DE4031631A1 - Steueranordnung fuer automatische kupplung - Google Patents
Steueranordnung fuer automatische kupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für eine auto
matische Kupplung, wobei ein stabiler Betrieb der automa
tischen Kupplung auch bei einer Änderung der Leistung der
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und einer Änderung
der Charakteristiken der Maschine aufgrund von Alterung der
Bauteile gewährleistet ist.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines konventionellen
Schaltgetriebes mit Riementrieb. Dabei sind das Schaltge
triebe mit 2 und ein Riemen mit 2A bezeichnet.
Der Riemen 2A verläuft zwischen einer antriebsseitigen
ortsfesten Riemenscheibe 6 und einer ortsfesten Riemen
scheibe 12 auf der angetriebenen Seite. Eine antriebssei
tige Riemenscheibeneinheit 4 besteht im wesentlichen aus
der antriebsseitigen ortsfesten Riemenscheibe 6 und einer
beweglichen Riemenscheibe 8 auf der angetriebenen Seite.
Eine Riemenscheibeneinheit 10 der angetriebenen Seite be
steht im wesentlichen aus der ortsfesten Riemenscheibe 12
der angetriebenen Seite und einer beweglichen Riemenscheibe
14 der angetriebenen Seite.
Die antriebsseitige ortsfeste Riemenscheibe 6 der antriebs
seitigen Riemenscheibeneinheit 4 ist auf einer Welle 16
montiert. Die antriebsseitige bewegliche Riemenscheibe 8
ist so auf der Welle 16 montiert, daß sie in Axialrichtung
der Welle 16 beweglich, aber nicht drehbar ist.
Die antriebsseitige bewegliche Riemenscheibe 8 und die
bewegliche Riemenscheibe 14 der angetriebenen Seite sind
jeweils mit einem ersten bzw. einem zweiten Gehäuse 18, 20
versehen, so daß sie eine erste bzw. eine zweite Ölkammer
22, 24 bilden.
Eine Schiebevorrichtung 26 wie etwa eine Feder ist in der
zweiten Ölkammer 24 angeordnet und verschiebt das zweite
Gehäuse 20 in Richtung einer Erweiterung der zweiten Öl
kammer 24.
Auf der Welle 16 ist eine Ölpumpe 28 vorgesehen, die mit
der ersten und der zweiten Ölkammer 22, 24 über eine erste
und eine zweite Ölleitung 30 bzw. 32 in Verbindung steht.
Ein Primärdrucksteuerventil 34 ist in der ersten Ölleitung
30 angeordnet. Das Primärdrucksteuerventil 34 ist ein Ge
schwindigkeitsänderungs-Steuerventil zur Steuerung eines
Primärdrucks, der als Antriebswellenscheibendruck bekannt
ist.
Ein Konstantdrucksteuerventil 38, das den Leitungsdruck
(allgemein 5-25 kg/cm2) auf einen Konstantdruck (3-4 kg/cm2)
einstellt, ist über eine dritte Ölleitung 36 mit der ersten
Ölleitung 30 verbunden, die sich in bezug auf das Primär
drucksteuerventil 34 auf der Seite der Ölpumpe 28 befindet.
Das Primärdrucksteuerventil 34 ist ferner mit einem ersten
elektromagnetischen Dreiwegeventil 42 zur Steuerung des
Primärdrucks über eine vierte Ölleitung 40 verbunden.
Ein Zweig der zweiten Ölleitung 32 ist mit einem Zweig
einer siebten Ölleitung 54 über eine fünfte Ölleitung 46
verbunden, und die fünfte Ölleitung 46 ist mit einer
sechsten Ölleitung 48 über ein Leitungsdrucksteuerventil 44
verbunden, das eine Druckentlastungsfunktion hat, um den
Leitungsdruck einzustellen. Das Leitungsdrucksteuerventil
44 ist mit einem zweiten elektromagnetischen Dreiwegeventil
50 zur Steuerung des Leitungsdrucks über die sechste Öllei
tung 48 verbunden.
Die siebte Ölleitung 54 ist mit einer achten Ölleitung 56
über ein Kupplungsdrucksteuerventil 52 zur Steuerung eines
Kupplungsdrucks verbunden. Die achte Ölleitung 56 ist mit
einem dritten elektromagnetischen Dreiwegeventil 58 zur
Steuerung des Kupplungsdrucks verbunden.
Das erste elektromagnetische Dreiwegeventil 42 zur Steue
rung von Kupplungsdruck, das zweite elektromagnetische
Dreiwegeventil 50 zur Steuerung von Kupplungsdruck sowie
das dritte elektromagnetische Dreiwegeventil 58 zur Steue
rung von Kupplungsdruck sind jeweils mit einer neunten Öl
leitung 60 verbunden, und sie sind mit dem Primärdruck
steuerventil 34 bzw. dem Leitungsdrucksteuerventil 44 bzw.
dem Kupplungsdrucksteuerventil 52 verbunden. Ein Ende der
siebten Ölleitung 54 ist mit der zweiten Ölkammer 24 ver
bunden.
Das Kupplungsdrucksteuerventil 52 ist über eine zehnte Öl
leitung 64 mit einer Flüssigkeitskupplung 62 und über eine
elfte Ölleitung 66 mit einem Drucksensor 68 verbunden. Der
Drucksensor 68 nimmt einen Öldruck in der Flüssigkeitskupp
lung 62 auf, und der gemessene Öldruck kann für einen Soll-
Kupplungsdruck genützt werden, wenn der Kupplungsdruck im
Halte- oder Anlaßbetrieb geregelt wird.
Im Fahrbetrieb wird der Kupplungsdruck gleich dem Leitungs
druck. Infolgedessen trägt die Aufnahme des Kupplungsdrucks
zur Steuerung des Leitungsdrucks bei.
Ein Antriebswellendrehzahl-Meßzahnrad 70 ist an der Außen
seite des ersten Gehäuses 18 angeordnet, und eine erste
Drehzahlmeßvorrichtung 72 an der Seite einer Antriebswelle
ist nahe dem Außenumfang des Antriebswellendrehzahl-Meß
zahnrads 70 vorgesehen. Andererseits ist an der Außenseite
des zweiten Gehäuses 20 ein Abtriebswellendrehzahl-Meßzahn
rad 74 vorgesehen, und eine an der Seite einer Abtriebs
welle angeordnete zweite Drehzahlmeßvorrichtung 76 ist nahe
dem Außenumfang des Abtriebswellendrehzahl-Meßzahnrads 74
vorgesehen.
Meßsignale von der ersten und der zweiten Drehzahlmeßvor
richtung 72, 76 werden einer Steuereinheit bzw. ECU 82 zu
geführt, so daß eine Maschinendrehzahl und ein Riemenüber
setzungsverhältnis gewonnen werden können.
Die Flüssigkeitskupplung 62 hat ein Abtriebsübertragungsrad
78, und nahe dem Außenumfang des Abtriebsübertragungsrads
78 ist eine dritte Drehzahlmeßvorrichtung 80 angeordnet,
die die Drehzahl der Abtriebswelle der Endstufe mißt. Die
dritte Drehzahlmeßvorrichtung 80 mißt die Umdrehungen eines
Untersetzungsgetriebes und eines Ausgleichgetriebes, eines
Antriebsmechanismus und der Endstufen-Abtriebswelle, die
direkt mit einem Reifen verbunden ist, so daß eine Fahr
zeuggeschwindigkeit gemessen werden kann. Ferner ist es
möglich, die Umdrehungen vor und hinter der Flüssigkeits
kupplung 62 durch Zusammenwirken der zweiten und der drit
ten Drehzahlmeßeinrichtung 76, 80 zu messen, was zur Mes
sung eines Schlupfwerts in der Kupplung beiträgt.
Die Steuereinheit 82 empfängt ein einem Drosselklappenöff
nungsgrad in einem Vergaser (nicht gezeigt) entsprechendes
Signal und verschiedene Signale, die die Drehzahl der Ma
schine, die Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen be
zeichnen, um dadurch die Einschaltdauer zu ändern, so daß
eine Getriebeschaltsteuerung durchgeführt werden kann. Die
Steuereinheit 82 steuert das Öffnen und Schließen des
ersten elektromagnetischen Dreiwegeventils 42, des Kon
stantdrucksteuerventils 38, des zweiten und des dritten
elektromagnetischen Dreiwegeventils 50, 58 und des Druck
sensors 68.
In die Steuereinheit 82 eingegebene Signale und die Funk
tion der Eingangssignale sind wie folgt:
- 1. Signale zur Erfassung der Stellung eines Schalthebels:
Signale, die jeden der Bereiche P, R, N, D oder L bezeich nen und zur Steuerung des für jeden Bereich erforderlichen Leitungsdrucks, der relativen Einschaltdauer und der Flüs sigkeitskupplung dienen. - 2. Signale, die Öffnungsgrade einer Drosselklappe im Ver
gaser bezeichnen:
Die Signale werden zur Bestimmung von vorher in Programm form eingegebenen Maschinendrehmomenten aus Speichern und zur Bestimmung einer Soll-Maschinendrehzahl oder einer Soll-Einschaltdauer genützt. - 3. Signale zur Erfassung von Leerlaufstellungen im Ver
gaser:
Die Signale werden zur Korrektur eines Vergaser-Drossel klappenöffnungsgradsensors und zur Erhöhung der Steuerge nauigkeit genützt. - 4. Signale, die ein Gaspedal betreffen:
Die Signale werden zum Detektieren der Absichten eines Fahrers auf der Grundlage eines Betätigungszustands des Gaspedals und zur Bestimmung der optimalen Steuerung im Konstantgeschwindigkeitsbetrieb oder beim Anlassen genützt. - 5. Signale einer Bremse:
Die Signale werden zur Erfassung der An- oder Abwesenheit der Betätigung eines Bremspedals und zur Bestimmung der optimalen Steuerung zum Lösen der Kupplung genützt. - 6. Signale, die Optionen des Leistungsbetriebs betreffen:
Die Signale werden für Optionen wie etwa die Änderung des Leistungsverhaltens eines Kraftfahrzeugs z. B. in Richtung eines Sportwagen-Fahrgefühls (oder des Sparbetriebs) ge nützt.
Die Steuereinheit 82 soll ein Meßsignal der Fahrzeugge
schwindigkeit NCO empfangen und das Schaltsteuersystem von
rückführungsloser Steuerung auf Steuerung mit Gegenkopplung
auch im normalen Anlaßbetrieb umschalten, wenn die Fahr
zeuggeschwindigkeit NCO einen vorbestimmten Wert wie etwa
einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Auslösewert NCOTR über
steigt.
In der Flüssigkeitskupplung 62 ist ein Kolben 84 angeord
net, und ferner sind vorgesehen eine ringförmige Feder 86,
eine erste Kupplungsdruckplatte 88, eine Reibscheibe 90,
eine zweite Kupplungsdruckplatte 92, eine Ölwanne 94, ein
Ölfilter 96 und ein Öltemperatursensor 69, der die Tempe
ratur von Drucköl aufnimmt und dessen Ausgangssignal zur
Steuereinheit 82 geliefert wird.
Der Betrieb der konventionellen Steuereinrichtung wird
nachstehend beschrieben.
Bei der riemengetriebenen stufenlosen Schaltanordnung 2
wird die auf der Welle 16 angeordnete Ölpumpe 28 aufgrund
des Betriebs der Welle 16 betätigt, und Öl wird von der
Ölpumpe 28 aus der am Boden der Schaltanordnung 2 befind
lichen Ölwanne 94 durch den Ölfilter 96 gefördert.
Ein Druck von der Ölpumpe 28, d. h. ein Leitungsdruck, wird
vom Leitungsdrucksteuerventil 44 gesteuert. Wenn die Leck
verluste im Leitungsdrucksteuerventil 44, d. h. die aus dem
Leitungsdrucksteuerventil 44 austretende Ölmenge, groß ist,
wird der Leitungsdruck niedrig. Wenn die Menge dagegen
klein ist, wird der Leitungsdruck hoch.
Das Leitungsdrucksteuerventil 44 hat Drehzahlregelcharak
teristiken, wobei der Leitungsdruck in drei Stufen geändert
wird, nämlich einem vollständigen Niedrigzustand, einem
vollständigen Überlaufzustand und einem Verhältnisfixier
zustand. Der Betrieb des Leitungsdrucksteuerventils 44 wird
auch durch das zweite elektromagnetische Dreiwegeventil 50
gesteuert, und das Leitungsdrucksteuerventil 44 wird ent
sprechend der Betätigung des zweiten elektromagnetischen
Dreiwegeventils 50 betätigt.
Das zweite elektromagnetische Dreiwegeventil 50 wird mit
einer relativen Einschaltdauer konstanter Frequenz ge
steuert. Das heißt, ein Zustand mit einer relativen Einschalt
dauer von 0% bedeutet, daß das zweite elektromagnetische
Dreiwegeventil 50 überhaupt nicht betätigt ist, wobei die
Ausgangsseite mit der Atmosphäre verbunden und der Auslaß
öldruck Null ist. Ein Zustand mit einer relativen Ein
schaltdauer von 100% bedeutet, daß das zweite elektroma
gnetische Dreiwegeventil 50 so betätigt ist, daß die Aus
laßseite gegenüber der Atmosphäre gesperrt ist und der
Druck des elektromagnetischen Ventils 50 gleich dem eines
Steuerdrucks, d. h. der maximale Auslaßöldruck wird. Der
Öldruck wird durch die relative Einschaltdauer geändert.
Infolgedessen ist die Charakteristik des zweiten elektro
magnetischen Dreiwegeventils 50 im wesentlichen linear, und
es ist möglich, das Leitungsdrucksteuerventil 44 in analo
ger Weise zu betätigen, so daß die relative Einschaltdauer
des zweiten elektromagnetischen Dreiwegeventils 50 in ge
wünschter Weise geändert wird, um dadurch den Leitungsdruck
zu steuern.
Das zweite elektromagnetische Dreiwegeventil 50 wird von
der Steuereinheit 82 gesteuert. Der zum Schalten genützte
Primärdruck wird von dem Primärdrucksteuerventil 34 ge
steuert, das umfassend von dem ersten elektromagnetischen
Dreiwegeventil 42 in gleicher Weise wie das Leitungsdruck
ventil 44 gesteuert wird.
Das erste elektromagnetische Dreiwegeventil 42 dient der
Verbindung des Primärdrucks mit dem Leitungsdruck oder der
Verbindung des Primärdrucks mit dem Atmosphärendruck.
Ferner hat es die Funktion, das Riemenübersetzungsverhält
nis in den vollständigen Schnellgangzustand zu schalten,
indem der Primärdruck mit dem Leitungsdruck in Verbindung
gebracht wird, oder in den vollständigen Niedrigzustand zu
schalten, indem der Primärdruck mit dem Atmosphärendruck in
Verbindung gebracht wird.
Andererseits steuert das Kupplungsdrucksteuerventil 52 den
Kupplungsdruck, und wenn der höchste Kupplungsdruck benö
tigt wird, verbindet es das System mit der Leitungsdruck
seite, und wenn der niedrigste Kupplungsdruck benötigt
wird, verbindet es das System mit der Atmosphärendruck
seite.
Das Kupplungsdrucksteuerventil 52 wird umfassend von dem
dritten elektromagnetischen Dreiwegeventil 58 in gleicher
Weise wie das Leitungsdrucksteuerventil 44 und das Primär
drucksteuerventil 34 gesteuert, so daß keine erneute Be
schreibung erfolgt.
Der Kupplungsdruck wird bereichsmäßig vom niedrigsten Atmo
sphärendruck (Null) zum höchsten Leitungsdruck geändert.
Zur Steuerung des Kupplungsdrucks gibt es die vier fol
genden Grundmuster:
Die Stellung eines Schalthebels entspricht N oder P, wobei
die Kupplung vollständig ausgerückt ist und der Kupplungs
druck den niedrigsten Pegel (Null) hat.
Die Stellung des Schalthebels entspricht D, L oder R, was
einen Niederdruckpegel bedeutet, wenn beispielsweise der
Fahrer nicht ohne Betätigung eines Drosselhebels fahren
will oder wenn er beim Fahren mit Konstantgeschwindigkeit
die Geschwindigkeit durch Trennen des Motordrehmoments ver
ringert. In diesem Fall ist die Kupplung nicht vollständig,
sondern nur leicht eingerückt.
Dieser entspricht einem Zustand, in dem das Fahrzeug gerade
angelassen oder die Kupplung nach dem Lösen wieder einge
rückt wird. In diesem Zustand hat der Kupplungsdruck einen
geeigneten Pegel, so daß die Maschine nicht stoßweise läuft
und ein geeignetes Maschinendrehmoment (Kupplungs-Antriebs
drehmoment) erzeugt wird, damit das Fahrzeug gleichmäßig
betrieben werden kann.
Das Fahrzeug befindet sich in einem normalen Konstantge
schwindigkeitszustand, und die Kupplung ist vollständig
eingerückt. Der Kupplungsdruck wird auf hohem Pegel gehal
ten, so daß er in bezug auf ein hohes Maschinendrehmoment
ausreichend beständig ist.
Von den Grundmustern wird der Neutralbetrieb (1) von einem
Schaltventil (nicht gezeigt) durchgeführt, das in Verbin
dung mit Schaltvorgängen betätigbar ist, und die übrigen
Grundmuster (2, 3) und (4) werden durch die Steuerung der
relativen Einschaltdauer des ersten bis dritten elektro
magnetischen Dreiwegeventils 42, 50, 58 über die Steuer
einheit 82 durchgeführt. Insbesondere im Fahrbetrieb (4)
wird die siebte Ölleitung 54 mit der zehnten Ölleitung 64
über das Kupplungssteuerventil 52 in Verbindung gebracht,
um dadurch den Höchstdruck zu erzeugen, wodurch der Kupp
lungsdruck gleich dem Leitungsdruck wird.
Das Primärdrucksteuerventil 34, das Leitungsdrucksteuer
ventil 44 und das Kupplungsdrucksteuerventil 52 werden
jeweils von Auslaßöldrücken des ersten bis dritten elektro
magnetischen Dreiwegeventils 42, 50 und 58 gesteuert. Ein
Öldruck zur Steuerung des ersten bis dritten elektromagne
tischen Dreiwegeventils 42, 50, 58 ist ein Konstantöldruck,
der an einem Konstantdrucksteuerventil 38 erzeugt wird. Der
Steueröldruck ist niedriger als der Leitungsdruck, er lie
fert aber einen stabilen Konstantdruck. Ferner gewährlei
stet der Steueröldruck einen stabilen Betrieb des Primär
drucksteuerventils 34, des Leitungsdrucksteuerventils 44
und des Kupplungsdrucksteuerventils 52.
Nachstehend wird die elektronische Steuerung der konven
tionellen riemengetriebenen stufenlosen Schaltanordnung 2
beschrieben. Der Betrieb der riemengetriebenen stufenlosen
Schaltanordnung 2 wird durch Öldruck gesteuert, wobei eine
Riemenhaltefunktion, ein Leitungsdruck zur geeigneten Dreh
momentübertragung, ein Primärdruck zum Ändern eines Schalt
übersetzungsverhältnisses und ein Kupplungsdruck zum siche
ren Einrücken der Kupplung jeweils auf der Basis von Be
fehlen von der Steuereinheit 82 gegeben sind.
Das Blockschaltbild von Fig. 5 zeigt den internen Aufbau
der Steuereinheit 82, die ein Rückkopplungs- und ein Mit
kopplungssystem aufweist. In Fig. 5 ist die Steuer-Ein
schaltdauer für einen Schaltvorgang 0% im Anlaßbetrieb.
Bei der Steuerung des Leitungsdrucks wird in einem Soll-
Leitungsdruckbestimmungsteil 111 ein Soll-Leitungsdruck in
Abhängigkeit von einem Drosselklappenöffnunggrad R
bestimmt, und das Ausgangssignal des Soll-Leitungsdruck
bestimmungsteils 111 wird einem Verzögerungsfilter 112
erster Ordnung zugeführt, in dem der Soll-Leitungsdruckwert
einer Verzögerung erster Ordnung unterworfen wird. Das
Ausgangssignal des Verzögerungsfilters 112 erster Ordnung
wird einem Druck/Einschaltdauer-Umsetzer 113 zugeführt, an
dem eine dem bestimmten Soll-Druckwert entsprechende Ein
schaltdauer und eine Leitungsdrucksteuerungs-Einschaltdauer
ausgegeben werden. Dies ist eine kurze Erläuterung des Rück
kopplungssteuersystems für die Maschinendrehzahl.
Nachstehend folgt die Beschreibung einer Kupplungdruck
steuerungs-Einschaltdauer im Mitkopplungssteuersystem. Bei
der Steuerung des Kupplungsdrucks wird in einem Soll-Ma
schinendrehzahlbestimmungsteil 103 eine Soll-Maschinendreh
zahl in Abhängigkeit von einem Drosselklappenöffnungsgrad
R bestimmt; das Signal des Soll-Maschinendrehzahlbestimmungs
teils 103 wird durch ein Verzögerungsfilter 104 erster Ord
nung geschickt, in dem eine Verzögerung erster Ordnung
durchgeführt wird, und das Ausgangssignal des Verzögerungs
filters 104 erster Ordnung wird einem Subtrahierer 105 zu
geführt. In diesem erfolgt eine Subtraktion des Ausgangs
signals des Verzögerungsfilters 104 erster Ordnung von
einer Ist-Maschinendrehzahl Ne unter Bildung einer Diffe
renz bzw. eines Fehlers, der einem PI-Regler 106 zugeführt
wird. Der PI-Regler 106 empfängt das Ausgangssignal des
Subtrahierers 105, d. h. die Differenz zwischen der Soll-
Maschinendrehzahl und der Ist-Maschinendrehzahl Ne, und
führt Proportional- und Integral-Rechenschritte aus. Als
Resultat dieser Rechenschritte wird ein Ausgangssignal des
PI-Reglers 106 als Soll-Druckkorrekturwert einem Subtra
hierer 107 zugeführt.
Andererseits wird in einer Mitkopplungsschleife ein momen
taner Soll-Kupplungsdruck in einem Mitkopplungswertbestim
mungsteil 101 in Abhängigkeit von einem Drosselklappenöff
nungsgrad R bestimmt, und der momentane Soll-Kupplungs
druckwert wird in einem Verzögerungsfilter 102 erster Ord
nung einer Verzögerung erster Ordnung unterzogen, und das
Ausgangssignal des Filters 102 wird dem Subtrahierer 107
zugeführt. Der Subtrahierer 107 führt Subtraktionsopera
tionen des momentanen Soll-Kupplungsdrucks vom Soll-Druck
korrekturwert aus, so daß der momentane Soll-Kupplungsdruck
durch den Soll-Druckkorrekturwert korrigiert wird, und der
korrigierte Wert wird als neuer Soll-Kupplungsdruck einem
Subtrahierer 108 zugeführt. Der Subtrahierer 108 subtra
hiert den Soll-Kupplungsdruckwert von einem Ist-Kupplungs
druckwert Pc unter Gewinnung einer Differenz, und die Dif
ferenz wird einem PID-Regler 109 zugeführt.
Der PID-Regler 109 führt Proportional-, Differential- und
Integral-Rechenoperationen aus, und das Resultat wird einem
Subtrahierer 110 zugeführt. Dieser subtrahiert das Aus
gangssignal des PID-Reglers 109 von einem Offset-Einschalt
dauerwert unter Bildung einer Differenz als Kupplungsdruck
steuerungs-Einschaltdauer, die als Stellgröße behandelt
wird.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem
Drosselklappenöffnunggrad und einer Soll-Maschinendrehzahl
im Soll-Maschinendrehzahlbestimmungsteil 103 zeigt.
Der Mitkopplungswertbestimmungsteil 101 liefert einen Kupp
lungsdruck, der ein Maschinendrehmoment übertragen kann,
das einer Soll-Maschinendrehzahl entspricht, die durch
einen Drosselklappenöffnungsgrad R bestimmt ist.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das durch Addition von Soll-Ma
schinendrehzahlkurven zu einem Motorkennliniendiagramm
erstellt ist, wodurch eine Soll-Maschinendrehzahl entspre
chend einem Drosselklappenöffnungsgrad und ein Maschinen-
Nenndrehmoment Ten entsprechend der Soll-Maschinendrehzahl
gebildet werden können.
Im Mitkopplungswertbestimmungsteil 101 kann ein Mitkopp
lungswert durch die folgenden Schritte gebildet werden:
Drosselklappenöffnungsgrad - Soll-Maschinendrehzahl -
Maschinen-Nenndrehmoment - erforderliches Kupplungsüber
tragungsdrehmoment - Umsetzung des Kupplungsdrucks gemäß
Fig. 8, Fig. 7 (dieses Diagramm zeigt eine Beziehung des
Kupplungsöldrucks zum Kupplungsübertragungsdrehmoment) und
Fig. 9 (dieses Diagramm zeigt eine Beziehung zwischen dem
Drosselklappenöffnungsgrad und dem Mitkopplungswert).
Bei der vorstehend angegebenen konventionellen riemenge
triebenen Schaltanordnung tritt der folgende Nachteil auf.
Die Kennlinien einer Brennkraftmaschine ändern sich infolge
der Betriebs- und Umgebungsbedingungen und einer zeitlichen
Änderung der Bauelemente in Richtung einer Verungleichmä
ßigung. Ferner ändert sich die Leistung einer Brennkraft
maschine in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen von Zu
behörteilen und elektrischen Verbrauchern. Außerdem tritt
eine Änderung und Streuung von Kupplungsöldruck/Übertra
gungsdrehmoment-Verläufen entsprechend Fig. 7 auf. Wenn ein
Fehler in einem Mitkopplungswert (einem momentanen Soll-
Kupplungsdruck) aus den oben beschriebenen Gründen groß
wird, ist ein durch die Rückführungsschleife gebildeter
Korrekturwert unzureichend (der Korrekturwert ist begrenzt,
da es eine Obergrenze der Regelverstärkung der Rückkopp
lungsschleife und nicht der Stabilität der Rückkopplungs
schleife gibt), so daß eine zeitliche Verzögerung auftritt.
Infolgedessen tritt infolge einer Verzögerung beim Ein
rücken der Kupplung entweder eine Erhöhung der Maschinen
drehzahl auf, oder es resultiert ein Stoß beim Einrücken,
weil das Einrücken der Kupplung zu schnell erfolgt, so daß
ein unangenehmes Fahrgefühl für den Fahrer resultiert.
Schlimmstenfalls wird die Maschine abgestellt.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Steuer
anordnung für eine automatische Kupplung, bei der Ungleich
mäßigkeiten verschiedener Charakteristiken sowie eine Ab
weichung des Mitkopplungswerts infolge von Schwankungen
beseitigt sind und ferner eine einfache Steuerung erleich
tert wird, ohne daß die Vorteile einer Mitkopplungsregelung
beeinträchtigt werden, wobei eine Regelverzögerung und das
Auftreten von Schwingungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine
Steuereinrichtung für eine automatische Kupplung, die um
faßt: ein Primärdrucksteuerventil zur Steuerung eines Primär
drucks in einer Flüssigkeitskupplung, ein Leitungsdruck
steuerventil zur Steuerung eines Leitungsdrucks in der
Flüssigkeitskupplung, ein Kupplungsdrucksteuerventil zur
Steuerung eines Kupplungsdrucks in der Flüssigkeitskupplung
sowie ein erstes, zweites und drittes elektromagnetisches
Ventil zur Steuerung des Primärdrucksteuerventils bzw. des
Leitungsdrucksteuerventils bzw. des Kupplungsdrucksteuerven
tils, und eine Steuereinheit, die das erste, zweite und
dritte elektromagnetische Ventil steuert und eine Rückfüh
rungsregelung der Maschinendrehzahl zum dritten elektroma
gnetischen Ventil durchführt und durch Lernen eines Rück
kopplungswerts der Maschinendrehzahl bis zum letzten Mal
gewonnene Lernwerte speichert und eine Kupplungsdruck
steuerungs-Einschaltdauer des dritten elektromagnetischen
Ventils durch Korrektur eines Mitkopplungswerts mit dem
Lernwert ändert.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Steuereinheit mit einem Rück- und einem
Mitkopplungssystem, wobei diese Steuereinheit
in der Steueranordnung für eine automatische
Kupplung nach der Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 ein Diagramm, das das obige Ausführungsbei
spiel erläutert und Daten beim Anlassen für
den Fall zeigt, daß ein Mitkopplungswert in
nerhalb eines geeigneten Bereichs liegt;
Fig. 3 ein Diagramm, das das obige Ausführungsbei
spiel erläutert und ein Beispiel von Daten
beim Anlassen für den Fall zeigt, daß der
Mitkopplungswert zu groß wird;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer riemengetriebenen
stufenlosen Schaltanordnung in einer konven
tionellen Steueranordnung für eine automati
sche Kupplung;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit mit
Rück- und Mitkopplungssystem, die für die
riemengetriebene stufenlose Schaltanordnung
nach Fig. 4 verwendet wird;
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Rück- und des
Mitkopplungssystems nach Fig. 5, wobei eine
Beziehung des Drosselklappenöffnungsgrads zu
einer Soll-Maschinendrehzahl gezeigt ist;
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung des Rück- und des
Mitkopplungssystems nach Fig. 5, wobei eine
Beziehung zwischen dem Kupplungsöldruck und
dem Kupplungsübertragungsdrehmoment gezeigt
ist;
Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung des Rück- und des
Mitkopplungssystems nach Fig. 5, wobei eine
Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl und
dem Maschinendrehmoment gezeigt ist; und
Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung des Rück- und des
Mitkopplungssystems nach Fig. 5, wobei eine
Beziehung zwischen dem Drosselklappenöffnungs
grad und dem Mitkopplungswert gezeigt ist.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile durchweg mit gleichen
Bezugszeichen versehen; Fig. 1 ist ein Blockschaltbild
eines Rück- und eines Mitkopplungssystems in einer Steuer
einheit, die für die Steueranordnung einer automatischen
Kupplung gemäß der Erfindung verwendet wird.
Das wesentliche Merkmal des Ausführungsbeispiels von Fig. 1
besteht darin, daß ein Addierer 115 und ein Lernwertbestim
mungsteil 114 zusätzlich zu der Ausbildung nach Fig. 5 vor
gesehen sind. Der Lernwertbestimmungsteil 115 speichert
Werte bzw. Daten, die durch Lernen von Rückkopplungswerten
der Maschinendrehzahl bis zum letzten Mal erhalten und für
jeden Drosselklappenöffnungsgrad klassifiziert sind. Die
Lernwerte sollen vom Addierer 115 ausgegeben werden.
Der Addierer 115 addiert das Ausgangssignal des Lernwert
bestimmungsteils 114 mit dem Ausgangssignal des Mitkopp
lungswertbestimmungsteils 101, und der durch die Addition
gebildete Wert wird dem Verzögerungsfilter 102 erster Ord
nung zugeführt. Der übrige Aufbau entspricht Fig. 5.
In der gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuereinheit
bildet der Lernwertbestimmungsteil 114 die Rückkopplungs
werte der Drehzahl während einer Zeitdauer vom Beginn der
Steuerung bis zu dem Zeitpunkt nach einer vorbestimmten
Zeitdauer für jeden Drosselklappenöffnungsgrad R und
speichert die so durch Lernen gebildeten Werte.
Die Fig. 2 und 3 zeigen, wie ein Lernwert gebildet wird.
Dabei wird ein vom PI-Regler 106 in einer Lernzeitdauer
ausgegebener Druckkorrekturwert als Lernwert angenommen,
der jedem der Drosselklappenöffnungsgrade zum Lernzeitpunkt
entspricht, und ein gewichteter Mittelwert zwischen dem
neuesten Lernwert und den Lernwerten, die bis zum letzten
Zeitpunkt gebildet wurden, wird gebildet und als neuer
Lernwert genützt. Der beim letzten Mal gebildete Lernwert
wird dem Addierer 115 zugeführt, in dem der Lernwert zu dem
Mitkopplungswert addiert wird. Der resultierende Wert wird
im Verzögerungsfilter 102 erster Ordnung gefiltert. Dann
wird das Ausgangssignal des Verzögerungsfilters 102 erster
Ordnung dem Subtrahierer 107 zugeführt, in dem eine Diffe
renz bzw. ein Fehler zwischen dem Ausgangssignal des Ver
zögerungsfilters 102 erster Ordnung und dem Ausgangssignal
des PI-Reglers 106 gebildet wird. Der Fehlerwert ist ein
Korrekturwert des Mitkopplungswerts zu diesem Zeitpunkt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel von Daten beim Anlassen in dem
Fall, daß der Mitkopplungswert innerhalb eines geeigneten
Bereichs liegt, wobei Fig. 2(a) eine zeitliche Beziehung
eines Drosselklappenöffnungsgrads, Fig. 2(b) eine zeitliche
Beziehung des Kupplungsdrucks, Fig. 2(c) eine zeitliche
Beziehung der Maschinendrehzahl und Fig. 2(d) eine zeit
liche Beziehung der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.
Das Diagramm von Fig. 3 zeigt ein Beispiel von Daten beim
Anlassen in dem Fall, daß der Mitkopplungswert aus irgend
einem Grund zu groß wird, wobei Fig. 3(a) eine zeitliche
Beziehung des Drosselklappenöffnungsgrads, Fig. 3(b) eine
zeitliche Beziehung des Kupplungsdrucks, Fig. 3(c) eine
zeitliche Beziehung der Maschinendrehzahl und Fig. 3(d)
eine zeitliche Beziehung der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.
Als alternatives Verfahren der Bildung eines Lernwerts kann
anstelle des Druckkorrekturwerts ein Wert eines Integra
tionselements im PI-Regler 106 genützt werden.
Die oben erwähnte Lernzeitdauer ist zwar eine vorbestimmte
Zeitdauer nach dem Beginn des Anlaßbetriebs, sie kann aber
auch als eine solche Zeitdauer bestimmt werden, in der der
Fehler zwischen der Soll- und der Ist-Maschinendrehzahl
innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt.
Ferner können die Lernwertdaten nicht nur zu einem einzigen
Zeitpunkt beim Anlaßbetrieb, sondern auch mehrmals beim
Anlaßbetrieb gebildet werden.
Als eine Bedingung zur Bildung des Lernwerts kann zu der
Bedingung des Drosselklappenöffnungsgrads die Öltemperatur
hinzugefügt werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ferner
als Lernwert der letzte Rückkopplungswert genützt. Als
Lernwert kann aber auch ein Anteil des Rückkopplungswerts
beim letzten Mal des Mitkopplungswerts genützt werden. In
diesem Fall wird anstelle des Addierers 115 ein Multipli
zierer verwendet.
Es reicht aus, daß der PID-Regler 109 und der PI-Regler 106
von Fig. 1 jeweils die Rückführungsregelung durchführen.
Sie sind jedoch für die Erfindung nicht unbedingt wesent
lich.
Gemäß der Erfindung wird also ein Resultat einer Rückkopp
lungsregelung als Lernwert gebildet, und ein Mitkopplungs
wert wird mit dem Lernwert korrigiert. Infolgedessen kann
eine Abweichung des Mitkopplungswerts aufgrund von Ände
rungen und Streuvorgängen verschiedener Charakteristiken
eliminiert werden, ohne daß die Vorteile der Mitkopplungs
regelung, durch die eine Steuerverzögerung und Schwingungen
vermieden werden, beeinträchtigt werden, und eine Steuerung
hoher Güte kann in einfacher und kostengünstiger Weise er
reicht werden.
Claims (3)
1. Steueranordnung für automatische Kupplung, umfassend ein
Primärdrucksteuerventil (34) zur Steuerung eines Primär
drucks in einer Flüssigkeitskupplung (62), ein Leitungs
drucksteuerventil (44) zur Steuerung eines Leitungsdrucks
in der Flüssigkeitskupplung (62), ein Kupplungsdrucksteuer
ventil (52) zur Steuerung eines Kupplungsdrucks in der
Flüssigkeitskupplung (62) sowie ein erstes, zweites und
drittes elektromagnetisches Ventil (42, 50, 58) zur Steue
rung des Primärdrucksteuerventils (34) bzw. des Leitungs
drucksteuerventils (44) bzw. des Kupplungsdrucksteuerven
tils (52),
gekennzeichnet durch
eine Steuereinheit, die das erste, zweite und dritte
elektromagnetische Ventil (42, 50, 58) steuert und eine
Rückführungsregelung der Maschinendrehzahl zum dritten
elektromagnetischen Ventil (58) durchführt und durch Lernen
eines Rückkopplungswerts der Maschinendrehzahl bis zum
letzten Mal gewonnene Lernwerte speichert und eine Kupp
lungsdrucksteuerungs-Einschaltdauer des dritten elektro
magnetischen Ventils (58) durch Korrektur eines Mitkopp
lungswerts mit dem Lernwert ändert.
2. Steueranordnung für automatische Kupplung nach Anspruch
1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit einen Lernwertbestimmungsteil, in
dem durch Lernen von Rückkopplungswerten der Maschinendreh
zahl bis zum letzten Mal gebildete Werte bestimmt werden,
und einen Addierer (115) aufweist, der das Ausgangssignal
des Lernwertbestimmungsteils (114) und das Ausgangssignal
eines Mitkopplungswertbestimmungsteils (101) addiert.
3. Steueranordnung für automatische Kupplung nach Anspruch
2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Verzögerungsfilter (102) erster Ordnung vorge
sehen ist und das Ausgangssignal des Addierers (115) mit
der Verzögerungsfunktion erster Ordnung verarbeitet.
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