DE3779896T2

DE3779896T2 - Rutschregelung fuer eine getriebekupplung.

Info

Publication number: DE3779896T2
Application number: DE8787118318T
Authority: DE
Inventors: Larry Thomas Brown; Marvin Paul Kraska
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1987-01-20
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2007-12-11
Also published as: EP0275463B1; EP0275463A2; JPS63190970A; DE3779896D1; US4757886A; EP0275463A3; JP2749045B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung der Betätigung einer hydraulischen Blockier- oder Rutschkupplung zur Verwendung in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges gemäß der durch die Einleitung des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Bei einem bekannten System dieser Art gemäß der US-A-45 77 737 wird ein Magnetventil durch eine Steuerungseinheit gesteuert, die einen Mikrocomputer mit einem Steuerprogramm einschließt, das gemäß einem allgemeineren Verständnis ein Signal eines Regelarbeitskreises liefert, mittels welchem der Blockierdruck in der Kupplung gesteuert wird. Die Steuerung wird dabei derart bewirkt, daß ein Istwert des von dem Motor an das Ausgangsteil des Getriebes gelieferten Drehmoments kontinuierlich gemessen und mit einem entsprechenden vorbestimmten Wert in Übereinstimmung mit verschiedenen Betriebszuständen des Motors verglichen wird. Der Schlupf der Kupplung wird dadurch in solcher Art und Weise gesteuert, daß das tatsächlich übermittelte Drehmoment auf seinen vorbestimmten Wert eingestellt wird. Die verschiedenen vorbestimmten Werte werden dabei als eine Funktion primär von der Drehzahl des Motors und der Stellung seiner Drosselklappe betrachtet. Das besondere Signal des Arbeitskreises, welches für die Steuerung des Magnetventils bereitgestellt wird, beinhaltet daher per se Signale, die für die Signale der An- und Abtriebsteile der Kupplung räpresentativ sind.
Das bekannte Betätigungssystem für eine Schlupfkupplung eines Drehmomentwandlers ist ein ziemlich einfaches Steuersystem, bei welchem tatsächliche und vorbestimmte Drehmomentwerte für eine Einstellung des übermittelten Drehmoments innerhalb verschiedener vorbestimmter Bereiche in Abhängigkeit von dem Antriebszustand des Motors kontinuierlich verglichen werden.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe der Bereitstellung eines genaueren Arbeitskreissignals für die Betätigung des Magnetventils, welches mit der Blockier- oder Rutschkupplung in einem System gemäß der Einleitung des Patentanspruches 1 verbunden ist.
Bei dem erfindungsgemäßen System gemäß der Kennzeichnung in dem Patentanspruch 1 werden der Drosselklappenwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit miteinander verglichen, um zu bestimmen, ob die Kupplung betätigt werden soll und ein Schlupfbefehlsignal angeregt werden soll. Wenn der Befehl gegeben wird, dann wird der Schlupf an der Kupplung für einen über der Zeit linearen Abfall mit einer Rate befohlen, die von dem Drosselklappenwinkel des Motors abhängt. Wenn der Drosselklappenwinkel klein ist, dann ist die Steigungsrate des befohlenen Schlupfes klein. Wenn der Drosselklappenwinkel groß ist, dann ist der befohlene Schlupf groß. Der Schlupf nimmt in Übereinstimmung mit der Zeitrate ab, die in Bezug auf die Drosselklappe hergestellt wird.
Wenn ein Signal zum Starten der Blockierung der Kupplung erzeugt wird, dann wird der Endwert des Schlupfes an der Kupplung von einem vorherbestimmten Programm festgelegt, welches den Endwert in Übereinstimmung mit der befohlenen Drehzahl des Ausgangsteils der Kupplung einstellt. Die befohlene Drehzahl wird in Übereinstimmung mit einem Programm festgelegt, das sich mit der Größe des Drosselklappenwinkels verändert. Die befohlene Ausgangsdrehzahl der Blockierkupplung ist eine relativ große konstante Drehzahl, wenn der Drosselwinkel groß ist, und ist eine relativ niedrige konstante Drehzahl, wenn der Drosselklappenwinkel des Motors klein ist. Zwischen diesen Extremwerten ändert sich die befohlene Ausgangsdrehzahl der Kupplung linear über den Mittelbereich der Größe des Drosselklappenwinkels.
Schwingungen, die mit Geräusch-, Schwingungen- und Härtebedingungen im Antrieb zusammenhängen, können ausgeschaltet oder wesentlich reduziert werden, wenn das System der Erfindung dazu eingesetzt wird, den Befehl für die Schlupf- Steuerung über den Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit einzuleiten, in welchem diese Schwingungen als übermäßig bestimmt werden. Wenn der Schlupf an der Kupplung in Übereinstimmung mit der Lehre der Erfindung geeignet gesteuert wird, dann können die Schwingungen, die mit diskreten Frequenzbereichen zusammenhängen, aus dem Antrieb im wesentlichen eliminiert werden, und die Blockierkupplung des Drehmomentwandlers kann in geeigneter Weise gesteuert werden, um einen brennstoffökonomischen Betrieb des Fahrzeuges zu erhalten, der mit den Fahrerfordernissen und mit der Betriebswirtschaftlichkeit kompatibel ist.
Bei der Verwirklichung dieser Strategie wird die Blockierkupplung durch die Verwendung eines Drucksignals betätigt, welches von einem Strömungsverstärkerventil in Übereinstimmung mit einem Pilotdruck erzeugt wird, der von einem mit veränderlicher Kraft betätigten Magnetventil erzeugt wird, dessen Wicklungen mit dem Strom erregt werden, der von einem VFS-Ventiltreiber erzeugt wird. Das Schlupfsteuer- Signal wird von einem Formfilter verarbeitet, dessen Ausgang mit dem in seiner Rückkoppelung berechneten Schlupf an der Kupplung kombiniert wird, um ein Fehlersignal zu erzeugen, welches an den Eingang eines Kompensators geliefert wird, dessen Ausgang mit einem inneren Rückkoppelungssignal kombiniert wird, das den Druck der Blockierkupplung und einen von dem Kompensator erzeugten vorhergehenden Arbeitskreis repräsentiert. Dieses Fehlersignal wird an den Eingang des VFS-Ventiltreibers geliefert.
Figuren 1A und 1B zeigen eine Schemadarstellung eines Getriebes, dessen Betätigung für eine Steuerung durch die vorliegende Erfindung geeignet ist.
Figur 2 ist eine Schemadarstellung der elektronischen und hydraulischen Komponenten des Steuerstystems zur Betätigung eines Automatikgetriebes.
Figuren 3A und 3B zeigen Einzelheiten der hydraulischen und elektrischen Steuerung.
Figur 4 ist ein Blockdiagramm des Regelarbeitskreises für eine Blockierkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 5 ist ein Schaubild zur Darstellung des Wechsels bei dem VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung während der Betätigung der Blockierkupplung des Drehmomentwandlers.
Figuren 6 bis 11 zeigen Daten und Programme, die für die Bestimmung der Schlupfrate der Kupplung und den abschließenden Kupplungsschlupf verwendet werden, welche durch das Schlupfsteuersystem der vorliegenden Erfindung erzeugt werden.
Unter Hinweis zuerst auf die Figuren 1A und 1B umfaßt ein Automatikgetriebe, insbesondere ein stufenlos veränderliches Getriebe zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb, dessen Motor und Getriebe quer angeordnet sind, einen Drehmomentwandler 10, der mit einer Kurbelwelle 12 des Motors antriebsmäßig verbunden ist, eine Primär- oder Eingangsriemenscheibe 14 mit veränderlichem Durchmesser, eine Sekundär- oder Ausgangsriemenscheibe 16 mit veränderlichem Durchmesser, ein Hinterachsgetriebe und ein Differentialgetriebe 20.
Das an der Kurbelwelle befestigte Schwungrad 22 hat ein Anlasserritzel 24, das von seinem Umfang getragen ist. Der Drehmomentwandler umfaßt ein Pumpenrad 26, das von der Kurbelwelle mechanisch angetrieben wird, ein Turbinenrad 28, das hydrodynamisch von dem Pumpenrad angetrieben wird und mechanisch mit einer Welle 30 verbunden ist, und ein Leitrad 32, das durch eine Einwegkupplung 34 verbunden ist, deren Innenflächen mit dem Rotor einer Hydraulikpumpe 36 mit konstanter Verdrängung verkeilt sind. Wenn das Turbinenrad von dem Pumpenrad durch das Fluid hydrodynamisch angetrieben wird, welches in dem Drehmomentwandler enthalten ist, dann arbeitet das Getriebe in dem Wandlerantrieb.
Die Scheibe 38, welche die Kurbelwelle mit den Schaufeln des Pumpenrades 26 verbindet, und die benachbarte Scheibe 40, die durch einen Keil mit der Welle 30 verbunden ist, tragen zusammenpassende Reibungsflächen und bilden zusammen eine Blockier- oder Schlupfkupplung 42, die wahlweise eine mechanische Verbindung zwischen dem Pumpenrad 26 und dem Turbinenrad 28 herstellt, wenn die Kupplung 42 betätigt ist, oder eine hydrodynamische Antriebsverbindung zwischen diesen erlaubt, wenn die Kupplung gelöst ist. Der an das Wandlergehäuse in den Zylinder 44 angelieferte Druck der Blockierkupplung bewirkt oder neigt zu bewirken einen antriebsmäßigen Eingriff der Reibflächen der Kupplung. Der in die Leitung 46 angelieferte Wandlerfülldruck neigt dazu, die Reibflächen zu trennen und erlaubt einen Schlupf der Kupplung 42, während an ihren Reibflächen noch etwas Reibungsberührung beibehalten ist, oder ein vollständiges Lösen der Kupplung in Abhängigkeit von der Größe des Hydraulikdruckes, der über die Leitung 46 angeliefert wird und dem Hydraulikdruck innerhalb des Zylinders 44 entgegenwirkt.
Die Primärriemenscheibe 14 umfaßt einen festen Scheibenteil 48, der auf Abstützflächen drehbar angeordnet ist, die auf der Oberfläche der Pumpe 36 und bei einem Lager 50 an dem Getriebegehäuse vorgesehen sind. Ein verschiebbarer Scheibenteil 52 ist an der Außenfläche des Scheibenteils 48 abgestützt, um eine Verschiebebewegung zu und von dem festen Scheibenteil zu erhalten. Innere und äußere flexible Membrandichtungen 54, 56 dichten einen Hydraulikzylinder 58 ab, der über eine Leitung 52 mit Hydraulikfluid versorgt wird. Wenn der Zylinder 58 unter Druck kommt, wird der Scheibenteil 52 axial gegen den feststehenden Scheibenteil 48 bewegt, wodurch ein Antriebsriemen 64 an den Scheibenteilen 48, 52 radial nach außen bewegt wird. Der Scheibenteil 52 ist durch eine Keilwelle 66 mit einer Scheibe 68 verbunden, an welcher winkelmäßig beabstandete Zähne 72 ausgebildet sind, die vor einem variablen Reluktanz-Drehzahlsensor 74 der Primärriemenscheibe vorbeigehen, um ein Signal zu erzeugen, dessen Frequenz ein Maß der Drehzahl der Primärriemenscheibe 14 ist.
Der Antriebsriemen 64 ist auch mit der Ausgangs- oder Sekundärriemenscheibe 16 kontinuierlich im Eingriff, die einen feststehenden Scheibenteil 76 und einen verschieblichen Scheibenteil 78 einschließt. Innere und äußere Membrandichtungen 80, 82 dichten einen Hydraulikzylinder 84 ab, der selektiv unter Druck gesetzt wird, um den Scheibenteil 78 gegen den Scheibenteil 76 zu bewegen, und belüftet wird, um eine Bewegung des Scheibenteils 78 weg von dem Scheibenteil 76 zu erlauben.
Die Drehzahl der Ausgangsriemenscheibe wird von einem Signal bestimmt, das von einem variablen Reluktanz-Drehzahlsensor 88 erzeugt wird, welcher derart angeordnet ist, daß die Zähne 90 an der Außenfläche der Scheibe 92 vor dem Drehzahlmesser vorbeigehen.
Die Scheibe 92 stützt an dem einen Ende die Membrandichtungen 80, 82 ab, deren anderes Ende an dem verschiebbaren Scheibenteil 78 abgestützt wird. Unter Druck gesetztes Hydraulikfluid, welches über die Hydraulikleitung 96 angeliefert wird, strömt über die Keilwelle 94 in den Zylinder 84 und setzt die Außenfläche des Scheibenteils 78 unter Druck, wodurch der Antriebsriemen 64 an der Sekundärriemenscheibe 16 in eine größere Radialposition und an der Eingangsriemenscheibe 14 in eine kleinere Radialposition bewegt wird. Die Scheibe 92 ist bei 98 an dem feststehenden Scheibenteil verkeilt und stellt über die Keilwelle 94 einen kontinuierlichen Antrieb mit dem Scheibenteil 78 her. Die Scheibe 68 ist bei 60 mit dem feststehenden Scheibenteil 48 und bei der Keilwelle 66 mit dem verschiebbaren Scheibenteil 52 verkeilt, wodurch die Scheibenteile 58 und 52 antriebsmäßig verbunden werden.
Sonnenräder 100 und 102 sind an einem Getrieberad einstückig ausgebildet, welches bei 104 mit den Scheibenteilen verkeilt ist, welche die Sekundärriemenscheibe 16 bilden. Ein erster Satz Planetenräder 106, die auf einem Träger 108 drehbar abgestützt sind, ist mit dem Sonnenrad 100 und mit einem Hohlrad 110 kontinuierlich im Eingriff. Ein zweiter Satz Planetenräder 112, die auf dem Träger 114 drehbar abgestützt sind, ist mit dem Sonnenrad 102 und mit einem Hohlrad 116 in einem kontinuierlich kämmenden Eingriff. Das Hohlrad 110 ist mit den Träger 114 antriebsmäßig verbunden, und das Hohlrad 116 ist selektiv mit dem Gehäuse des Getriebes über eine Vorwärtsantriebkupplung 118 verbunden. Eine Rückwärtsantriebkupplung 120 verbindet den Träger 108 selektiv mit dem Getriebegehäuse.
Unter Druck gesetztes Hydraulikfluid, das über eine Leitung 122 angeliefert wird, betätigt die Rückwärtsantriebkupplung 120, und eine Feder 124 löst diese Kupplung. Die Kupplung 120 umfaßt einen ersten Satz von Kupplungsscheiben 126, die mit dem Getriebegehäuse verkeilt sind, und einen zweiten Satz von Scheiben 128, die mit dem Träger 108 verkeilt sind. Ein Druckblock 130 wirkt den Druckkräften entgegen, die an der Stirnfläche des Kupplungskolbens 132 entwickelt werden, wenn das unter Druck gesetzte Hydraulikfluid in den Kupplungszylinder 134 zugeleitet wird.
Die Vorwärtsantriebkupplung 118 umfaßt einen ersten Satz von Kupplungsscheiben 136, die mit dem Getriebegehäuse verkeilt sind, und einen zweiten Satz von Kupplungsscheiben 138, die mit der Scheibe 140 verkeilt sind, welche an dem Hohlrad 116 befestigt ist. Ein Druckblock 142 wirkt den Druckkräften entgegen, die an der Stirnfläche des Kupplungskolbens 144 entwickelt werden, wenn Hydraulikfluid zu dem Kupplungszylinder 146 zugeleitet wird. Eine Feder 148 bewirkt eine antriebsmäßige Lösung der Kupplungsscheiben 136, 138, wenn der Zylinder 146 belüftet wird.
Ein Vorwärtsantrieb liegt vor, wenn die Rückwärtskupplung 120 belüftet und die Vorwärtskupplung 118 unter Druck gesetzt wird. Die Ausgangsriemenscheibe 16 treibt dann das Sonnenrad 102 an; das Hohlrad 116 wird gehalten, und der Träger 114 treibt das Wellenrad 150 des Differentialgetriebes 20 über eine Keilwelle an. Der Rückwärtsantrieb liegt dann vor, wenn die Kupplung 120 betätigt und die Kupplung 118 gelöst ist. Die Sekundärriemenscheibe 16 treibt dann das Sonnenrad 100 an, der Träger 108 wird gehalten, das Hohlrad 110 treibt den Träger 114 an und die Differentialwelle ist durch die Keilwelle in der Rückwärtsrichtung angetrieben.
Seitenkegelräder 154, 156, die mit Ausgangswellen 158, 160 antriebsmäßig verbunden sind, sind mit Kegelrädern 162, 164 im ständig kämmenden Eingriff, die auf der Welle 166 drehbar abgestützt sind. Halbwellen 168, 170 treiben die Achswellen an, welche ein Drehmoment zu den Antriebsrädern des Fahrzeuges von den Ausgangswellen 158, 160 übertragen.
Die Fig. 2 zeigt verschiedene elektrische Eingangssignale, die an eine zentrale Rechnereinheit und an einen Rechnerspeicher 172 angeliefert werden, die von dem Rechner erzeugten und zu den Steuerteilen eines Ventilkörpers 174 gelieferten Ausgangssignale und die hydraulischen Betätigungssignale, die von dem Ventilkörper erzeugt werden. Ein Signal 176, welches die Drehzahl der Kurbelwelle des Motors repräsentiert, und ein Signal 178, welches die effektive Drosselwinkelposition repräsentiert, sind von dem Motor abgenommen und als Eingang an den Rechner 172 angeliefert. Ein Signal 180, welches die Position eines PRNDL-Wählers 182, gesteuert von dem Fahrer des Fahrzeuges, repräsentiert; ein Signal 184 für die Temperatur des Getriebeöls; ein Signal 186 für den Riemendruck; ein Signal 188 für den Druck der Blockierkupplung; ein Signal 190 für die Drehzahl der Primärriemenscheibe; und ein Signal 192 für die Drehzahl der Sekundärriemenscheibe werden ebenfalls als Eingänge an den Rechner angeliefert.
Die Ausgangssignale, die von dem Rechner und seinen zugeordneten Zustandskreisen an die Solenoide von veränderlicher Kraft oder an die Solenoide mit einer Impulsbreitenmodulation angeliefert werden, die in oder nahe dem Ventilkörper angeordnet sind, umfassen: ein Signal 194 des Solenoids für die Verhältnissteuerung, ein Signal 196 des Solenoids für die Steuerung der Blockierkupplung, ein Signal 198 des Solenoids für die Belastungssteuerung der Leitung bzw. des Antriebsriemens und ein Signal 200 für ein Lösen bei einer Verzögerung. Zusätzlich erzeugt der Rechner Signale, welche zu digitalen Displays konvertibel sind, die von dem Fahrer des Fahrzeuges beobachtet werden können.
Die Komponenten des Ventilkörpers 174 erzeugen von den drei elektrischen Solenoid-Steuersignalen, die von dem Rechner erzeugt werden, verschiedene Hydraulikdrucke, welche einen Leitungsreglerdruck 202' in der Leitung 202, einen Verhältnisreglerdruck 204, einen Riemenbelastungsdruck 206, einen Blockierkupplungsdruck 208' in der Leitung 208, eine Wandlerdruckregelung in der Leitung 210, einen Vorwärts/Rückwärtskupplung-Betätigungsdruck 212, einen Wandlerfülldruck 214' in der Leitung 214 und einen Leitungsverstärkerdruck 216 umfassen.
Unter Hinweis auf die Fig. 3A und 3B wird durch eine manuelle Betätigung des PRNDL-Wählers 182 die Position eines Handventils 220 durch den Fahrer des Fahrzeuges gesteuert, welches ein mit zwei Steuerbünden versehenes Ventil mit sechs Positionen ist, das die Park-, Rückwärts-, Neutral-, Antriebs-, Antriebs 2- und Bergbremsung HB-Betriebsweise bereitstellt. Wenn das Handventil in der Parkposition ist, sind die Rückwärtskupplung 120 und die Vorwärtskupplung 118 an dem Handventil belüftet. Wenn das Handventil in der Rückwärtsposition ist, ist die Vorwärtskupplung an dem Handventil belüftet und geregelter Leitungs- oder Pumpenförderdruck wird über die Leitungen 222, 232 und 396 an das Handventil geliefert. Ein Eingang ist an den Zylinder 134 der Rückwärtskupplung über die Leitung 122 ausgerichtet. Wenn das Handventil in der Neutralposition ist, sind die Rückwärts- und Vorwärtskupplungen an dem Handventil entleert. Wenn das Handventil in der Antriebs-, in der Antriebs 2- oder in der HB-Position ist, ist die Rückwärtskupplung belüftet und ist die Vorwärtskupplung von der Leitung 396 über die Leitung 226 unter Druck gesetzt.

Betätigung der Vorwärtskupplung und der Rückwärtskupplung

Der Ventilkörper 174 umfaßt ein Sammlersteuerventil 228 und einen Sammler 230, welcher die Rückwärts- und Vorwärtskupplungen 120, 118 abwechselnd rasch füllt. Das Steuerventil 228 schafft eine Strömungssteuerung zu dem Sammler hin als eine Funktion einer Größe des Drosselklappenwinkels, wie durch das Rechnereingangssignal 178 bestimmt und in Übereinstimmung mit dem Steuerdruckausgang durch das Steuerventil 240 für die Belastung der Leitung und des Riemens. Nach dem Starten des Motors in der Neutralposition des Handventils und vor dem Bewegen des PRNDL in eine Vorwärtsantriebposition wird die Förderseite der Pumpe durch die Leitung 222 mit dem Eingang des Ventils 228 und durch die Leitung 232 über die Drossel 234 mit einem ersten Ende des Sammlers 230 verbunden, dessen Kolben 236 dadurch zu dem linken Ende des Sammlerzylinders bewegt wird, während er mit Fluid gefüllt wird. In dem Zylinder an der linken Seite des Kolbens verbleibendes Fluid wird von dem rechten Sammlerende durch die Leitung 237 entlüftet, dessen Druck den Kolben des Ventils 228 nach dem linken Ende des Ventils drückt und die Eingangsleitung 222 verschließt. Federn 239, die koaxial und parallel angeordnet sind, spannen den Kolben 236 gegen das erste Ende des Sammlers vor. Die Zylinder 146, 134 der Vorwärts- und Rückwärtskupplungen werden durch das Handventil 220 entleert.
Wenn dann eine Vorwärtsantriebposition gewählt ist, öffnet das Handventil 220 den Zylinder 146 der Vorwärtskupplung zu der Förderseite der Pumpe hin über das Ventil 370 für ein Lösen bei der Verzögerung, wobei dieses Ventil einen Kolben 372 einschließt, der durch eine Feder 374 in die Position der Fig. 3B vorgespannt ist; einen Rückführungsdurchgang 376 in dem Kolben; ein Solenoid 378; konzentrische axiale Kanäle 380, 382; eine Kugel 384; einen Sitz 386 und einen Kolben 388. Leitungen 390 und 392 verbinden den Sammler und die Quelle für den Leitungsdruck mit dem Ventil 370. Wenn das Solenoid 378 aberregt ist, bewegt sich die Kugel 384 weg von dem Sitz 386 und öffnet den Kanal 382 und 392, wodurch die Feder 374 für die Bewegung des Kolbens 372 in die Position gemäß Fig. 3B unterstützt wird. Dadurch wird der Zylinder 146 der Vorwärtskupplung 118 von der Förderseite der Pumpe gefüllt und gleichzeitig von dem Sammler. Das Fluid wird von dem ersten Ende des Sammlers unter Druck gesetzt, weil das Steuerventil 228 des Sammlers einen ersten Steuerdruck in den Leitungen 202, 238 von dem Steuerventil 240 für den Riemen bzw. für die Leitung erhält, wenn ein Befehlssignal von dem Rechner an die Wicklungen des Solenoids 242 in Abhängigkeit von der Schaltung des PRNDL in eine Vorwärtsantriebposition von der Neutralposition und von einer Vergrößerung der Drosselklappenposition des Motors angeliefert wird. Der Steuerdruck in der Leitung 238 drückt den Kolben 229 nach rechts, schließt die Verbindung zwischen der Leitung 237 und der Belüftungsöffnung des Ventils 228, und öffnet den Leitungsdruck zu dem zweiten Ende des Sammlers über die Leitung 237 und das Ventil 228.
Diese Wirkung drückt den Kolben 236 nach rechts und fügt die Strömung von dem Sammler zu der Strömung durch die Leitung 232 und die Drossel 234 hinzu, sodaß eine größere Strömungsrate durch die Kupplung 118 für eine raschere Füllung des Kupplungszylinders 146 erzeugt wird, bis das Spiel bei dem Kupplungskolben, den Reibungsteilen und der Druckplatte aufgenommen ist. Danach wird der Kupplungsdruck mit der niedrigeren Strömungsrate durch die Drossel 234, das Ventil 370 und das Handventil 220 in Übereinstimmung mit der Kraft der Rückholkupplung 148 der Vorwärtskupplung beibehalten. Auf diese Weise steuert das Rechnersignal zu dem Solenoid 242 den Druck der Vorwärtskupplung durch die Bereitstellung des Druckausganges von dem Steuerventil 240 während des Rückkehr- oder Füllhubes des Kolbens 236 von der rechten Seite zu der linken Seite des Zylinders 230. Der erste Steuerdruck in den Leitungen 202, 238 steuert den Druck in der Leitung 237 und steuert in der Kombination mit der Kraft der Federn 239 den Druck in der Kupplung und in dem Sammler, während er nach der Betätigung der Kupplung wieder gefüllt wird.
Wenn das Handventil 220 in die Rückwärtsposition bewegt wird, wird der Kupplungszylinder 146 über das Ventil 220 belüftet, während der PRNDL-Wähler in die Neutralposition bewegt wird; der Zylinder 134 der Rückwärtskupplung wird mit einer Strömung durch die Drossel 234 und von dem Sammler 230 über die Leitungen 390, 396 und 122 rasch gefüllt. Wenn der Rückwärtsantrieb gewählt wird, erzeugt der Rechner ein Signal an die Wicklungen des Solenoids 242, welches den Kolben 229 des Steuerventils 228 nach rechts bewegt, das durch die Leitung 222 zu dem zweiten Ende des Sammlers hin öffnet und mit der Kraft der Federn 239 Fluid von der rechten Seite des Kolbens 236 her unter Druck setzt.
Wenn der Fahrer während der Betätigung der Kupplung 118 und während einer hohen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges die Radbremsen rasch betätigt, dann wird das Getriebe bestrebt sein, zu dem niedrigsten Antriebsverhältnis überzuwechseln, indem dafür die Radialposition des Antriebsriemens auf den Riemenscheiben bewegt wird. Es ist jedoch kaum denkbar, daß ein Wechsel in das niedrigste Antriebsverhältnis vollständig durchgeführt wird, weil sich der Antriebsriemen auf den Riemenscheiben nicht radial bewegen kann, nachdem ihre Drehung durch die Antriebsräder gestoppt wird, wenn diese vollständig gestoppt sind. Ein Versuch zur Beschleunigung des Fahrzeuges während des Betriebs des Riemen-Riemenscheiben-Systems bei einem hohen Antriebsverhältnis wäre nicht zu akzeptieren. Damit das Getriebe in das niedrigste Antriebsverhältnis nach einer raschen harten Abbremsung der Antriebsräder abwärts geschaltet werden kann, wird der Druck der Vorwärtskupplung im Anschluß an diesen Zustand durch eine Betätigung des Solenoids für ein Lösen bei einer Verzögerung gesteuert, wobei das Solenoid ein in der Impulsbreite moduliertes PWM-Signal erhält, das an seine Wicklung von dem Rechnerausgang geliefert wird, wenn der Zustand einer harten Bremsung von den Werten entdeckt wird, die als ein Eingang an den Rechner geliefert werden.
Wenn die Wicklung 378 des Magnetventils 370 erregt wird, verschließt die Kugel 384 die Verbindung zwischen den Kanälen 380 und 382, wodurch die Druckkraft auf den Kolben 372 aufgehoben wird und der Kolben nach rechts bewegt werden kann, sodaß die Verbindung zwischen den Leitungen 390 und 396 zu dem Zylinder 146 geschlossen und der Zylinder 146 über den Auslaß 394 belüftet wird. Danach öffnet ein PWM-Signal an der Wicklung 378 die Verbindungen zwischen den Kanälen 380 und 382 und beaufschlagt wieder den Kolben 372 mit einer Druckkraft in Übereinstimmung mit dem Arbeitskreis des PWM-Signals, um einen Niedrigdruckausgang an die Leitung 396 und zu dem Kupplungszylinder 146 zu regeln. Ein Druck von 5 psi (1 PSI 6894,757 N/m² oder Pa) als Ausgang bei dem Ventil 370 erzeugt eine Kraft an dem Kupplungskolben 144, welche etwas höher ist als die Kraft der Kupplungsrückholfeder 148 und ausreicht, die Kupplungsplatten 136, 138 miteinander in Berührung zu halten, ohne daß aber ein Drehmoment durch die Kupplung übertragen wird.
Bevor oder kurz nachdem der Fahrer die Fußbremsen löst und das Beschleunigerpedal zur Beschleunigung des Fahrzeuges niederdrückt, ist die Treibriemen-Riemenscheibe in das niedrigste Antriebsverhältnis übergewechselt. Das Ventil 370 wird zur Steuerung der Rate des Druckanstiegs in dem Kupplungszylinder 146 zur Erzeugung einer weichen Betätigung verwendet. Das Signal wird dann von dem Solenoid 378 entfernt, und die Vorwärtskupplung wird mit einer geringen Strömung durch die Drossel 234 von der Leitungsdruckquelle her und durch die Ventile 370 und 220 unter Druck gesetzt.

Leitungsdruck und Wandlerfülldruck

Die Ansaugseite der Pumpe 36 mit konstanter Verdrängung wird mit Hydraulikfluid aus dem Sumpf über ein Sieb 256 versorgt, und die Druckseite der Pumpe ist durch eine Leitung 248 mit dem Hauptregelventil 244 verbunden. Der Ausgang von dem Leitungsverstärkerventil 250 wird in der Leitung 252 durch die Drossel 254 vermittelt und erzeugt eine Druckkraft an dem Bund 256, welche eine Kombination mit der Kraft der Feder 258 erfährt, um einer Netto-Druckkraft entgegenzuwirken) die an dem Bund 259 des Kolbens 260 nach unten wirkt, um den in der Leitung 262 übermittelten geregelten Fülldruck des Wandlers zu regeln. Wenn der Förderdruck der Pumpe zu hoch ist, bewegt sich der Kolben 260 nach unten und verbindet die Leitung 248 mit der Saugleitung 265, wodurch der Pumpendruck verringert wird. Wenn der Förderdruck zu niedrig ist, bewegt sich der Kolben 260 nach oben als Folge der Wirkung des Leitungsverstärkerdruckes und der Kraft der Feder 258, wodurch die Belüftungsleitung 265 abgedichtet wird und damit der Förderdruck ansteigen kann. Drosseln 254 und 264 sind zur Verbesserung der Dämpfung vorgesehen.
Das Leitungsverstärkerventil 250 umfaßt einen Kolben 266, der durch eine Feder 268 nach unten vorgespannt ist, einen Belüftungsauslaß 270, eine Eingangsleitung 272, die durch eine Leitung 222 mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist, und eine Ausgangsöffnung, die durch eine Leitung 252 mit dem Ende des Reglerventils 244 verbunden ist. Das Leitungsverstärkerventil 250 wird zur Regelung des Leitungsverstärkerdruckes als eine Funktion des in den Leitungen 238, 202 übermittelten VFS-Druckes der Belastungssteuerung für die Leitung und den Riemen verwendet. Der Ausgang von dem Leitungsverstärkerventil ist ein Eingang an dem Hauptreglerventil 244, welcher zur Vergrößerung des Leitungsdruckes in Übereinstimmung mit der Größe des Motorendrehmoments benutzt wird. Wenn der VFS-Druck der Leitungssteuerung in der Leitung 238 zwischen Null und einem ersten vorbestimmten Druck ist, reguliert das Verstärkerventil 250 nicht, und der VFS-Druck der Leitungssteuerung wird direkt zu dem Hauptreglerventil hin in der Leitung 252 übermittelt. Wenn der VFS-Druck gleich oder größer als der erste vorbestimmte Druck ist, bewegt sich der Kolben 266 nach oben entgegen der Kraft der Feder 268, und der Leitungsverstärkerdruck in der Leitung 252 wird in Übereinstimmung mit dem VFS-Druck der Leitungssteuerung geregelt, welcher sich mit dem Motorendrehmoment verändert.
Das Steuerventil 274 der Blockierkupplung ist ein außer Gleichgewicht befindliches Reglerventil und wird zur Modulierung des Druckes der Blockierkupplung in den Leitungen 214 und 282 als eine Funktion des VFS-Druckes der Steuerung der Blockierkupplung benutzt, der in der Leitung 208 übermittelt wird. Der VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung wird als ein Ausgang von dem VFS-Ventil 276 der Kupplungssteuerung in Übereinstimmung mit einem Signal erzeugt, das an die Anschlußklemmen 196 des Solenoids 278 veränderlicher Kraft der Kupplungssteuerung angeliefert wird, um die Fluidströmung zu der Kupplung zu bewirken. Der Druck der Blockierkupplung bewirkt einen Eingriff der Reibungsflächen der Blockierkupplung 42 und wird durch eine Modulation des VFS-Druckes der Blockierkupplungssteuerung über einen Druckbereich moduliert. Der minimale Druck der Blockierkupplung wird in den Leitungen 282 und 214 zu dem Wandlerzylinder 44 hin geliefert, wenn das Ventil 274 weit offen ist, d.h. wenn der in der Leitung 208 übermittelte VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung ein Maximum ist. Wenn dies stattfindet, bewegt sich der Kolben 284 entgegen der Kraft der Feder 286 nach unten, und das Kupplungssteuerventil 274 entleert sich über den Kühler 288 zu dem Schmierölkreis hin. Der Schmieröldruck wird auf einen niedrigen Wert eingestellt, der durch die Feder 290 und die Fläche des Kolbens 292 des Schmierölentlastungsventils 294 bestimmt wird. Dadurch wird der Minimaldruck in dem Wandlerzylinder 44 eingestellt, welcher der Wirkung des Druckes innerhalb der Leitung 46 der Blockierkupplung 42 entgegenwirkt.
Der VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung fällt ab, wenn sich die Drosselklappe des Motors öffnet, wodurch der Kolben 248 den Druck zu den Leitungen 214 und 282 und zu dem Zylinder 44 von dem Druck in der Leitung 280 regeln kann.
Das Wandlerreglerventil 296 ist ein Ventil mit unausgeglichener Fläche und wird für die Regelung des Wandlerfülldruckes als eine Funktion des Blockierkupplungsdruckes benutzt, der von dem Kupplungssteuerventil 274 durch die Leitung 282 angeliefert wird. Wenn die Kraft des Blockierkupplungsdruckes auf die Kupplung 42 größer ist als die Kraft des Wandlerfülldruckes, dann wird die Blockierkupplung 42 betätigt und der Drehmomentwandler wird außer Wirkung gesetzt. Wenn die Kraft des Wandlerfülldruckes auf die Kupplung 42 jedoch größer ist als die Kraft des Blockierkupplungsdruckes, dann ist der Drehmomentwandler betätigt. Wenn der Blockierkupplungsdruck weniger als 10 psi ist, ist der Wandlerfülldruck gleich dem Leitungsdruck weniger dem Druckabfall an der Drossel 264, wenn aber der Blockierkupplungsdruck ansteigt, dann öffnet die Kraft, die er auf den Bund 300 in entgegengesetzter Richtung zu der Kraft der Feder 302 ausübt, die Wandlerfülleitung 304 und die Leitung 298 zu dem Schmierölentlastungsventil 294 und regelt den Wandlerfülldruck umgekehrt zu den Erhöhungen des Blockierkupplungsdruckes.

Wirkungsweise des Blockierkupplungssystems des Wandlers

Wenn das Getriebe im Wandlerbetrieb arbeitet, wird der Wandlerfülldruck von dem Reglerventil 244 über die Drossel 264, die Leitung 262, 210, die Leitung 46 und die Blockierkupplung 42 zu dem Drehmomentwandler 10 hin geliefert. Dieser Druck löst die Reibungsflächen der Kupplung 42, weil die Druckkraft, welche zu der Betätigung der Kupplung 42 führt, relativ niedrig ist. Der VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung, der in der Leitung 208 zu dem Kupplungssteuerventil geliefert wird, ist hoch; daher schließt der Kolben 284 die Leitung 280 und öffnet die Wandlerleitung 214 von dem Wandler zu der Kühlerfülleitung 215. Das Entlastungsventil 294 stellt den Maximaldruck in der Leitung 250 des Kühlers und in dem Schmierölkreis auf 10 psi ein. Weil der Wandlerfülldruck relativ zu dem Blockierkupplungsdruck hoch ist, regelt das Wandlerreglerventil 296 die Wandlerfülleitung 298 durch eine Abführung von Fluid zu dem Schmierölentlastungsventil hin, wenn der Wandlerfülldruck größer als 50 bis 60 psi wird.
Wenn das Getriebe mit offenem Drehmomentwandler arbeitet, dann fällt der VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung durch eine Betätigung des VFS-Ventils 276 der Kupplungssteuerung in Übereinstimmung mit dem Signal, das an die Anschlußklemme 196 des Solenoids 278 angeliefert wird. Dadurch wird das Kupplungssteuerventil 274 zum Schließen der Verbindung zwischen der Wandlerleitung 214 und Kühlerfülleitung 215 gebracht sowie zum Regeln eines wachsenden Blockierkupplungsdruckes in den Leitungen 214 und 282 auf der Basis des VFS-Druckes der Blockierkupplungssteuerung und der Kraft der Feder 286. Dieser geregelte Druck wird an dem Wandlerreglerventil 296 zur Wirkung gebracht, wodurch der Wandlerfülldruck durch ein Öffnen der Leitung 298 zu dem Entlastungsventil 294 durch die Leitung 304 abfällt.
Diese Wirkung verursacht ein Abfallen des Wandlerfülldruckes in der Leitung 210 und der Leitung 46 und ein Ansteigen des Blockierkupplungssteuerdruckes in der Leitung 214 und dem Zylinder 44. Der Wandler wird damit allmählich mit Fluid mehr von dem Kupplungssteuerventil als von dem Hauptreglerventil versorgt. Wenn die Kraft an der Kupplung 42 als Folge des Blockierdruckes in dem Zylinder 44 die Kraft als Folge des Wandlerfülldruckes übertrifft, wird dann die Kupplung 42 betätigt, der Wandler wird verriegelt und sein Pumpenrad und Turbinenrad sind dann mechanisch und nicht mehr hydrodynamisch verbunden.

VFS-Füllventil

Das VFS-Füllventil 308 mit einem Solenoid veränderlicher Kraft ist ein Druckreglerventil mit unausgeglichener Fläche und wird zur Regelung des Pumpenförderdruckes auf eine Größe benutzt, die zur Verwendung bei den VFS-Ventilen 240, 276 und 308 geeignet ist. Die Kraft der Feder 310 bewegt den Kolben 312 in seine voll geöffnete Position, wodurch der geregelte Leitungsdruck in der Leitung 222 mit der VFS- Fülleitung 314 verbunden wird; vorausgesetzt daß der Leitungsdruck niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn dieser Wert übertroffen wird, dann bewegt die an dem Bund 316 als Folge einer Fluidrückströmung durch die Leitung 318 entwickelte Druckkraft den Kolben 312 entgegen der Kraft der Feder 310 und schließt die Verbindung zwischen dem Leitungsdruck 222 und der Versorgungsleitung 314, wodurch der VFS-Fülldruck auf etwa 90 psi begrenzt wird.

Verhältnissteuersystem

Das Verhältsnissteuerventil 320 ist ein druckkompensiertes Strömungssteuerventil, welches zur Steuerung der Hydraulikströmung in den Zylinder 58 der Primär-Treibriemen-Riemenscheibe 14 und aus diesem heraus benutzt wird, um das Antriebsverhältnis des Treibriemen-Riemenscheibensystems zu ändern. Wenn der VFS-Druck der Verhältnissteuerung, der von dem Magnetventil 308 erzeugt und zu dem Verhältnissteuerventil 320 über die Leitung 322 angeliefert wird, unterhalb eines vorbestimmten Druckes ist, wird der geregelte Leitungsdruck von der Förderseite der Pumpe zu dem Zylinder 58 der Primärriemenscheibe über das Verhältnissteuerventil, die Leitung 62 und die Drossel 330 geleitet, um ein Schnellgang- Verhältnis zu erzeugen. Wenn der VFS-Druck der Verhältnissteuerung größer ist als diese vorbestimmte Größe, wird geregelter Leitungsdruck weg von dem Zylinder 58 geleitet, und der Zylinder 84 der Ausgangsriemenscheibe 16 wird unter Druck gesetzt, um einen Wechsel zu einem niedrigeren Antriebsverhältnis zu erzeugen. Der Ausgangsdruckbereich des VFS-Magnetventils 308 der Verhältnissteuerung ist null bis 90 psi. Wenn ein Wechsel auf ein höheres Antriebsverhältnis als das gegenwärtige Antriebsverhältnis befohlen wird, dann ist der zur Verfügung stehende VFS-Signaldruckbereich etwa 25 psi. Wenn ein Wechsel auf ein niedrigeres Antriebsverhältnis befohlen wird, dann ist der zur Verfügung stehende VFS-Signaldruckbereich 65 psi. Eine größere Signalempfindlichkeit steht daher zur Verfügung, wenn ein Verhältniswechsel bei einem weit offenen Drosselklappenwinkel auf einen untersetzten Betrieb vorgenommen wird.
Das Verhältnissteuerventil 322 weist eine Leitungsdruckleitung 324 auf, die mit der Förderseite der Pumpe verbunden ist, einen ersten Kolben 326, der innerhalb der Ventilkammer durch eine Feder 328 nach oben vorgespannt ist, eine Drossel 330 in der Ausgangsleitung 332, über welche der Zylinder 58 der Primärriemenscheibe beliefert wird, eine Rückführungsleitung 334, die eine Drossel 336 hat, eine Drossel 338 in der Rückführungsleitung 340 und ein Ventilteil 342, das durch dir hydraulische Druckkraft auf den Bund 344 in Berührung mit dem Kolben 326 gehalten ist.
Eine druckkompensierte Strömungssteuerung ist in das Verhältnissteuerventil 320 eingegliedert, sodaß die Strömung in den und aus dem Zylinder 58 der Primärriemenscheibe direkt durch das elektrische Signal des VFS-Verhältnissteuersolenoids und den Druck in der Leitung 322 unabhängig von Druckänderungen stromaufwärts und stromabwärts von dem Ventil geregelt wird. Das Ventil ist aus sich selbst heraus selbstkompensierend in Bezug auf Veränderungen sowohl des Förderdruckes der Pumpe wie auch des Zylinderdruckes der Primärriemenscheibe. Wenn bspw. der VFS-Verhältsnissteuerungsdruck auf 20 psi erniedrigt wird, dann bewegt sich der Kolben 326 nach oben, wodurch der regulierte Leitungsdruck in der Leitung 324 mit der Leitung 332 und mit dem Zylinder 58 über die Zumeßdrossel 330 verbunden wird. Der Kolben 326 hört auf sich nach oben zu bewegen, wenn der Kräfteausgleich wieder hergestellt ist. In dem bleibenden Zustand ist der Druckabfall an der Drossel 330 proportional zu dem VFS- Steuerdruck. Die Primärriemenscheibe wird sich in Richtung ihrer Schnellgangposition bei einer Drehzahl bewegen, die in einer Beziehung steht zu der konstanten Strömungsrate an der Drossel 330.
Wenn der verschiebbare Scheibenteil 52 der Eingangsriemenscheibenanordnung 14 einer erhöhten axialen Reibung bei seiner Bewegung in die Position eines niedrigeren Antriebsverhältnisses unterliegt, dann wird sich der Druck in dem Zylinder 58 der Primärriemenscheibe erhöhen, sodaß dadurch die Tendenz einer momentanen Erniedrigung des Druckabfalls an der Drossel 330 und zu einer Erhöhung des Druckes an beiden Seiten der Drossel 330 besteht. Der Druck in den Rückführleitungen 334 und 340 erzeugt jetzt einen reduzierten Differentialdruck an den Bünden 344 und 3457 wodurch der Kolben 342 nach oben bewegt wird. Diese Bewegung ergibt eine weitere Öffnung der Verbindung zwischen den Leitungen 324 und 62 und erhöht die Strömung zu dem Zylinder 58 zurück zu der ursprünglichen Strömung, weil der VFS-Druck der Verhältnissteuerung während dieser Selbstkompensation konstant beibehalten wird. Der Druckabfall an der Drossel 330 kehrt auf seinen ursprünglichen Wert zurück. Das Ventil 320 ist dann auf seine ursprüngliche Strömungsrate an der Mündung 330 wieder mit dem Nullwert eingestellt, sodaß dadurch die anfängliche Strömungsrate in den Zylinder 58 wieder hergestellt ist. Die gleiche Selbst-Strömungskompensation findet in Bezug auf Störungen bei dem geregelten Leitungsdruck in der Leitung 324 statt.

Riemenbelastung

Das Riemenbelastungsventil 346 ist ein unausgeglichenes Druckreglerventil, das zur Steuerung der Riemenklemmbelastung an dem verschiebbaren Scheibenteil 78 benutzt wird, der sich in Übereinstimmung mit dem Druck bewegt, welcher an den Zylinder 84 der Ausgangsriemenscheibe 16 geliefert wird. Das Erfordernis der Riemenklemmbelastung an der Sekundärriemenscheibe ist eine Funktion des Motordrehmoments und des Antriebsverhältnisses, welches durch das Riemen- Riemenscheibensystem erzeugt werden soll. Die Ausbildung eines Steueralgorithmus in dem Rechner 172 bestimmt die Klemmbelastungen, die dann in einen ersten VFS-Druck der Riemenbelastungssteuerung umgewandelt werden, welcher in den Leitungen 202 und 238 zu dem Riemenbelastungsventil 346 vermittelt wird. Der Druck in der Leitung 238 erzeugt eine Kraft auf den Kolben 348, welche zu einem Öffnen der Verbindung zwischen dem Leitungsdruck in der Leitung 350 und dem Zylinder 84 tendiert, welcher über die Leitung 352 beliefert wird. Der in der Rückführungsleitung 354 vermittelte Druck erzeugt eine geringere Kraft auf den Kolben 348, welche der Kraft entgegenwirkt, die aus dem durch das VFS- Ventil 240 der Leitungs- und Riemenbelastungssteuerung erzeugten Druck resultiert. Der zu dem Zylinder 84 angelieferte Riemenbelastungsdruck ist daher größer als der VFS- Druck.
Die Servovorrichtung der Sekundärriemenscheibe, die den Zylinder 84 und den Scheibenteil 78 umfaßt, hält das maximale Motorendrehmoment, während der Drehmomentwandler 10 im Anhaltezustand und bei maximalen Untersetzungsverhältnis des Antriebsriemens arbeitet. Die Klemmbelastungen des Sekundärscheibenteils ergeben axiale Belastungen in dem Primärscheibenteil als Folge der Riemenspannung.
Die Solenoide 242, 278 und 360 mit variabler Kraft erzeugen eine Auswärtsströmung von den Ventilen 240, 276 und 308, welche zu dem Eingangsstrom proportional ist, der an die Wicklungen der betreffenden Solenoide über Anschlußklemmen 198, 194 und 196 angeliefert wird. Das VFS-Füllventil 306 liefert geregelten Leitungsdruck über die Leitung 314 an jedes der Ventile, die durch die Solenoide mit variabler Kraft betätigt werden. Jedes der Ventile umfaßt einen Kolben 362, 364, 366, der die Verbindung zwischen der Leitung 314 und der Ausgangsleitung 202, 322 und 208 des betreffenden Ventils öffnet und schließt. Jede Ausgangsleitung hat eine Rückführleitung 367 bis 369, welche den Ventilkolben mit dem Kolben in Berührung hält, dessen Position durch den an die Wicklung des betreffenden Solenoids angelieferten Strom gesteuert wird. Die Position des Kolbens bestimmt die Strömungsrate des Hydraulikfluids von dem Ventil im Verhältnis zu der Größe des an die Solenoidwicklungen angelieferten Stroms.

Befehls-Kupplungsschlupframpe

In dem Rechnerspeicher sind Daten gespeichert sowie ein Algorithmus, dessen Ausführung einen Befehl zur Ausführung der Schlupfsteuerung erzeugt, und verschiedene veränderliche Größen, die zur Bestimmung der Zeitrate des Wechsels des Schlupfes an der Kupplung und des Kupplungsschlupfes benötigt werden, der beibehalten werden soll, nachdem die Schlupfsteuerung durchgeführt ist. Die Figur 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Drosselklappenwinkel (TAP) des Motors und der Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgedrückt in Bezug auf die Drehzahl der Ausgangsriemenscheibe, von welcher der anfängliche Schlupfbefehl NS unter der Voraussetzung erzeugt wird, daß der gegenwärtige Betriebspunkt oberhalb der Kurve für die Kupplungsbetätigung angeordnet und die Schlupfsteuerung gegenwärtig inaktiv ist, und von welcher der NS-Befehl unter der Voraussetzung beendet wird, daß der gegenwärtige Betriebspunkt unterhalb der Kurve für ein Lösen der Kupplung angeordnet ist und die Schlupfsteuerung gegenwärtig aktiv ist.
Bei einem Getriebe, welches eine Blockierkupplung für den Drehmomentwandler hat, verringern sich der Rechnerschlupf und der Kupplungsschlupf, welches identische Werte sind, über der Zeit, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, bevor die Schlupfsteuerung in Betrieb genommen wird. Eine Schlupfrate, die sich über der Zeit verändert, wird vorzugsweise nahe dem Wandlerkupplungspunkt, wenn die Steuerung eine Wandlerblockierkupplung betätigt, oder zu einem geeigneten Zeitpunkt, wenn diese Steuerung andere Kupplungen betätigt, als eine Funktion des gegenwärtigen Drosselklappenwinkels befohlen. Die Daten der Figur 8 bestimmen eine konstante Zeitrate, bei welcher sich der Schlupf auf der Basis des gegenwärtigen Drosselklappenwinkels verringern soll, der als ein Eingang an den Rechner über die Leitung 178 angeliefert wird. Die Figur 7 zeigt einen unregelmäßigen Abfall des Schlupfes, bevor der Schlupfsteuerungsbefehl NS erscheint, wobei dieser Befehl während der Beschleunigung des Fahrzeuges in Erscheinung tritt. Nachdem das NS-Signal erzeugt worden ist, bestimmt die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung eine befohlene Schlupfrate, und der tatsächliche Schlupf an der Kupplung folgt dem befohlenen Schlupf von dem Beginn des Verfahrens der Schlupfsteuerung an bis zu seiner Beendigung.
Der befohlene Schlupf, der nach der Durchführung der Schlupfsteuerung beibehalten werden soll, wird durch eine Bezugnahme auf die Daten der Figur 10 und das Programm der Figur 9 bestimmt. Der gegenwärtige Drosselklappenwinkel wird zur Bestimmung der entsprechenden Drehzahl für die zu befehlende Eingangsriemenscheibe verwendet. Der Endwert des Schlupfes, bei welchem die Funktion der Schlupframpe endet, wird auf der Basis der befohlenen Drehzahl der Eingangsriemenscheibe bestimmt. Wenn die Drehzahl des Ausgangsteils der Kupplung, wie des Turbinenrades 28 des Wandlers oder der Eingangsriemenscheibe 14, niedrig ist, kann ein Lösen der Kupplung erforderlich sein; in einem Zwischenbereich der befohlenen Drehzahl des Kupplungsausgangsteils kann für den Schlupf ein konstanter Wert erforderlich werden, sodaß die Schwingungen bei dem Einkippen und bei dem Ausrücken durch die schlüpfende Berührung an der Kupplungsfläche gedämpft werden können; bei hoher Drehzahl, bei welcher der Drosselklappenwinkel groß ist, kann der Kupplungsschlupf bei 1-2 U-min beibehalten werden, wobei es sich dabei um einen anfänglichen Schlupfwert handelt, der eine sofortige Betätigung der Kupplung ohne nennenswerte Verzögerung erlaubt.
Die Figur 11 zeigt, daß ein Endwert des befohlenen Schlupfes als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, oder ihrer äquivalenten Drehzahl der Ausgangsriemenscheibe, wiederholt bestimmt werden kann, wenn die Erfahrung mit dem tatsächlichen Antrieb das Auftreten von NVH-Schwingungen bei diskreten Bereichen der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.
Die Komponenten und die Betriebsweise der Schlupfsteuerung, die den befohlenen Schlupf von dem Hydraulikdruck der Blockierkupplung erzeugt, sind nachfolgend unter Hinweis auf die Figuren 4 und 5 beschrieben.

Kupplungsschlupf-Rückkoppelungssteuerung

Die Figur 5 zeigt die Veränderung des VFS-Druckes der Blockierkupplungssteuerung, der durch das Magnetventil 276 in Übereinstimmung mit dem Strom erzeugt wird, der an die Wicklungen des Solenoids 278 durch die Rechnerrückkoppelungssteuerung und die damit verbundene Zustandsschaltung angeliefert wird. Wenn sich das Fahrzeug von einem stehenden Start her zu beschleunigen beginnt, dann ist der Drehmomentwandler unverriegelt, und das Riemen-Riemenscheibensystem wird für einen Betrieb bei der maximalen Untersetzungsposition eingestellt. Während sich die Motordrehzahl erhöht wird ein in dem Rechnerspeicher gespeichertes Programm, welches die befohlene Motordrehzahl auf den Drosselklappenwinkel bezieht, konsultiert, um einen Befehl zu erzeugen, daß der Drehmomentwandler verriegelt wird. Zu dem Zeitpunkt t&sub0;, bevor das Verriegelungssignal vorhanden ist, erzeugen sowohl das Solenoid 360 der Verhältnissteuerung wie auch das VFS-Solenoid 278 der Kupplungssteuerung ihren maximalen Druck, etwa 90 psi. Wenn das Verriegelungssignal erscheint, verringert sich der VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung in der Leitung 208 auf P&sub1; und wird darauf bis t&sub1; gehalten. Es wird dann eine abfallende Druckrampe Pr, deren Neigung in Übereinstimmung mit der Definition der Schlupframpe und der Rückkoppelungssteuerung bestimmt ist, gestartet, um die Kupplung 42 zu betätigen. Die Kupplung ist voll betätigt, wenn der VFS-Druck der Blockierkupplungssteuerung eine Erniedrigung des Solenoidfülldruckes in der Leitung 210 und eine Erhöhung des Blockierkupplungsdruckes in der Leitung 214 bewirkt. Während sich der VFS-Steuerdruck weiter erhöht, bewirkt der Differentialdruck an der Blockierkupplung die Betätigung der Kupplung als eine Funktion des von dem Motor abgeleiteten Drehmoments. Zu dem Zeitpunkt t&sub2; nach der Betätigung der Kupplung 42 wird der VFS-Steuerdruck auf Null abgesenkt oder wird bei einem positiven Druck gehalten.
Die veränderlichen Größen P&sub1;, t&sub1; und t&sub2; sind unabhängige Kalibrierungsveränderliche und sind nicht eine Funktion von einer anderen veränderlichen Größe. Pr und P&sub2; sind Funktionen des abgeleiteten Motorendrehmoments.
Während der Beschleunigungsperiode erhält ein in dem Speicher gespeichertes und für das Rechnerbetriebsprogramm zugängliches Programm der Motorendrehzahl über dem Drosselklappenwinkel den Betrieb des Getriebes bei seinem niedrigsten Antriebsverhältnis. Die befohlene Motordrehzahl kann jedoch nicht erhalten werden, und ein großer Integrationsfehler wird bei der Steuerung der Motordrehzahl erscheinen. Dies könnte in einem Überschwingen und in einer Störung resultieren, wenn der Regler mit der Sättigung zu Ende ist. Um diesen Zustand zu verhindern, muß die Integralverstärkung Ki des Reglers der Motordrehzahl auf Null beibehalten werden, bis während der Blockierungsfolge t&sub2; aufgehört hat.
Das Servoblockdiagramm des Schlupfreglers der Blockierkupplung ist in Figur 4 gezeigt. Wenn während eines Einkippens oder des Zustandes eines harten NVH-Betriebs die Blockierkupplung des Wandlers moduliert wird, um eine kleine Schlupfmenge zu erzeugen, so wird der Unterschied zwischen der Drehzahl des Motors und der Drehzahl der Eingangsriemenscheibe 14 aktiv bei dem Drehmomentwandler, und die harte Wirkung eines dauerhaften Antriebs wird auf ein Minimum gebracht. Die Steuerung der Figur 4 schließt eine berechnete Schlupfrückkoppelung einer äußeren Schleife und eine Druckrückkoppelung einer kleineren Schleife der Blockierkupplung ein, um die Dämpfung zu verbessern und die Bandbreite zu vergrößern.
Wenn die Steuerungsstrategie einen Schlupf der Kupplung fordert, wird der Schlupfbefehl NS, der als Ausgang von dem Rechner 172 erzeugt wird, durch einen Mittelwert-Formfilter 398 hindurchgeleitet, um den Eingangsbefehl zu glätten. Der Ausgang des Formfilters und der tatsächlich berechnete Schlupf NS werden an einem Vergleichspunkt 416 subtrahiert, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal E wird in einem Proportional-Integral-Differential-(PID)-Kompensator 400 fasenkompensiert und dann für eine Verstärkung 402 eingestellt. Der Ausgang des Verstärkereinstellblockes ΔM(K) ist ein Zuwachsfehler-Arbeitskreis, welcher zu dem unmittelbar vorhergehenden Arbeitskreis M(K-1) und zu dem Rückkoppelungssignal Pc' der kleineren Schleife addiert wird. Der gesamte Arbeitskreis M(K) ist ein moduliertes PWM-Signal der Impulsbreite, welches durch einen Butterworth-Ventiltreiberfilter 403 der dritten Ordnung hindurchgeleitet wird, in welcher das modulierte Signal der Impulsbreite in einen Strom i umgewandelt wird, welcher zu dem Arbeitskreis proportional ist.
Der Strom treibt das VFS-Solenoid 278 von veränderlicher Kraft an, dessen Ausgangsdruck Pp proportional zu dem Eingangsstrom ist. Der Ausgangsdruck wirkt auf ein Strömungsverstärkerventil 276, dessen Ausgangsströmungsrate Qc proportional zu dem Eingangspilotdruck ist. Die Strömung ist zu der Blockierkupplung 42 hin ausgerichtet, in welcher der Blockierkupplungsdruck Pc entwickelt wird. Durch eine Vergrößerung des Blockierkupplungsdruckes Pc wird der Schlupf verringert; umgekehrt wird durch eine Verkleinerung des Blockierkupplungsdruckes der Schlupf vergrößert. Der tatsächliche Blockierkupplungsdruck Pc wird mit einem Druckwandler erfaßt, dessen Ausgang durch einen Proportional- Differential-Kompensator 404 und einen Kompensator 406 der Einstellung der Verstärkung hindurchgeleitet wird, um die Bandbreite des Stellorgans und die Dämpfung zu verbessern.
Innerhalb der Kraftübertragung, welche die Motorwelle, das Getriebe, das Differential und die Antriebswellen umfaßt, werden Signale, welche die Drehzahl der Kurbelwelle 12 des Motors und die Drehzahl des Turbinenrades 28 repräsentieren, erzeugt. Das Signal, welches den gegenwärtigen tatsächlichen Schlupf repräsentiert, die Differenz zwischen der gegenwärtigen Drehzahl des Motors und der gegenwärtigen Drehzahl des Turbinenrades, wird bei 412 berechnet, über die Leitung 414 zurückgeführt und mit dem gefilterten Eingangsbefehlssignal an dem Vergleichspunkt 416 verglichen.
Der Fahrmittelwertfilter 398 ist ein Tiefpassfilter erster Ordnung. Die Differenzgleichung, die bei der Software für den PID-Kompensator 400 verwirklicht ist, lautet:
wobei Ne das Fehlersignal ist, f der Ausgang des PID-Kompensators ist, K die gegenwärtige Probe ist, K-1 die unmittelbar vorhergehende Probe ist, K-2 die Probe ist, welche der unmittelbar vorhergehenden Probe vorausging, und Kp, Kd und Ki proportionale, abgeleitete und integrierte Verstärkungen sind.
Der VFS-Ventiltreiber 403 (Butterworth-Filter dritter Ordnung) wandelt die Digitalimpulse des Arbeitskreises in einen Gleichstrom um, dessen Größe proportional zu der Breite des Spannungsimpulssignals M(K) ist.
Die Differenzgleichung des PD-Kompensators 404 lautet:
Pc'(K) = Kd[Pc(K-2Pc(K-1)+Pc(K-2)] (2)
wobei Pc' das Ausgangsdrucksignal der Blockierkupplung und Pc das Eingangsdrucksignal ist.
Ein Solenoid mit veränderlicher Kraft wurde bei dieser Verwirklichung verwendet, jedoch kann das System auch mit den billigeren An/Aus-Solenoiden einer modulierten Impulsbreite verwirklicht werden. Der Innendruckregelkreis vergrößert die Bandbreite und die Dämpfung des Systems, erfordert jedoch einen Druckwandler, um den Kupplungsdruck zu erfassen. Um die Kosten zu verringern, kann die Schaltung ohne die kleinere Schleife verwirklicht werden, indem der PID-Kompensator in geeigneter Weise abgestimmt wird.

Claims

1. System zur Steuerung der Betätigung einer hydraulischen Blockier- oder Rutschkupplung (42) zur Verwendung in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kupplung ein Antriebsteil (38) und ein Abtriebsteil (40) aufweist, die miteinander treibend verbunden und gelöst sind in Übereinstimmung mit einem Signal (i) eines Regelarbeitskreises M(K), der elektrische Signale (12, 28) einschließt, welche die Größe der Drehzahlen der An- und Abtriebsteile (38, 40) der Kupplung (42) ergeben, wobei das Signal (i) des Arbeitskreises an ein erstes Elektromagnetventil (276, 278) angeliefert wird, um einen Blockierdruck (Pc) in der Kupplung (42) zu erzeugen, gekennzeichnet durch Mittel zum Erzeugen des Arbeitskreises M(K) aus einer Summe eines Schlupffehler-ArbeitskreisesΔM(K) und eines vorhergehend berechneten Arbeitskreises M(K-1) weniger einem abgeleiteten Schleifenrückkoppelungssignal (Pc'), wobei der Schlupffehler-ArbeitskreisΔM(K) aus einem gegenwärtig befohlenen Schlupf (Ns) und einem gegenwärtig berechneten Schlupf (Ne) an der Kupplung (42) in Übereinstimmung mit den elektrischen Signalen (12, 28) der Drehzahlen ihrer An- und Abtriebsteile (38, 40) erzeugt wird und wobei das abgeleitete Schleifenrückkoppelungssignal (Pc') die Größe des gegenwärtigen Blockierdruckes (Pc) in der Kupplung (42) ergibt.

2. System nach Anspruch 1, bei welchem der Schlupffehler- Arbeitskreis M(K) durch einen Proportional-Integral- Differential-Kompensator (400) erzeugt wird und bei welchem das Signal (i) des Arbeitskreises durch einen Digitalfilter (402') dritter Ordnung erzeugt wird, dessen Eingang das gegenwärtige Signal des Arbeitskreises mit einer modulierten Impulsbreite ist und das an die Wicklung einer Spule (278) mit veränderlicher Kraft des ersten Elektromagnetventils (276, 278) angeliefert wird, um den Blockierdruck (Pc) in der Kupplung (42) zu regeln.

3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem das abgeleitete Schleifenrückkoppelungssignal (Pc') durch einen Proportional-Differential-(PD)-Kompensator (404) erzeugt wird, der mit dem Ausgang eines Druckwandlers verbunden ist, welcher ein den Blockierdruck (Pc) ergebendes Signal erzeugt, und mit dem Eingang eines Verstärkerregelkompensators (406), der mit den Mitteln zum Erzeugen des gegenwärtigen Arbeitskreises verbunden ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Blockier- oder Rutschkupplung (42) für eine wechselseitig treibende Verbindung und ein Lösen des Pumpenrades (26) und des Turbinenrades (28) eines Drehmomentwandlers (10) in Übereinstimmung mit den relativen Größen eines Wandlerfülldruckes und des Blockierkupplungsdruckes angeordnet ist, wobei das Pumpenrad (26) und das Turbinenrad (28) mit den An- und Abtriebsteilen (38, 40) der Kupplung (42) fest verbunden sind, und wobei eine Einrichtung zum Erzeugen und Regeln des Wandlerfülldruckes eine Hydraulikpumpe (36) aufweist, die mit ihrer Saugseite an den Getriebesumpf und mit ihrer Förderseite (248) über ein Hauptregelventil (244) an das Steuersystem angeschlossen ist zum Regeln des Wandlerfülldruckes in der Wandlerfülldruckleitung (214) in Übereinstimmung mit einem Steuerdruck in einer Steuerdruckleitung (202),

gekennzeichnet durch ein zweites Elektromagnetventil (240, 242), an welches ein erstes elektrisches Befehlssignal (198) angeliefert wird und welches mit einer Quelle (306) eines geregelten Leitungsdruckes verbunden ist, wobei der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung (202) in Übereinstimmung mit dem ersten elektrischen Befehlssignal (198) erzeugt wird.

5. System nach Anspruch 4, bei welchem ein Leitungsverstärkerventil (250) mit der Steuerdruckleitung (202), mit der Förderseite (248) der Pumpe (36) und mit dem Hauptregelventil (244) verbunden ist, um den Steuerdruck in der Steuerdruckleitung (202) an das Hauptregelventil (244) zu liefern, wenn der Steuerdruck in einem zwischen Null und einem ersten vorbestimmten Steuerdruck begrenzten Bereich ist, und um den an das Hautregelventil (244) angelieferten Steuerdruck zu regeln, wenn der Steuerdruck gleich oder größer als der erste vorbestimmte Steuerdruck ist.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem ein zum Blockieren der Kupplung vorgesehenes Steuerventil (274) mit einer Niederdruckquelle (294), mit der Quelle (306) des geregelten Leitungsdruckes und mit dem Innenraum des Drehmomentwandlergehäuses verbunden ist für seine Verbindung mit der Niederdruckquelle (294) in Abhängigkeit von einem Signal für ein Lösen oder für ein Greifen der Kupplung (42).

7. System nach den Ansprüchen 1 und 6, bei welchem der Blockierdruck (Pc) in Übereinstimmung mit einem zweiten elektrischen Befehlsignal (196) erzeugt wird, welches an das mit der Quelle (306) des geregelten Leitungsdruckes angeschlossene erste Elektromagnetventil (276, 278) angeliefert wird.

8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei welchem ein Wandlerregelventil (296) mit der Niederdruckquelle (294), mit der den Wandlerfülldruck erzeugenden Einrichtung (36, 240, 242, 244) und mit dem Innenraum des Drehmomentwandlergehäuses verbunden ist, um die Wandlerfülldruckleitung (214) gegen die Niederdruckquelle (294) in Übereinstimmung mit einem Ansteigen des Blockierdruckes (Pc) in Abhängigkeit von einem Signal zum Greifen der Kupplung (42) zu öffnen.