DE3786367T2

DE3786367T2 - Fahrzeugkupplungssteuersystem.

Info

Publication number: DE3786367T2
Application number: DE87303631T
Authority: DE
Inventors: Hiroya Ohkumo; Ryuzo Sakakiyama
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1986-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2007-04-25
Also published as: EP0243195A2; JP2652370B2; JPS62251249A; EP0243195B1; US4848544A; DE3786367D1; EP0243195A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine elektromagnetische Kupplung für ein automatisches Getriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Fahrzeug, das mit einem stufenlos verstellbaren Riemengetriebe mit einer elektromagnetischen Kupplung versehen ist, ist in der gattungsgleichen EP-A-151038 offenbart. Die elektromagnetische Kupplung wird von einem Steuersystem gesteuert, um verschiedene Betriebszustände, wie den Anfahrzustand eines Kraftfahrzeuges, Rücksetzzustand, Schleppzustand und Kupplungseinrastzustand, zu ermöglichen. Einer der Betriebszustände wird entsprechend einer Stellung eines Wählhebels und den Fahrbedingungen ausgewählt, um die elektromagnetische Kupplung zu steuern.
Im Schleppzustand fließt ein kleiner Kupplungsstrom in der Spule der elektromagnetischen Kupplung, wenn das Gaspedal in einem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich losgelassen ist, wodurch ein kleines Schleppdrehmoment auf ein Abtriebsglied der Kupplung übertragen wird, um das Eingriffsspiel im Getriebe zu reduzieren. Außerdem wird das Anlaßdrehmoment zum Antreiben des Abtriebsgliedes beim Anfahren oder Wiederbeschleunigen des Fahrzeugs bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, und folglich wird die Leistung des Motors durch das Getriebe richtig auf die Antriebsräder übertragen, so daß das Fahrzeug gleichmäßig angefahren oder erneut beschleunigt werden kann.
In einem stufenlos verstellbaren Riemengetriebe erhöht sich jedoch das Anlaßdrehmoment zum Wiederbeschleunigen entsprechend dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit. In dem System nach dem zuvor beschriebenen Stand der Technik ist das Schleppdrehmoment ungeachtet der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant. Außerdem wird das Schleppdrehmoment bei der Wiederbeschleunigung nicht effektiv auf das Getriebe übertragen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein System zur Steuerung einer Kupplung zu schaffen, in dem das Schleppdrehmoment in Übereinstimmung mit dem erwünschten Anlaßdrehmoment im Übertragungssystem während des Fahrens bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten gesteuert wird.
Erfindungsgemäß wurde ein System zur Steuerung des Schleppdrehmoments einer Kraftfahrzeugkupplung entsprechend Anspruch 1 geschaffen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung für ein Kraftfahrzeug ist;
Figuren 2a und 2b ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinheit zeigen;
Fig. 3 ein Schaubild ist, das Bereiche verschiedener Betriebszustände zeigt;
Fig. 4a ein Blockdiagramm eines Hauptteiles des erfindungsgemäßen Systems ist;
Fig. 4b ein Schaubild ist, das eine Veränderung des Schleppstromes zeigt;
Fig. 5 ein Schaubild ist, das die Schleppstromcharakteristik zeigt.
Gemäß Fig. 1 ist eine Kurbelwelle 10 eines Motors 1 funktionell mit einer elektromagnetischen Magnetpulverkupplung 2 verbunden, um die Leistung des Motors 1 durch einen Gangwähler 3 auf ein stufenlos verstellbares automatisches Riemengetriebe 4 zu übertragen. Die Ausgangsleistung des Riemengetriebes 4 wird durch eine Abtriebswelle 13, ein Paar Vorgelege 5, eine Vorgelegewelle 6 und ein Differential 7 auf die Achsen 8 der Fahrzeugantriebsräder übertragen.
Die elektromagnetische Magnetpulverkupplung 2 umfaßt ein mit der Kurbelwelle 10 des Motors 1 verbundenes, ringförmiges Antriebsglied 2a, ein an einer Antriebswelle 11 des Getriebes 4 befestigtes Abtriebsglied 2b und eine in dem Abtriebsglied 2b vorgesehene Magnetisierungsspule 2c. Das Pulver aus magnetischem Material ist in einer Spalte zwischen dem Antriebsglied 2a und dem Abtriebsglied 2b vorgesehen. Wenn die Magnetisierungsspule 2c durch den Kupplungsstrom erregt wurde, ist das Abtriebsglied 2b magnetisiert, um einen durch das Antriebsglied 2a führenden Magnetfluß zu erzeugen. Das Magnetpulver wird durch den Magnetfluß in dem Spalt zusammengedrängt und das Abtriebsglied 2b mit dem Antriebsglied 2a durch das Pulver in Eingriff gebracht. Andererseits sind das Antriebs- und Abtriebsglied 2a und 2b voneinander getrennt, wenn der Kupplungsstrom unterbrochen ist.
Der Gangwähler 3 ist in dem Riemengetriebe 4 zwischen der Antriebswelle 11 und einer Getriebehauptwelle 12 vorgesehen. Der Gangwähler 3 ist mit einer aus Zahnrädern, Nabe und Muffe bestehenden Synchronisiereinrichtung zur Verbindung der Antriebswelle 11 mit der Getriebehauptwelle 12 versehen, um wahlweise eine Fahrstellung (D-Bereich) und eine Rückwärts- Fahrstellung (R-Bereich) vorzusehen.
Das stufenlos verstellbare automatische Riemengetriebe 4 besitzt die Getriebehauptwelle 12 und die Abtriebswelle 13, die parallel zur Getriebehauptwelle 12 vorgesehen ist. Eine mit einem Hydraulikzylinder 14a versehene Antriebsscheibe 14 ist an der Getriebehauptwelle 12 befestigt. Eine mit einem Hydraulikzylinder 15a versehene Abtriebsscheibe 15 ist an der Abtriebswelle 13 befestigt. Ein Antriebsriemen 16 ist mit der Antriebsscheibe 14 und der Abtriebsscheibe 15 in Eingriff. Die Hydraulikzylinder 14a und 15a stehen mit einer Ölhydrauliksteuerschaltung 17 in Verbindung. Die Hydrauliksteuerschaltung 17 ist auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die Drosselklappenstellung reaktionsfähig, um die Menge des den Zylindern 14a und 15a zugeführten Öls zu steuern. Die Scheiben 14 und 15 werden durch Druckkräfte der Zylinder betrieben, so daß der Laufdurchmesser des Riemens 16 veränderlich ist, um das Übersetzungsverhältnis stufenlos zu verändern.
Ein elektronisches Steuersystem für die Kupplung 2 und das Riemengetriebe 4 hat einen Motordrehzahlsensor 19 und rotierende Drehzahlsensoren 21 und 22 zum Messen der Drehzahlen der Antriebsscheibe 14 bzw. der Abtriebsscheibe 15. Ein Starterklappenschalter 24 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn eine Starterklappe des Motors 1 geschlossen ist und ein Klimaanlagenschalter 23 erzeugt ein Ausgangssignal beim Betrieb einer Klimaanlage. Ein mit dem Gangwähler 3 verbundener Wählhebel 25 ist mit einem Wählhebelstellungssensor 26 zum Erfassen einer Fahrstellung D und einer Rückfahrstellung R versehen. Ein Gaspedalschalter 28 ist zum Erfassen der Niederdrückstellung eines Gaspedals 27 vorgesehen, außerdem ist ein Drosselklappenstellungssensor 29 vorgesehen.
Die Ausgangssignale der Sensoren und die Impulse der Schalter werden in einer elektronischen Steuereinheit 20 verwendet, die ein Kupplungsstromsteuersignal an die Kupplung 2, ein Steuersignal zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses (i) und ein Leitungsdrucksteuersignal an die Steuerschaltung 17 erzeugt.
Entsprechend den Fig. 2a und 2b, die die Steuereinheit 20 aus Fig. 1 zeigen, wird einer Einheit 30 zum Steuern der Übersetzungsverhältnis-Drehz ahländerung ein Antriebsscheibendrehzahlsignal Np des Sensors 21, ein Abtriebsscheibendrehzahlsignal Ns des Sensors 22 und ein Drosselklappenstellungssignal θ des Sensors 29 zugeführt, um ein von einer gewünschten Übersetzungverhältnis-Drehzahländerung di/dt abhängiges Übersetzungsverhältnissteuersignal zu erzeugen. Einer Leitungsdrucksteuereinheit 31 wird ein Motordrehzahlsignal Ne des Sensors 19, ein Drosselklappenstellungssignal θ des Sensors 29 und das aktuelle Übersetzungs-Drehzahl-Verhältnissignal i (Ns/Np) der Einneit 30 zum Steuern der Übersetzungsverhältnis-Drehzahländerung zugeführt, um das von einem erwünschten Leitungsdruck abhängige Leitungsdrucksteuersignal zu erzeugen. Diese Steuersignale werden der Steuerschaltung 17 zugeführt, um das Übersetzungsverhältnis und den Leitungsdruck des Getriebes 4 zu steuern.
Einer Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 wird das Motordrehzahlsignal Ne des Sensors 19 und das Fahrstellungssignal des Wählhebelstellungssensors 26 zugeführt. Wenn die Motordrehzahl Ne unterhalb von 300 U/min oder der Wählhebel 25 in einer Neutralstellung (N-bereich) oder einer Parkstellung (P-Bereich) ist, erzeugt die Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 ein Rücksetzsignal, das an eine Ausgangssignalentscheidungseinheit 33 gegeben wird, so daß ein kleiner Rückstrom in der Kupplung 2 fließt, um die Kupplung ganz auszurücken.
Einer Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand werden Signale von der Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 und dem Gaspedalschalter 28 sowie das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V vom Abtriebsscheibendrehzahlsensor 22 zugeführt, um Fahrzustände, wie den Anfahrzustand zu bestimmen und Ausgangssignale zu erzeugen. Die Ausgangssignale werden einer Einheit 35 zum Festsetzen des Anfahrzustandes, einer Einheit 36 zum Festsetzen des Schleppzustandes und einer - Einheit 37 zum Festsetzen des Kupplungseinrastzustandes zugeführt.
Die Einheit 35 zum Festsetzen des Anfahrzustandes bestimmt den Kupplungsstrom der Anfahrcharakteristik, die bei normalem Start von der Motordrehzahl Ne oder vom Schließen des Starterklappenschalters 24 oder des Klimaanlagenschalters 23 abhängt. Die Anfahrcharakteristik wird durch Signale des Drosselklappenöffnungsgrades θ, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Fahrstellung des D-Bereichs und R-Bereichs korrigiert.
Die Einheit 36 zum Festsetzten des Schleppzustandes bestimmt einen kleinen Schleppstrom, wenn in jeder Fahrstellung das Gaspedal 27 bei einer niedrigen Geschwindigkeit losgelassen wird, um ein Schleppdrehmoment für die Kupplung 2 zur Reduktion des im Getriebe gebildeten Spieles und zum gleichmäßigen Anfahren des Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen.
Die Einheit 37 zum Festsetzen des Kupplungseinrastzustandes bestimmt einen Einraststrom als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Drosselklappenöffnungsgrad θ in jeder Fahrstellung zum vollständigen Einrücken der Kupplung 2. Die Ausgangssignale der Einheiten 35, 36 und 37 werden einer Ausgangssignalentscheidungseinheit 33 zugeführt, um den Kupplungsstrom zu steuern. Ein Bereich für jeden Zustand ist in Fig. 3 gezeigt.
Entsprechend Fig. 4a ist die Einheit 36 zum Festsetzen des Schleppzustandes mit einer Schleppzustandsentscheidungseinheit 40 versehen, der Ausgangssignale des Drosselklappenöffnungsgrades θ, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der R-Bereich- und D-Bereich-Fahrzustände und der Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand zugeführt werden. Die Schleppstromentscheidungseinheit 40 bestimmt, daß das Fahrzeug im Schleppzustand ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit V&sub3; oder V&sub4; ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und führt einer Einheit 41 zum Festsetzen des Kupplungsstromes ein Schleppzustandsentscheidungssignal zu.
Die Einheit 36 zum Festsetzen des Schleppzustandes ist weiterhin mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungseinheit 43 versehen, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit V zugeführt wird. Im D-Bereich ermittelt die Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungseinheit 43 eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit V&sub2; ist, so daß ein Schleppstromsignal an die Einheit 41 zum Festsetzen des Kupplungsstromes zu leiten ist. Die Einheit 41 zum Festsetzen des Kupplungsstromes erzeugt selektiv ein vom Schleppstromzustandsentscheidungssignal der Einheit 40 abhängendes Signal für einen Nullstrom Io und ein Signal für einen Schleppstrom Id in Übereinstimmung mit dem Schleppstromsignal. Eines der beiden Signale wird über eine Ausgangssignaleinheit 42 einer Ausgangssignalentscheidungseinheit 33 zugeführt. Wie in Fig. 4b gezeigt ist, ist der Schleppstrom Id als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V in Abhängigkeit vom Anlaßdrehmoment des Getriebes bestimmt. Der Schleppstrom wächst nämlich mit dem Abfallen der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Einheit 41 zum Festsetzen des Kupplungsstromes beinhaltet eine mit Fig. 4b übereinstimmende Funktionsgrafik und liefert den Schleppstrom Id entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die Arbeitsweise des Systems wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5, die eine Kupplungsstromcharakteristik zeigt, beschrieben.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Loslassen des Gaspedals im D-Bereich niedriger als die Geschwindigkeit V&sub4; wird, entscheidet die Schleppstromeintscheidungseinheit 40, daß das Fahrzeug im Schleppzustand ist. Folglich fällt der Einraststrom IL auf einen Nullstrom Io, um die Kupplung 2 aus zurücken. Wenn das Fahrzeug weiter auf eine Geschwindigkeit unterhalb V&sub2; verlangsamt wird, fließt in der Spule 2c der Schleppstrom Id, der in der Stromentscheidungseinheit 41 infolge des Ausgangssignals der Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungseinheit 43 ausgewählt wurde. Der Schleppstroin Id steigt entsprechend der Geschwindigkeitsabnahme an, um so ein dem Anlaßdrehmoment entsprechendes Schleppdrehmoment zu erhalten. Auf diese Weise ist das Anlaßdrehmoment bei der Wiederbeschleunigung durch das Schleppdrehmoment bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeit einschließlich Null kompensiert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als die Geschwindigkeit V&sub2; ist. Somit kann das Fahrzeug beim erneuten Niederdrücken des Gaspedals gleichmäßig wiederbeschleunigt werden.
In der oben beschriebenen Ausführung erreicht das Schleppdrehmoment ein Maximum, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist. Falls das Schleppdrehmoment die Summe an Eigenverlust des Getriebesystems, wie zum Beispiel Reibung und Lauf- Widerstand des Fahrzeugs, überschreitet, beginnt das Fahrzeug zu kriechen. Demzufolge muß das Fahrzeug durch Treten des Bremspedals gebremst werden, um es zum Stillstand zu bringen.
Um diese Schwierigkeit zu verhindern, sind eine Einheit 44 zur Ermittlung des Fahrzeugstillstands und eine Einheit 45 zur Bestimmung eines schwachen Kupplungsstromes vorgesehen. Stellt die Einheit 44 zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes fest, daß das Fahrzeug steht, reduziert die Einheit 45 zur Bestimmung eines schwachen Kupplungsstromes den Schleppstrom auf einen vorbestimmten Wert (Im), wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Auf diese Weise kann das Kriechen des Fahrzeuges vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung kann neben der elektromagnetischen Kupplung selbstverständlich für andere automatische Kupplungen verwendet werden.
Aus den obigen Ausführungen wird verständlich, daß die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem für eine Kupplung vorsieht, in dem das Kupplungsdrehmoment im Schleppzustand in Übereinstimmung mit dem Anlaßdrehmoment in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit richtig gesteuert wird. Auf diese Weise kann das Fahrzeug gleichmäßig erneut beschleunigt werden, während es im Schleppzustand bleibt.

Claims

1. System zur Steuerung des Schleppdrehmoments einer Kraftfahrzeugkupplung mit:

einem ersten Sensormittel (28) zum Erzeugen eines Freigabesignals, wenn das Gaspedal losgelassen ist;

einem zweiten Sensormittel (22) zum Erzeugen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals;

einem dritten Sensormittel (43) zum Ermitteln, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als eine vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit (V2) ist, und zum Erzeugen eines Niedriggeschwindigkeitssignals und eines Schleppstomsignals, um ein Schleppdrehmoment auf ein Abtriebsglied der Kupplung aufzubringen;

gekennzeichnet durch

auf das Freigabesignal und das Niedriggeschwindigkeitssignal ansprechende Steuerungsmittel (41, 44, 45) zum Erzeugen eines Schleppstromsignals und damit Festsetzen eines Schleppdrehmoments in der Kupplung, das sich entgegengesetzt zur Fahrzeuggeschwindigkeit ändert,

und dadurch, daß

das Schleppsignal und damit das Schleppdrehmoment auf eine vorbestimmte geringe Größe reduziert wird, wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, so daß das Fahrzeug gleichmäßig unterhalb der niedrigen Geschwindigkeit erneut beschleunigt werden kann.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine elektromagnetische Kupplung ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem Mittel (44) zum Ermitteln des Stillstands aufweist, um das Drehmoment bei einer vorbestimmten Größe zu reduzieren, wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, um so Verschleiß zu verhindern.