DE3619671C2 - Vorrichtung zur Steuerung des wirksamen Eingriffs einer Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des wirksamen Eingriffs einer Kupplung mit veränderbarer Kapazität zur Übertragung eines Drehmoments parallel zu einem zwischen einer Ausgangswelle eines Motors und der Eingangswelle eines Getriebes angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler eines Fahrzeuges.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 31 30 871 A1 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung besitzt eine Betriebszustands-Dektektoreinrichtung zur Ermittlung von Betriebsbedingungen des Motors einschließlich seines Drehmomentes, eine Befehlseinrichtung, welche Signale von der Betriebszustands-Dektektoreinrichtung erhält, um das Aus rücken der Kupplung zu befehlen, und eine Einrichtung zur Regelung der Kupplung derart, daß der auf die Kupplung wirkende hydraulische Druck während der Dauer von Schaltvorgängen im Getriebe vermindert und das von der Kupplung übertragene Drehmoment auf Null abgesenkt wird, wenn der Motor im Leerlauf gehalten wird.

Aus der EP 01 23 102 A1 ist es bekannt, die Drehmoment- Übertragungskapazität einer Kupplung bei geringem Drehmoment des Motors rasch abzusenken.

Dabei spricht das Fahrzeug auf eine Beschleunigung des Motors relativ zögernd an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das Ansprechverhalten des Fahrzeuges auf eine Beschleunigung des Motors verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 sowie 3(a) bis 3(d) grafische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des Funktionsablaufs in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 5 den Aufbau der Regeleinheit des Gegenstandes von Fig. 1 in schematischer Darstellung.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist bei der vorgenannten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen der Ausgangswelle 1 eines als Brennkraftmaschine ausgebildeten Motors E und der Eingangswelle 2a eines automatischen Getriebes 2 ein Drehmomentwandler 3 vorgesehen. Am Drehmomentwandler 3 ist eine Kupplung 4 angeordnet, die parallel zum Drehmomentwandler wirksam ist. Das Drehmoment des Motors E kann auf die Eingangswelle 2a des automatischen Getriebes 2 über die Kupplung 4 übertragen werden, wobei die an der Kupplung wirksame Eingriffs- oder Kupplungskraft und somit die Drehmoment-Übertragungskapaziät der Kupplung 4 verändert werden kann.

Für das Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Kupplung 4 und somit für die Vorgänge des Ein- und Ausrückens der Kupplung dient eine mit der Kupplung 4 verbundene Öldruckschaltung 5. Der Öldruck in der Öldruckschaltung 5 wird durch eine Regelschaltung 6 geregelt. Dabei dient eine von der Öldruckschaltung 5 zur Kupplung 4 verlaufende Ölleitung 7 zum Einrücken der Kupplung und eine weitere, von der Kupplung 4 zur Öldruckschaltung 5 verlaufende Ölleitung 8 zum Ausrücken der Kupplung. Ölleitungen 9a, 9b eines Kupplungsregelventils 9 sind mit den Ölleitungen 7 bzw. 8 verbunden, damit die Durchflußmenge und der Druck des Öls in den Ölleitungen 7, 8 durch das Kupplungsregelventil 9 geregelt werden kann.

Ferner weist das Kupplungsregelventil 9 weitere Ölleitungen 9c, 9d auf, auf welche der Öldruck Pt eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Regelventils für den Drehmomentwandler 3 bzw. der Druck P1 in einer weiteren Ölleitung einwirken. Weitere Ölleitungen 9e und 9e′ des Kupplungsregelventils 9 sind an einen nicht dargestellten Ölvorrats- bzw. Ölsammelbehälter angeschlossen, während eine weitere Ölleitung 9f des Kupplungsregelventils 9 unter Druck stehendes Öl erhält, das über ein Druckreduktionsventil 10 zugeführt wird. Von der Ölleitung 9f zweigt eine weitere Ölleitung 11 ab, die mit dem Ölvorrats- bzw. Ölsammelbehälter verbunden ist.

In der Ölleitung 11 befindet sich ein Magnetventil 12, wobei der Grad der Öffnung dieses Magnetventils durch Änderung des Tastverhältnisses eines elektrischen Impulssteuersignals aus einer in der Regelschaltung 6 enthaltenen Regeleinheit 13 geregelt wird.

Weist das Impulssteuersignal ein Tastverhältnis von 0% auf, ist das Magnetventil 12 vollständig geschlossen und somit der Öldurchfluß durch die Ölleitung 11 völlig unterbrochen. In diesem Fall verbindet das Kupplungsregelventil 9 die Entkupplungs-Ölleitung 8 mit der Ölleitung 9c und versorgt somit diese Ölleitung mit Öl mit dem Öldruck Pt, während die Kupplungs-Ölleitung 7 mit der Ölleitung 9e und somit mit dem Ölvorrats- bzw. Ölsammelbehälter verbunden ist. Hierdurch ist die Kupplung 4 vollig ausgerückt und somit unwirksam.

Wenn hingegen das Impulssteuersignal ein Tastverhältnis von 100% aufweist, ist das Magnetventil 12 vollständig geöffnet und somit der Öldurchfluß durch die Ölleitung 11 völlig frei und ungehindert. Dann verbindet das Kupplungsregelventil 9 die Kupplungs-Ölleitung 7 mit der Ölleitung 9d und versorgt diese mit Öl mit dem Druck P1, während die Entkupplungs-Ölleitung 8 mit der Ölleitung 9e und somit mit dem Ölvorrats- bzw. Ölsammelbehälter verbunden ist. Hierdurch ist die Kupplung 4 völlig eingerückt und somit im Betriebszustand der vollen Wirksamkeit.

Das Verhältnis der Aufteilung von unter Druck stehendem Öl auf die Ölleitungen 7 und 8 mittels des Kupplungsregelventils 9 durch entsprechende Änderung des Tastverhältnisses des das Magnetventil 12 ansteuernden Impulssteuersignals aus der Regeleinheit 13 kann die Wirksamkeit der Kupplung 4 und somit deren Drehmoment- Übertragungskapazität beliebig variiert werden, so daß die Kupplung 4 als Schlupf- oder Rutschkupplung wirkt.

Das Kupplungsregelventil 9 und seine Wirkungsweise sind im einzelnen in der US-PS 44 28 467 näher erläutert.

Wie Fig. 1 zeigt, empfängt die Regeleinheit 13, welche das Signal zur Regelung der Öffnung des Magnetventils 12 an das Magnetventil 12 liefert, Detektorsignale von einem Motordrehzahlsensor 14, welcher die Drehzahl des Motors E über einen Impulsgenerator 15 ermittelt, der mit einem Zahnrad 19 auf einer Ausgangswelle des automatischen Getriebes 2 zusammenwirkt und somit einen Wert angibt, welcher der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Ferner empfängt die Regeleinheit 13 Detektorsignale von einem Impulsgenerator 16, der die Drehzahl einer Kick-Down- Trommel 2b im Getriebe 2 ermittelt. Diese ist mit einem eingangsseitigen Getriebeteil bzw. Zahnrad des automatischen Getriebes 2 verbunden. Des weiteren empfängt die Regeleinheit 13 Detektorsignale von einem Drosselklappenpositionssensor 17, welcher den Öffnungsgrad des Drosselklappenventils des Motors E ermittelt, und von einem Wassertemperaturfühler 18, welcher die Temperatur des Kühlwassers für den Motor E ermittelt.

Das Übersetzungsverhältnis, mit dem das automatische Getriebe 2 jeweils wirksam ist, kann aus der durch den Impulsdetektor 16 ermittelten Drehzahl der Kick-Down- Trommel 2b und der durch den Impulsgenerator 15 ermittelten Drehzahl der Ausgangswelle des automatischen Getriebes 2 hergeleitet werden. Die Drehzahl der Eingangswelle 2a des automatischen Getriebes 2 kann aus dem jeweils ermittelten Übersetzungsverhältnis des Getriebes 2 und der Drehzahl der Ausgangswelle dieses Getriebes bestimmt werden.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges größer als ein vorbestimmter Wert ist, kann das Getriebe 2 das vom Motor E ausgehende Drehmoment über den Drehmomentwandler 3 und über die eingerückte Kupplung 4 erhalten, um die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeuges zu verbessern.

In einem Diagramm in Fig. 2 ist die Beziehung zwischen der Drehzahl (rpm) der Eingangswelle 2a des Getriebes 2 und der prozentualen Öffnung des Drosselklappenventils des Motors E dargestellt. Bei der beschriebenen Vorrichtung sind ein Bereich A, in dem die Kupplung 4 in Eingriff ist, und ein Bereich B, in dem die Kupplung 4 außer Eingriff ist, entsprechend der Darstellung im Diagramm gemäß Fig. 2 eingestellt. In diesem Diagramm ist der Bereich A zur leichteren Erkennbarkeit schraffiert dargestellt, während der Bereich B nicht schraffiert dargestellt ist.

In dem vorgenannten Bereich A wird die Regelung in der Weise ausgeführt, daß ein leichter Schlupf erzeugt wird, um Unregelmäßigkeiten, vor allem Fluktuationen, im Ausgangsdrehmoment des Motors E zu absorbieren.

Zu diesem Zweck umfaßt die Regelheit 13 gemäß Fig. 5 eine ein Bewertungssignal ausgebende Bewertungseinrichtung J, um festzustellen, ob der jeweilige Betriebszustand des Fahrzeuges im Bereich A oder im Bereich B von Fig. 2 liegt, was aus der ermittelten Drehzahl der Eingangswelle 2a und dem Öffnungsgrad des Drosselklappenventils des Motors bestimmt werden kann.

Ferner umfaßt die Regeleinheit 13 eine Befehlseinheit T, welche weiter unten näher beschriebene Befehlseinrichtungen T1, T2 und T3 aufweist und zur Ausgabe von Befehlen dient, die den Zeitpunkt des Starts des In- und Außereingriffbringens der Kupplung 4 in Abhängigkeit von dem von der Bewertungseinrichtung J an die Befehlseinrichtungen T1, T2 und T3 gelieferten Bewertungssignal bestimmen.

Außerdem umfaßt die Regeleinheit 13 eine erste Regeleinrichtung C1, eine zweite Regeleinrichtung C2 und eine dritte Regeleinrichtung C3, welche jeweils Signale von den Befehlseinrichtungen T1, T2 bzw. T3 empfangen und das Magnetventil 12 mit einem jeweils entsprechenden Regelsignal versorgen. Die Regeleinrichtung C1 empfängt zusätzlich auch die Signale der oben beschriebenen Sensoren 14, 15, 16, 17 und 18.

Die Befehlseinrichtung T1 der Befehlseinrichtung T dient zur Ausgabe von Befehlen, welche den Zeitpunkt bestimmen, zu dem das Einrücken der Kupplung 4 beginnen soll. Die Befehlseinrichtung T2 der Befehlseinrichtung T gibt als eine erste Ausrück-Befehlseinrichtung Befehle aus, welche den Zeitpunkt bestimmen, zu dem das Ausrücken der Kupplung 4 beginnen soll in dem Fall, daß das Drehmoment des Motors E positiv und größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, wie er bei Beschleunigung des Motors auf eine höhere Drehzahl auftritt. Dieser Fall ist in Fig. 2 durch die Pfeile a symbolisiert.

Hingegen gibt die Befehlseinrichtung T3 der Befehlseinrichtung T als eine zweite Ausrück- Befehlseinrichtung Befehle aus, welche den Zeitpunkt bestimmen, zu dem das Ausrücken der Kupplung 4 beginnen soll in dem Fall, daß das Drehmoment des Motors E kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Wert, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist. Vorzugsweise ist dies dann der Fall, wenn das Drehmoment des Motors Null oder negativ ist, wie dies bei Verzögerung des Motors im Sinne einer Verringerung seiner Drehzahl auftritt. Dieser Fall ist in Fig. 2 durch die Pfeile b symbolisiert.

Die erste Regeleinrichtung C1 versorgt das Magnetventil 12 mit einem vom Ausgangssignal der Befehlseinrichtung T1 und den Ausgangssignalen der Sensoren 14, 15, 16, 17 und 18 abhängigen ersten Regelsignal, um im Bereich A von Fig. 2 einen geeigneten Schlupf der Kupplung 4 zu bewirken.

Die zweite Regeleinrichtung C2 versorgt das Magnetventil 12 mit einem zweiten Regelsignal, um die Eingriffs- bzw. Kupplungskraft der Kupplung 4 nach und nach bzw. graduell zu verringern, wenn diese zweite Regeleinrichtung C2 von der zweiten Befehlseinrichtung T2, welche die erste Ausrück-Befehlseinrichtung darstellt, ein Ausgangssignal empfangen hat.

Die dritte Regeleinrichtung C3 versorgt das Magnetventil 12 mit einem dritten Regelsignal, um die Eingriffs- bzw. Kupplungskraft der Kupplung 4 schlagartig zu verringern, wenn diese dritte Regeleinrichtung C2 von der dritten Befehlseinrichtung T3, welche die zweite Ausrück- Befehlseinrichtung darstellt, ein Ausgangssignal empfangen hat.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand des Flußdiagramms von Fig. 4 näher erläutert.

Zur Regelung der Kupplung 4 werden zunächst in den Schritten A1 und A2 der Grad der Öffnung des Drosselklappenventils des Motors E und die Drehzahl der Eingangswelle 2a des automatischen Getriebes 2 ausgelesen. In Schritt A3 wird auf der Basis der in den Schritten A1 und A2 ausgelesenen Werte bestimmt, ob der Betriebszustand des Fahrzeuges im Bereich B von Fig. 2 liegt oder außerhalb dieses Bereiches liegt.

Liegt der Betriebszustand nach dem Bewertungsergebnis von Schritt A3 nicht in diesem Bereich B, so wird in Schritt A4 durch die Regeleinrichtung C1 der Regeleinheit 13 die Kupplung 4 im Sinne einer Schlupfregelung geregelt.

Liegt jedoch der Betriebszustand nach dem Bewertungsergebnis von Schritt A3 in dem Bereich B von Fig. 2, so wird in Schritt A5 bewertet, ob das Drehmoment des Motors E oberhalb des ersten vorbestimmten Wertes liegt oder nicht, d. h. ob der Öffnungsgrad des Drosselklappenventils größer oder nicht größer ist als ein vorbestimmter Pegel. Wird der Motor E nach höheren Drehzahlen beschleunigt, was durch Verstellen des Drosselklappenventils in Richtung der Pfeile a von Fig. 2 erfolgt und in Fig. 3(a) durch das Bezugszeichen c gekennzeichnet ist, wird im Flußdiagramm von Fig. 4 im Schritt A5 dem JA-Pfad gefolgt, so daß im Schritt A6 ein allmähliches Reduzieren des Öldruckes in der Kupplung 4 stattfindet. Dies führt zu einer Minderung der Kupplungskraft gemäß der ausgezogenen Kurve d in Fig. 3(b). Eine derartige Regelung wird durch die Regeleinrichtung C2 der Regeleinheit 13 bewirkt. Dies hat zum Ergebnis, daß die Drehzahl des Motors E sanft erhöht wird, wie dies in Fig. 3(c) durch die ausgezogene Kurve e zum Ausdruck kommt.

Zu diesem Zeitpunkt sind die Drehzahl der Ausgangswelle des Drehmomentwandlers 3 und somit die Drehzahl der Eingangswelle 2a des Getriebes 2 nahezu konstant, wie dies in Fig. 3(c) durch die ausgezogene Kurve f wiedergegeben wird. Außerdem wird das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers 3 gleichmäßig und stetig vergrößert, wie dies in Fig. 3(d) durch die ausgezogene Kurve g dargestellt ist. Mit anderen Worten: Die Übertragung des Drehmoments vom Motor E auf das Getriebe 2 über die Kupplung 4 wird stufenweise oder stetig bzw. graduell durch die Drehmoment-Übertragung über den Drehmomentwandler 3 ersetzt.

Dadurch wird verhindert, daß das Ausgangsdrehmoment des Getriebes 2 erheblich abfällt, wie dies bei herkömmlichen Steuerungsvorrichtungen zum Zeitpunkt einer solchen Motorbeschleunigung der Fall ist und in Fig. 3(d) durch die gestrichelte Kurve g′ dargestellt ist. Bei herkömmlichen Steuerungsvorrichtungen nimmt im oben erwähnten Fall die Kupplungskraft der Kupplung scharf ab, wie dies in Fig. 3(b) durch die gestrichelte Kurve c′ zum Ausdruck kommt und was den oben geschilderten starken Abfall des Ausgangsdrehmoments des Getriebes entsprechend der Kurve g′ in Fig. 3(d) bedingt. Die Folge hiervon ist ein schlagartiger Anstieg der Drehzahl des Motors entsprechend der gestrichelten Kurve e′ in Fig. 3(d), so daß der Motor in unerwünschter Weise etwas zu schnell läuft.

Wie ein Vergleich der jeweils einander entsprechenden Kurven in Fig. 3(b), 3(c) und 3(d) zeigt, ist bei einem Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung das Ansprechverhalten auf die Motorbeschleunigung beachtlich verbessert.

Zurückkehrend zum Flußdiagramm gemäß Fig. 4 wird ausgeführt, daß im Schritt A5 der NEIN-Pfad beschritten wird, wenn der Lauf des Motors verzögert bzw. verlangsamt wird als Folge einer Rückbewegung des Drosselklappenventils des Motors in Richtung der Schließstellung oder als Folge anderer Maßnahmen zur Reduzierung des Drehmoments, um so eine Änderung in einer Richtung zu bewirken, die in Fig. 2 durch die Pfeile b symbolisiert ist. In diesem Fall wird der auf die Kupplung 4 wirkende Öldruck in Schritt A7 schlagartig verringert, was durch die dritte Steuereinrichtung C3 bewirkt wird. In diesem Fall wird die Kupplung 4 rasch außer Eingriff gebracht.

Aus diesem Grund kann eine unerwünschte ruckartige Verzögerung oder Verlangsamung des Fahrzeuges zum Zeitpunkt einer schlagartigen Rückkehr des Gaspedals im Sinne einer Schließung des Drosselklappenventils und ein daraus resultierendes unerwünschtes Abwürgen des Motors zum Zeitpunkt eines scharfen Bremsens unmittelbar nach der Rückkehr des Gaspedals in die Leerlaufposition vollständig vermieden werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Steuerung des wirksamen Eingriffs einer Kupplung (4) mit veränderbarer Kapazität zur Übertragung eines Drehmoments parallel zu einem zwischen einer Ausgangswelle (1) eines Motors (E) und der Eingangswelle (2a) eines Getriebes (2) angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) eines Fahrzeuges, umfassend

• (a) eine Betriebszustands-Detektoreinrichtung (15, 16, 17, J) zur Erfassung einer Kenngröße für das Drehmoment des Motors (E) und zur Ermittlung des Kupplungszustandes,
• (b) eine ein Ausgangssignal der Betriebszustands- Detektoreinrichtung (15, 16, 17, J) empfangende Befehlseinrichtung (T2) zur Ausgabe eines Befehlssignals zur Entkupplung der Kupplung (4), falls die Kupplung in eingekuppeltem Zustand ist und die Kenngröße für das Drehmoment des Motors (E) höher als ein vorbestimmter Pegel ist, und
• (c) eine das Befehlssignal von der Befehlseinrichtung (T2) empfangende Steuerungseinrichtung (C2) zur Steuerung der Kupplung (4) derart, daß sie bei Empfang des Befehlssignals die Drehmoment- Übertragungskapazität der Kupplung (4) allmählich bis zur Entkupplung verringert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Betriebszustands-Detektoreinrichtung (15, 16, 17, J) mindestens eine Detektoreinrichtung (17) zur Erfassung der Kenngröße für das Drehmoment des Motors (E) sowie eine Drehzahl-Detektoreinrichtung zur Erfassung der Drehzahl der Eingangswelle (2a) des Getriebes (2) aufweist, und die Befehlseinrichtung (T2) ein Signal von der Betriebszustands-Detektoreinrichtung empfängt, um ein Entkupplungs-Befehlssignal in Abhängigkeit von der Kenngröße für das Drehmoment des Motors sowie von der Drehzahl der Eingangswelle (2a) zu erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher eine weitere Steuereinrichtung (C3) vorgesehen ist, um die Übertragungskapazität der Kupplung (4) schlagartig zu verringern und die Kupplung außer Eingriff zu bringen, wenn diese weitere Steuereinrichtung (C3) ein Entkupplungs-Befehlssignal von einer weiteren Befehlseinrichtung (T3) erhalten hat, die von der Betriebszustands-Detektoreinrichtung (15, 16, 17, J) ein Signal erhält, welches anzeigt, daß die Kenngröße für das Drehmoment des Motors (E) geringer ist als ein weiterer vorbestimmter Pegel, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Pegel.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher als Kenngröße für das Drehmoment des als Brennkraftmaschine ausgebildeten Motors (E) der Öffnungsgrad eines Drosselklappenventils erfaßt wird, welches im Ansaug- oder Einlaßkanal des Motors angeordnet ist.