typischerweise weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an dem Fahrzeugaufbau montiert ist, eine Eingangswelle, die von einer Motorkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle auf, welche die Fahrzeugräder antreibt, häufig über eine Differentialbaugruppe, die es dem linken und rechten Rad ermöglicht, sich mit leicht unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, wenn das Fahrzeug abbiegt.
Getriebe mit getrennter Übersetzung sind in der Lage, Energie über verschiedene Energieströmungswege zu übertragen, die jeweils einem anderen Drehzahlverhältnis zugeordnet sind. Ein bestimmter Energieströmungsweg wird aufgebaut, indem bestimmte Schaltelemente, wie etwa Kupplungen oder Bremsen, eingekuppelt werden. Das Schalten von einem Übersetzungsverhältnis zu einem anderen umfasst das Verändern dahingehend, welche Schaltelemente eingekuppelt sind. Bei vielen Getrieben wird die Drehmomentkapazität jedes Schaltelements durch das Leiten von Fluid zu den Schaltelementanwendungskammern bei kontrolliertem Druck gesteuert. Eine Steuerung passt den Druck durch Senden von elektrischen Signalen zu einem Ventilkörper an.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
In einer Ausführungsform schließt ein Getriebe ein Schaltelement, ein Hydrauliksteuersystem und eine Steuerung ein. Ein Kolben der Schaltelemente trennt eine Anwendungskammer von einer Freigabekammer. Das Schaltelement kann eine Kupplung sein, die zwei drehende Elemente selektiv koppelt. Das Hydrauliksteuersystem steuert unabhängig einen Anwendungsdruck von Fluid, das zu der Anwendungskammer geleitet wird und einen Freigabedruck von Fluid, das zu der Freigabekammer geleitet wird. Die Steuerung ist programmiert, um den Freigabedruck zu variieren, um eine Drehmomentkapazität des Schaltelements einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung den Freigabedruck variieren, um die Drehmomentkapazität während eines Schaltereignisses zu steuern, bei dem das Schaltelement ein anlaufendes Element oder ein Halteelement ist. Die Steuerung kann den Freigabedruck variieren, um eine Änderungsrate der Schlupfdrehzahl einzustellen. Insbesondere kann die Steuerung den Freigabedruck als Reaktion darauf erhöhen, dass die Änderungsrate der Schlupfdrehzahl kleiner ist als ein Zielwert. Die Steuerung kann den Freigabedruck eines Halteelements erhöhen, um Schlupf des Halteelements einzuleiten, um die Wärmelast zwischen anlaufenden und Halteelementen aufzuteilen.
In einer anderen Ausführungsform schließt ein Getriebe ein erstes Schaltelement, ein Hydrauliksteuersystem und eine Steuerung ein. Das erste Schaltelement schließt einen ersten Kolben ein, der eine erste Anwendungskammer von einer zweiten Anwendungskammer trennt. Das Hydrauliksteuersystem ist konfiguriert, um einen ersten Anwendungsdruck von Fluid, das zu der ersten Anwendungskammer geleitet wird und einen ersten Freigabedruck von Fluid zu steuern, das zu der ersten Freigabekammer geleitet wird. Die Steuerung variiert den ersten Freigabedruck, um eine Schlupfdrehzahl des ersten Schaltelements einzustellen. Das Getriebe kann außerdem ein zweites Schaltelement einschließen, das einen zweiten Kolben aufweist, der eine zweite Anwendungskammer von einer zweiten Freigabekammer trennt. Das Hydrauliksteuersystem kann Fluid mit dem ersten Freigabedruck zu der zweiten Freigabekammer leiten oder kann unabhängig einen zweiten Freigabedruck von Fluid steuern, das zu der zweiten Freigabekammer geleitet wird. Eine unabhängige Steuerung der zwei Freigabedrücke kann verwendet werden, um die Drehmomentkapazitäten der Schaltelemente während eines Schaltvorgangs zu steuern, bei dem das erste Schaltelement ein anlaufendes Element ist und das zweite Schaltelement ein Halteelement ist.
Ein Verfahren zum Steuern eines Getriebeschaltelements schließt abwechselnd das Erhöhen eines Drucks von Fluid in einer Anwendungskammer und das Erhöhen eines Drucks von Fluid in einer Freigabekammer ein. Der Druck von Fluid in der Anwendungskammer wird als Reaktion darauf erhöht, dass eine Änderungsrate einer Schlupfdrehzahl einen Zielwert übersteigt. Der Druck von Fluid in der Freigabekammer wird als Reaktion darauf erhöht, dass die Änderungsrate einer Schlupfdrehzahl kleiner ist als der Zielwert. Das Verfahren kann zum Beispiel verwendet werden, wenn das Schaltelement ein anlaufendes Element ist, wenn das Schaltelement ein Halteelement ist, oder beides.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Getriebesystems.
2 ist eine schematische Darstellung einer Übersetzungsgetriebeanordnung, die für den Getriebekasten des Getriebesystems aus 1 geeignet ist.
3 ist ein schematischer Querschnitt einer repräsentativen hydraulisch betätigten Kupplung.
4 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Hydrauliksteuersystems für das Getriebe aus 1, das die Getriebeanordnung aus 2 aufweist.
5 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines anlaufenden Schaltelements während eines Schaltereignisses.
6 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines haltenden Schaltelements während eines Schaltereignisses.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es 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 Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte konkrete 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 den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
1 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeuggetriebe. Dicke durchgezogene Linien repräsentieren mechanische Energieströmungsverbindungen. Dünne durchgezogene Linien repräsentieren den Strom von hydraulischem Fluid. Gestrichelte Linien repräsentieren den Strom von Informationssignalen. Energie wird an der Eingangswelle 10 üblicherweise von einer Verbrennungsmotorkurbelwelle zugeführt. Die Fluidkopplung 12 beinhaltet ein Pumpenrad, das antreibbar mit der Eingangswelle 10 verbunden ist, und eine Turbine, die antreibbar mit einer Turbinenwelle 14 verbunden ist. Energie wird von dem Pumpenrad zur Turbine übertragen, indem Fluid bewegt wird, wenn sich das Pumpenrad schneller als die Turbine dreht. Die Fluidkopplung 12 kann ein Drehmomentwandler sein, der außerdem ein Leitrad beinhaltet, das das Fluid umleitet, wenn sich das Pumpenrad im Wesentlichen schneller als das Pumpenrad dreht, sodass das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments ist. Der Getriebekasten 16 beinhaltet Getriebe- und Schaltelemente, die dazu konfiguriert sind, verschiedene Energieströmungswege zwischen Turbinenwelle 14 und Ausgang 18 aufzubauen. Der Ausgang 18 ist antreibbar mit Fahrzeugantriebsrädern verbunden, vorzugsweise über ein Differential, das leichte Drehzahldifferenzen zulässt, wenn das Fahrzeug abbiegt. Jeder Energieströmungsweg kann durch Einkuppeln eines zugehörigen Teilsatzes der Schaltelemente aufgebaut werden. Bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit kann ein Energieströmungsweg, der Drehmomentverstärkung und Drehzahlreduzierung zwischen der Turbinenwelle und der Ausgangswelle bereitstellt, aufgebaut werden, um die Fahrzeugleistung zu optimieren. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten kann ein Energieströmungsweg, der Drehzahlverstärkung bereitstellt, aufgebaut werden, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.
Die Schaltelemente im Getriebekasten 16 werden durch Zuführen von hydraulischem Fluid bei einem erhöhten Druck zu einer Kupplungsanwendungskammer eingekuppelt. Jedes Schaltelement kann eine Kupplungspackung beinhalten, die Reibungsplatten aufweist, die mit einer Komponente verzahnt sind, die mit Trennplatten verschachtelt ist, die mit einer anderen Komponenten verzahnt sind. Das Fluid zwingt einen Kolben, die Kupplungspackung zusammenzudrücken, sodass Reibungskraft zwischen den Reibungsplatten und den Trennplatten die Komponenten koppelt. Die Drehmomentkapazität jedes Schaltelements variiert im Verhältnis zu Veränderungen des Fluiddrucks. Die Pumpe 20, die von der Eingangswelle 10 angetrieben wird, zieht Fluid aus der Ölwanne 22 und liefert es bei einem erhöhten Druck, Leitungsdruck genannt, dem Ventilkörper 24. Der Ventilkörper 24 liefert das Fluid den Kupplungsanwendungskammern bei einem Druck, der gemäß Signalen von der Antriebsstrangsteuerung 26 gesteuert wird. Die Antriebsstrangsteuerung 26 verwendet verschiedene Eingangssignale, einschließend Signale von einem Gaspedal, einem Bremspedal und einem Schalthebel. Zusätzlich zu dem Fluid, das den Kupplungsanwendungskammern bereitgestellt wird, stellt der Ventilkörper Fluid zum Schmieren bereit und stellt dem Drehmomentwandler 12 Fluid bereit. Das Fluid läuft schließlich bei Umgebungsdruck aus dem Getriebekasten 18 zurück zur Ölwanne 22.
Ein beispielhafter Getriebekasten ist in 2 schematisch veranschaulicht. Der Getriebekasten wird in einem Getriebegehäuse 28 untergebracht, das sich in Bezug auf das Fahrzeug nicht dreht. Das Getriebe nutzt vier einfache Planetenradsätze 30, 40, 50 und 60. Der einfache Planetenradsatz 30 schließt einen Träger 32 ein, der verschiedene Planetenräder 34 stützt. Die Planetenräder 34 greifen mit einem Sonnenrad 36 und einem Hohlrad 38 ineinander. Die einfachen Planetenradsätze 40, 50 und 60 sind ähnlich strukturiert.
Das Sonnenrad 56 ist fest an die Turbinenwelle 14 gekoppelt. Das Hohlrad 48 und der Träger 62 sind fest an den Ausgang 18 gekoppelt. Der Träger 32 ist fest an das Sonnenrad 46 gekoppelt und wird durch die Bremse 70 selektiv gegen die Drehung gehalten. Das Hohlrad 38, der Träger 52 und das Hohlrad 68 sind fest aneinander gekoppelt und sind durch die Kupplung 72 selektiv an die Turbinenwelle 14 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 ist durch die Kupplung 74 selektiv an die Turbinenwelle 14 gekoppelt und wird durch die Bremse 76 selektiv gegen die Drehung gehalten. Das Sonnenrad 66 wird durch eine Bremse 78 selektiv gegen die Drehung gehalten. Der Träger 42 und das Hohlrad 58 sind fest aneinander gekoppelt und werden durch die Bremse 80 selektiv gegen die Drehung gehalten. Die Einwegkupplung 82 hält den Träger 42 und das Hohlrad 58 in einer Richtung passiv gegen die Drehung. Die Einwegkupplung 82 und die Bremse 80 können als eine auswählbare Einwegkupplung umgesetzt werden, welche die Drehung in eine Richtung jederzeit verhindert und die Drehung in die andere Richtung nur dann verhindert, wenn sie aktiviert ist.
Ein vorgeschlagenes Verhältnis der Abstandsdurchmesser für jeden Planetenradsatz ist in Tabelle 1 aufgelistet. TABELLE 1

Hohlrad 38/Sonnenrad 36 1,51

Hohlrad 48/Sonnenrad 46 2,22

Hohlrad 58/Sonnenrad 56 2,22

Hohlrad 68/Sonnenrad 66 3,08

Wie in Tabelle 2 gezeigt, werden durch das Ineinandergreifen der Schaltelemente in Kombinationen von jeweils zwei acht Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen der Turbinenwelle 14 und dem Ausgang 18 erzielt. Ein X zeigt an, dass das Schaltelement erforderlich ist, um das Drehzahlverhältnis zu erzielen. Wenn die Radsätze wie in Tabelle 1 angegebene Zahnanzahlen aufweisen, weisen die Drehzahlverhältnisse die in Tabelle 2 angegebenen Werte auf. TABELLE 2

	70	72	74	76	78	80/82	Verhältnis	Schritt
Rückw.			X			X	-3,79
1.					X	X	4,26
2.	X				X		2,73	1,56
3.				X	X		2,19	1,25
4.			X		X		1,71	1,28
5.		X			X		1,33	1,29
6.		X	X				1,00	1,33
7.		X		X			0,85	1,18
8.	X	X					0,69	1,23

3 ist ein schematischer Querschnitt einer Kupplung, wie etwa der Kupplung 72 oder 74. Die Kupplung ist um die Mittellinie asymmetrisch 90. Ein Kupplungsgehäuse ist an einer der Komponenten fixiert, die selektiv durch die Kupplung gekoppelt werden sollen. Für eine Bremse ist das Kupplungsgehäuse üblicherweise an dem Getriebegehäuse 28 fixiert oder einstückig mit dem Getriebegehäuse 28 gebildet. Die Kupplungsnabe 94 ist an der anderen Komponente fixiert, die selektiv durch die Kupplung gekoppelt werden soll. Ein Satz von Reibungsplatten 96 ist mit der Kupplungsnabe 94 verzahnt. Ein Satz von Trennplatten 98 ist mit dem Kupplungsgehäuse verzahnt. Die Trennplatte an einem Ende, Gegendruckplatte 100 genannt, ist an dem Kupplungsgehäuse axial fixiert. Die Trennplatte an dem anderen Ende wird Druckplatte 102 genannt.
Der Kolben 104 verschiebt sich in Bezug auf das Kupplungsgehäuse 92 axial. Das Kupplungsgehäuse 92, der Kolben 104 und die Dichtungen 106 und 108 definieren die Kupplungsanwendungskammer 110. Das Fluid wird über den Kanal 112 von dem Ventilkörper zu der Kupplungsanwendungskammer 110 geleitet. Um die Kupplung einzukuppeln, befiehlt die Steuerung dem Ventilkörper, den Druck des Fluids in der Anwendungskammer 110 zu erhöhen. Der Fluiddruck drückt den Kolben 104 nach rechts, wodurch die Reibungsplatten 96 zwischen den Trennplatten 98 zusammengedrückt werden. Reibung zwischen den Reibungsplatten und den Trennplatten überträgt Drehmoment zwischen den selektiv gekoppelten Komponenten. Um die Kupplung freizugeben, befiehlt die Steuerung dem Ventilkörper, den Druck von Fluid in der Anwendungskammer 110 zu verringern. Die Auslösefeder 112 drückt den Kolben 104 nach links, wodurch die Normalkraft zwischen den Reibungsplatten und den Trennplatten verringert wird.
Wenn sich das Kupplungsgehäuse um die Achse 90 dreht, erhöhen Fliehkräfte den Druck des Fluids in der Anwendungskammer 110. Dadurch kann es schwierig sein, die Drehmomentkapazität der Kupplung genau zu steuern. Das Kupplungsgehäuse 92, der Kolben 104 und die Dichtungen 108 und 114 definieren die Kupplungsfreigabekammer 116. Fluid wird über den Kanal 118 von dem Ventilkörper zu der Kupplungsfreigabekammer 116 geleitet. Herkömmlicherweise reguliert die Steuerung den Druck von Fluid, das zu der Freigabekammer 116 geleitet wird, auf einen niedrigen Wert, sodass der Druck in der Freigabekammer 116 vorwiegend auf die Fliehkraft zurückzuführen ist. Herkömmlicherweise ist ein Hydraulikkreislauf, wie etwa der Schmierkreislauf, fluidisch mit den Freigabekammern aller Kupplungen in dem Getriebekasten verbunden. Der Druck in der Freigabekammer 116 wirkt auf die gegenüberliegende Seite des Kolbens 104. Soweit möglich ist die Fläche des Kolbens, die gegenüber jeder Kammer freigelegt ist, gleich, sodass die Drücke aufgrund von Fliehkräften ausgeglichen werden und die Drehmomentkapazität ausschließlich auf den befohlenen Druck in der Anwendungskammer 110 zurückzuführen ist. Da sich das Gehäuse einer Bremse nicht dreht, sind keine Fliehkräfte vorhanden und die Freigabekammer wird herkömmlicherweise weggelassen.
Die Drehmomentkapazität der Kupplung wird durch die Anzahl von Reibungsplatten, den Durchmesser der Reibungsplatten, den Reibungskoeffizienten, die Flächen der Anwendungskammer und der Freigabekammer, die Eigenschaften der Auslösefeder und den Druck von Fluid in der Anwendungs- und Freigabekammer vorgeschrieben. Davon unterliegen lediglich die Drücke von Fluid in der Anwendungs- und Freigabekammer einer aktiven Steuerung durch die Steuerung. Herkömmlicherweise wird in der Praxis lediglich der Anwendungsdruck aktiv gesteuert.
Um zwischen Übersetzungsverhältnissen zu wechseln, muss ein Schaltelement freigegeben werden und ein anderes Schaltelement muss in Eingriff genommen werden. Das freizugebende Schaltelement wird als das abgehende Schaltelement bezeichnet und das in Eingriff zu nehmende Schaltelement wird als das anlaufende Schaltelement bezeichnet. Für die meisten Schaltvorgänge wird ein Schaltelement, Halteelement genannt, sowohl mit dem anfänglichen Übersetzungsverhältnis als auch mit dem finalen Übersetzungsverhältnis in Eingriff genommen. Um zum Beispiel von dem 5. Gang in den 6. Gang hochzuschalten, ist die Bremse 78 das abgehende Element, die Kupplung 74 ist das anlaufende Element und die Kupplung 72 ist das Halteelement. In einer ersten Phase des Schaltvorgangs, Vorbereitungsphase genannt, wird der Anwendungskammer der anlaufenden Kupplung ein hoher Druck befohlen, um den Kolben schnell in die Nähe eines Kontakts mit der Druckplatte zu bewegen. Gleichzeitig wird der Druck, welcher der abgehenden Kupplung befohlen wird, so verringert, dass er genau über dem aktuellen Drehmomentniveau liegt. In einer zweiten Phase des Schaltvorgangs, Drehmomentphase genannt, wird die Drehmomentkapazität des abgehenden Elements auf null verringert, während die Drehmomentkapazität des anlaufenden Elements erhöht wird, sodass der Energieübertragungsweg von dem des 5. Gangs zu dem des 6. Gangs wechselt. In einer dritten Phase des Schaltvorgangs, Trägheitsphase genannt, gehen die relativen Drehzahlen der Getriebekomponenten zu den Drehzahlverhältnissen über, die mit dem 6. Gang assoziiert sind.
Während des Schaltvorgangs entspricht das von der anlaufenden Kupplung übertragene Drehmoment dem Vorhandensein einer relativen Drehzahl, Schlupf genannt, zwischen den Komponenten, die sie selektiv koppelt. Folglich wird Wärme absorbiert, die schließlich abgeleitet wird. Die Menge an absorbierter Wärme hängt von der Turbinenwellendrehzahl vor und nach dem Schaltvorgang, dem Eingangsdrehmoment während des Schaltvorgangs, dem Betrag der Trägheit, die an den Eingang angehängt ist, den Drehzahländerungen von anderen Getriebekastenkomponenten und der Trägheit ab, die mit diesen anderen inneren Komponenten assoziiert ist. Bei einigen Schaltszenarien kann die Menge an Wärme die Menge übersteigen, für deren Absorption das anlaufende Schaltelement konzipiert ist. Die von dem anlaufenden Schaltelement absorbierte Wärme kann durch einen Schlupf des Halteelements während der Trägheitsphase verringert werden. Ein Schlupf des Halteelements führt dazu, dass die Wärme zwischen dem anlaufenden Element und dem Halteelement aufgeteilt wird. Wenn die Umstände darauf hindeuten, dass ein Schlupf des Halteelements während eines Schaltvorgangs empfehlenswert ist, wird die Drehmomentkapazität des Halteelements während der Vorbereitungsphase so verringert, dass sie genau über dem aktuellen Drehmomentniveau liegt.
Wenn ein Schaltelement mit einer Freigabekammer während der Vorbereitungsphase gehoben wird, muss Fluid in der Freigabekammer herausgedrückt werden. Wenn die Freigabekammer mit dem Schmierkreislauf fluidisch verbunden ist, kann der Druck in dem Schmierkreislauf während dieses Prozesses erhöht werden, um das Fluid schnell durch Schmieröffnungen zu drängen. Wenn der Schmierkreislauf außerdem mit anderen Freigabekammern fluidisch verbunden ist, wird auch der Druck in diesen Kammern erhöht. Dies kann für die abgehende Kupplung und für eine Haltekupplung problematisch sein, die für einen Schlupf vorbereitet sind. Der Anstieg des Drucks in der Freigabekammer kann dazu führen, dass die Drehmomentkapazität so verringert wird, dass sie kleiner ist als das aktuelle Drehmomentniveau, was zu einem vorzeitigen Schlupf des Halteelements führt oder die Steuerung des gewünschten Schlupfs weniger genau macht.
4 ist eine schematische Darstellung eines Teils des Hydrauliksteuersystems, das verwendet wird, um die Drehmomentkapazitäten der Kupplungen 72 und 74 zu steuern. Die Steuerung 26 stellt den Druck in der Anwendungskammer der Kupplung 72 ein, indem der Betrag eines elektrischen Stroms zu dem Magnetventil 120 eingestellt wird. Das Magnetventil 120 weist Anschlüsse auf, die mit dem Leitungsdruckkreislauf 122 und dem Kupplungsauslasskreislauf 124 verbunden sind. Wenn der Strom unterhalb eines Schwellenwerts liegt, ist der Steuerkreis 126 mit dem Kupplungsauslasskreislauf 124 fluidisch verbunden, wodurch ein schnelles Ablassen des Fluids ermöglicht wird. Wenn der Strom oberhalb des Schwellenwerts liegt, stellt das Ventil 120 die Größe einer Öffnung zwischen dem Leitungsdruckkreislauf 122 und dem Steuerkreis 126 so ein, dass sich der Druck in dem Steuerkreis 126 zu dem Strom proportional verhält. Wenn der Druck in dem Kreislauf 126 kleiner ist als ein Schwellenwert, verbindet das Sperrventil 128 den Kupplungsanwendungskreislauf 130 fluidisch mit dem Steuerkreis 126. Wenn der Druck in dem Kreislauf 126 über dem Schwellenwert liegt, verbindet das Sperrventil 128 den Kupplungsanwendungskreislauf 130 fluidisch mit dem Leitungsdruckkreislauf 122. Dies ermöglicht ein kontinuierliches Einstellen des Kupplungsanwendungsdrucks bis zu dem Schwellenwert und einen viel höheren Druck, wenn keine Druckregelung erforderlich ist.
Die Steuerung 26 stellt den Druck in der Freigabekammer der Kupplung 72 ein, indem der Betrag eines elektrischen Stroms zu dem Magnetventil 132 eingestellt wird. Wenn der Strom unterhalb eines Schwellenwerts liegt, ist der Freigabekreislauf 134 mit dem Kupplungsauslasskreislauf 124 fluidisch verbunden, wodurch ein schnelles Ablassen des Fluids ermöglicht wird. Wenn der Strom oberhalb des Schwellenwerts liegt, stellt das Ventil 132 die Größe einer Öffnung zwischen dem Leitungsdruckkreislauf 122 und dem Freigabekreislauf 134 so ein, dass sich der Druck in dem Freigabekreislauf 134 zu dem Strom proportional verhält. In der Umsetzung aus 4 wird kein Sperrventil für den Freigabekreislauf verwendet.
Gleichermaßen steuert die Steuerung 26 die Drücke zu dem Anwendungskreislauf 136 und dem Freigabekreislauf 138 der Kupplung 74, indem jeweils der Strom zu dem Magnetventil 140 und 142 eingestellt wird. Das Magnetventil 140 steuert den Druck in dem Steuerkreis 144 direkt, wodurch der Druck in dem Anwendungskreislauf 136 über das Sperrventil 146 gesteuert wird. Wenn entweder das Schaltelement 72 oder 74 gehoben wird, wird der zugehörige Freigabekreislauf abgelassen, um ein schnelles Heben zu ermöglichen. Der Druck in dem anderen Freigabekreislauf wird nicht beeinflusst. In einigen Ausführungsformen kann das Ventil 142 weggelassen werden und der Freigabekreislauf 134 kann zu den Freigabekammern beider Kupplungen 72 und 74 geleitet werden. In diesen Ausführungsformen weist ein geringer Strom zu dem Magnetventil 132 während einer Vorbereitungsphase den Effekt des Ablassens des geteilten Freigabekreislaufs auf. Folglich kann die anlaufende Kupplung ohne einen signifikanten Anstieg des Drucks in der Freigabekammer der anderen Kupplung schnell gehoben werden.
Es wird ein Schaltvorgang vom 5. Gang in den 6. Gang betrachtet. Wie in Tabelle 2 gezeigt, ist die Bremse 78 das abgehende Element, die Kupplung 74 ist das anlaufende Element und die Kupplung 72 ist ein Halteelement. 5 veranschaulicht ein Verfahren zum Steuern des anlaufenden Elements. Der Vorgang startet als Reaktion darauf, dass der Schaltvorgang geplant ist. Während der Vorbereitungsphase wird der Kolben des anlaufenden Elements so schnell wie möglich gehoben. Bei 150 befiehlt die Steuerung der Freigabekammer einen Druck von null. Bei 152 befiehlt die Steuerung der Anwendungskammer für eine vorbestimmte Zeit einen hohen Druck, um den Kolben schnell über den Großteil der Strecke zu der gehobenen Position zu bewegen. Dann erhöht die Steuerung bei 154 schrittweise den Druck in der Anwendungskammer, bis bei 156 die Drehmomentkapazität detektiert wird, was das Ende der Vorbereitungsphase kennzeichnet. Während der Drehmomentübertragungsphase wird der Anwendungsdruck bei 158 mit einer vorbestimmten Rate erhöht, bis bei 160 das Ende der Drehmomentübertragungsphase detektiert wird. Während der Trägheitsphase stellt die Steuerung den Anwendungsdruck und den Freigabedruck ein, um eine gewünschte Änderungsrate des Schlupfs zu erhalten. Bei 162 berechnet die Steuerung die gewünschte Änderungsrate des Schlupfs. Für das anlaufende Element sollte der Schlupf monoton verringert werden, sodass die gewünschte Änderungsrate des Schlupfs immer negativ ist. Bei 164 misst die Steuerung die aktuelle Änderungsrate des Schlupfs. Wenn die Steuerung bei 166 bestimmt, dass sich die Schlupfrate zu schnell verringert (was eine Drehmomentkapazität impliziert, die größer ist als gewünscht), erhöht die Steuerung bei 168 den Freigabedruck. Wenn sich der Schlupf andererseits bei 170 zu langsam verringert, erhöht die Steuerung bei 172 den Anwendungsdruck. Wenn die gemessene Änderungsrate des Schlupfs innerhalb eines Schwellenwertbereichs der gewünschten Änderungsrate des Schlupfs liegt, werden beide Drücke konstant gehalten. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis der Schlupf bei 174 null erreicht, was das Ende der Trägheitsphase anzeigt. Um den Schaltvorgang abzuschließen, befiehlt die Steuerung bei 176 einen Freigabedruck von null und bei 178 einen maximalen Anwendungsdruck.
Wenn lediglich der Anwendungsdruck eingestellt wird, muss er sowohl erhöht als auch verringert werden, um die gewünschte Änderungsrate des Schlupfs zu erreichen. Jedoch kann eine Hysterese in der Beziehung zwischen dem befohlenen Druck und der Drehmomentkapazität vorliegen, sodass die Drehmomentkapazität nicht unmittelbar beginnt, sich zu verringern, wenn der Druck nach einem Zeitraum eines steigenden Drucks verringert wird. In der Steuerstrategie aus 5 steigen die befohlenen Drücke jeweils monoton. Demnach hat eine befohlene Änderung des Drucks unmittelbare Auswirkungen auf die Drehmomentkapazität, auch in Gegenwart einer Hysterese.
6 veranschaulicht ein Steuerverfahren zum Steuern des Schlupfs an einem Halteelement, um die Energie zu verringern, die in das anlaufende Elemente abgeleitet wird. Wenn der Schaltvorgang geplant ist, wird das Halteelement vorbereitet, indem bei 180 ein Freigabedruck von null befohlen wird und der Anwendungsdruck bei 182 verringert wird, sodass die Drehmomentkapazität gerade ausreicht, um einen Schlupf zu vermeiden. Bei 184 berechnet die Steuerung eine gewünschte Änderungsrate des Schlupfs. Für das Halteelement kann die gewünschte Änderungsrate des Schlupfs positiv (erhöhter Schlupf) oder negativ (verringerter Schlupf) sein. Bei 186 misst die Steuerung die aktuelle Änderungsrate des Schlupfs. Wenn die Steuerung bei 188 bestimmt, dass die gemessene Rate die gewünschte Rate übersteigt (Schlupf wird zu schnell erhöht oder zu langsam verringert), erhöht die Steuerung den Anwendungsdruck bei 190. Umgekehrt wird, wenn die gemessene Rate bei 192 kleiner ist als die gewünschte Rate, der Freigabedruck bei 194 erhöht. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis bei 196 das Ende des Schaltvorgangs detektiert wird. Am Ende des Schaltvorgangs wird bei 198 ein Freigabedruck von null befohlen und bei 200 wird ein maximaler Anwendungsdruck befohlen. Wie bei dem Verfahren aus 5 ändern sich beide Drücke monoton, wodurch die negativen Auswirkungen der Hysterese abgeschwächt werden.
Um die Verfahren aus 5 und 6 gleichzeitig zu verwenden, ist eine unabhängige Steuerung des Freigabedrucks sowohl in dem anlaufenden Element als auch dem Halteelement erforderlich. Jedoch ergeben sich einige Vorteile, auch wenn die zwei Freigabekammern mit einem einzelnen Hydraulikkreislauf mit geregeltem Druck fluidisch verbunden sind. Während der Vorbereitungsphase wird dieser einzelne Kreislauf abgelassen, wodurch ein Druck minimiert wird, der sich durch das Entleeren der Freigabekammer des anlaufenden Elements angesammelt hat. Demnach muss das andere Element nicht kompensieren. Für Schaltvorgänge, bei denen eine der Kupplungen durchgehend ausgekuppelt ist, können die Verfahren aus 5 oder 6 verwendet werden, um die andere Kupplung zu steuern.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Getriebe, umfassend: ein Schaltelement, das einen Kolben aufweist, der eine Anwendungskammer von einer Freigabekammer trennt; ein Hydrauliksteuersystem, das konfiguriert ist, um einen Anwendungsdruck von Fluid zu steuern, das zu der Anwendungskammer geleitet wird und um unabhängig einen Freigabedruck von Fluid zu steuern, das zu der Freigabekammer geleitet wird; und eine Steuerung, die programmiert ist, um den Freigabedruck zu variieren, um eine Drehmomentkapazität des Schaltelements einzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement eine Kupplung ist, die konfiguriert ist, um zwei drehbare Elemente selektiv aneinander zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Freigabedruck variiert, um die Drehmomentkapazität während eines Schaltereignisses einzustellen, bei dem das Schaltelement ein anlaufendes Element ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Freigabedruck variiert, um die Drehmomentkapazität während eines Schaltereignisses einzustellen, bei dem das Schaltelement ein Halteelement ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Freigabedruck variiert, um eine Änderungsrate der Schlupfdrehzahl einzustellen.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei die Steuerung den Freigabedruck als Reaktion darauf erhöht, dass die Änderungsrate der Schlupfdrehzahl kleiner ist als eine gewünschte Änderungsrate der Schlupfdrehzahl.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Freigabedruck erhöht, um während eines Schaltereignisses Schlupf eines Halteelements einzuleiten.
Getriebe, umfassend: ein erstes Schaltelement, das einen ersten Kolben aufweist, der eine erste Anwendungskammer von einer ersten Freigabekammer trennt; ein Hydrauliksteuersystem, das konfiguriert ist, um einen ersten Anwendungsdruck von Fluid in der ersten Anwendungskammer zu steuern und um unabhängig einen ersten Freigabedruck von Fluid in der ersten Freigabekammer zu steuern; und eine Steuerung, die programmiert ist, um den ersten Freigabedruck zu variieren, um eine Schlupfdrehzahl des ersten Schaltelements einzustellen.
Getriebe nach Anspruch 8, ferner umfassend ein zweites Schaltelement, das einen zweiten Kolben aufweist, der eine zweite Anwendungskammer von einer zweiten Freigabekammer trennt, wobei das Hydrauliksteuersystem konfiguriert ist, um unabhängig einen zweiten Anwendungsdruck von Fluid zu steuern, das zu der zweiten Anwendungskammer geleitet wird und um Fluid mit dem ersten Freigabedruck zu der zweiten Freigabekammer zu leiten.
Getriebe nach Anspruch 9, wobei die Steuerung und das Hydrauliksteuersystem konfiguriert sind, um Fluid aus der ersten und zweiten Freigabekammer abzulassen, während der erste Kolben in eine gehobene Position bewegt wird.
Getriebe nach Anspruch 8, ferner umfassend ein zweites Schaltelement, das einen zweiten Kolben aufweist, der eine zweite Anwendungskammer von einer zweiten Freigabekammer trennt, wobei das Hydrauliksteuersystem konfiguriert ist, um unabhängig einen zweiten Anwendungsdruck von Fluid zu steuern, das zu der zweiten Anwendungskammer geleitet wird und um unabhängig einen zweiten Freigabedruck von Fluid zu steuern, das zu der zweiten Freigabekammer geleitet wird.
Getriebe nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um den ersten und zweiten Freigabedruck einzustellen, um Drehmomentkapazitäten des ersten und zweiten Schaltelements während eines Schaltvorgangs einzustellen, bei dem das erste Schaltelement ein anlaufendes Element ist und das zweite Schaltelement ein Halteelement ist.
Steuerung eines Getriebeschaltelements, die dahingehend ausgebildet ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate einer Schlupfdrehzahl einen Zielwert übersteigt, einen Druck von Fluid in einer Anwendungskammer zu erhöhen; und als Reaktion darauf, dass die Änderungsrate der Schlupfdrehzahl kleiner ist als der Zielwert, einen Druck von Fluid in einer Freigabekammer zu erhöhen.
Steuerung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung dahingehend ausgebildet ist, die Drücke von Fluid in der Anwendungs- und Freigabekammer jeweils während eines Schaltvorgangs zu erhöhen, bei dem das Schaltelement ein anlaufendes Element ist.
Steuerung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung dahingehend ausgebildet ist, die Drücke von Fluid in der Anwendungs- und Freigabekammer jeweils während eines Schaltvorgangs zu erhöhen, bei dem das Schaltelement ein Halteelement ist.