DE4042114A1

DE4042114A1 - Elektronisch gesteuertes automatikschaltgetriebe

Info

Publication number: DE4042114A1
Application number: DE4042114A
Authority: DE
Inventors: Yasunobu Ito; Yasuo Mizuno
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2010-12-29
Also published as: US5133230A; JPH03199762A; JP3042848B2; DE4042114B4

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes Automatikschaltgetriebe, insbesondere eine Hydrauliksteuerung eines Hydrauliksteuersystems zur Verbesserung des Schaltverhaltens des Automatikschaltgetriebes beim Schalten.

Bei bekannten Automatikschaltgetrieben wird ein Systemdruck, wie z. B. der Öldruck zu den Schaltelementen des Automatikschaltgetriebes, wie Kupplungen oder Bremsen, entsprechend der Drosselklappenöffnung, dem Übersetzungsverhältnis und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt.

Da der Öldruck während des Schaltvorgangs etwa konstant ist, ist es schwierig, das Schaltverhalten zu verbessern.

Fig. 10 zeigt ein Diagramm mit Schaltmerkmalen eines Beispiels, bei dem der Öldruck derart eingestellt wird, daß das Schaltverhalten so gut wie möglich gesteuert wird, während die Haltbarkeit der bekannten Eingriffselemente aufrechterhalten wird.

Wie in Fig. 10 mit (a) gekennzeichnet, entscheidet die elektronische Steuereinrichtung ein Hochschalten vom ersten zum zweiten Gang entsprechend den Eingangsparametern, wie der Drosselklappenöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und schaltet ein Signal an das Schalt-Solenoid vom ersten zu dem zweiten Gang, um so das Hochschalten zu erreichen. Wie in (b) dargestellt, wird gleichzeitig der Systemdruck des Schaltgetriebes von dem für den ersten Gang zu dem für den zweiten Gang geschaltet. Weiterhin steigt der Eingriffsdruck, wie mit (c) gekennzeichnet, um den Schaltvorgang zu beginnen. Wie in (d) ersichtlich, fällt die Schaltgetriebe- Eingangsdrehzahl (=Motordrehzahl) ab Schaltbeginn und steigt ab Schaltende. Fig. 10 (e) macht deutlich, daß sich andererseits das Ausgangswellendrehmoment während des Schaltens ändert. Die mit a und b in Fig. 10 (e) gekennzeichneten Drehmomentschwankungen zu Beginn des Schaltvorgangs (z. B. zu Beginn des Eingriffs von Schaltelementen) und dessen Ende haben eine Verschlechterung des Schaltverhaltens zur Folge.

Um die zuvor genannten Drehzahlschwankungen zu verringern, ist es deshalb bekannt, den Öldruck zu den Schaltelementen zu senken, wie es nachstehend erläutert wird.

Fig. 11 zeigt ein Diagramm mit Schaltmerkmalen eines Beispiels, bei dem der eingestellte Öldruck gesenkt wird, um das Schaltverhalten zu verbessern.

Wie in Fig. 11 mit (b) ähnlich zu Fig. 10 gezeigt, wird der Systemdruck von dem zuvor erwähnten Systemdruck für den zweiten Gang gesenkt (der Eingriffsdruck ändert sich langsam, wie in Fig. 11 (c) gezeigt, und die Schaltgetriebe- Eingangsdrehzahl ändert sich, wie in (d) gezeigt). Darauf werden die Ausgangswellendrehzahlschwankungen zu Beginn und am Ende des Schaltvorganges verringert, um das Schaltverhalten zu verbessern. Wie in (e) deutlich gemacht, wird jedoch die Schaltzeitdauer t_S2 wesentlich verlängert. Das bedeutet, daß die Dauer des Schlupfes der Eingriffselemente, wie der Kupplungen oder Bremsen, verlängert wird, wodurch sich die Haltbarkeit der Eingriffselemente in nachteiliger Weise verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Automatikschaltgetriebe eines elektronisch geregelten Typs zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die zuvor genannten Probleme zu beseitigen und das Schaltverhalten zu verbessern, ohne die Haltbarkeit der Eingriffselemente, wie z. B. der Kupplung und der Bremsen, zu verschlechtern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Mit einer erfindungsgemäßen Struktur, wie bislang beschrieben, kann eine feine hydraulische Steuerung durch Steuern des Hydrauliksteuer-Solenoids entsprechend der Schaltsituationen beim Betrieb eines Automatikschaltgetriebes erfolgen, um den Öldruck in mehreren Stufen zu ändern, nachdem das Schaltsignal ausgegeben wurde.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm mit der gesamten Systemstruktur eines elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebes nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2 ein Diagramm mit der Hydraulikschaltung des elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebes,

Fig. 3 ein schematisches Diagramm mit dem elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebe,

Fig. 4 eine Tabelle mit den Betriebsarten des Automatikschaltgetriebes,

Fig. 5 ein Diagramm mit den Schaltmerkmalen des elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebes,

Fig. 6 ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Systemdrucksteuerung,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm der Systemdrucksteuerung,

Fig. 8 eine Tabelle gespeicherter Daten der Gänge gegenüber der Drosselklappenöffnung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 9 ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Zeiteinteilung der Schaltentscheidung und

Fig. 10 und 11 Diagramme mit den Schaltmerkmalen des Standes der Technik.

Fig. 1 zeigt eine Systemstruktur mit einem Schaltgetriebe- Eingangsdrehzahlsensor 1, einem Schaltgetriebe- Ausgangsdrehzahlsensor 2, einem Drosselklappenstellungssensor 3 (im folgenden mit "Drosselklappensensor" abgekürzt), elektronische Steuerungseinrichtungen 4, einem Drehzahlsensoreingangssignalkonverter 5, der mit dem Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahlsensor 1 verbunden ist, einem Drehzahlsensoreingangssignalkonverter 6, der mit dem Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahlsensor 2 verbunden ist, einem Drosselklappensensoreingangssignalkonverter 7, der mit dem Drosselklappensensor 3 verbunden ist, einer CPU 8 mit einem Speicher und einem Zeitgeber, einem ersten Solenoid-Antrieb 9, einem zweiten Solenoid-Antrieb 10 und einem linearen Solenoid-Antrieb 11.

Gemäß Fig. 2 weist eine Hydraulikschaltung einen Drehmomentkonverter 31, Rückschlagventile 32 und 28, einen Kühler 33, ein Kühlernebenschlußventil 34, ein Absperrückschlagventil 35, ein Absperr-Solenoid 19 (z. B. ein viertes Solenoid), ein Absperrmodulationsventil 37, ein Sekundärventil 27, ein Primärventil 26, ein Drucksicherheitsventil 25, eine Ölpumpe 42, ein Solenoid- Modulatorventil 24, ein lineares Solenoid-Ventil 23, ein Akkumulatorsteuerventil 45, B₂-Akkumulatoren 46 und 47, C₂- Akkumulatoren 48 und 49, C₃-Akkumulatoren 50 und 51, B₁- Akkumulatoren 53 und 54, ein 2-3-Schaltventil 55, ein zweites Solenoid-Ventil 18 mit einem zweiten Schalt-Solenoid 13, ein Niedrigmodulatorventil 59, ein B₁-Arbeitsfolgeventil 60, ein Leerlauf-Steuerventil 61, ein manuell betätigbares Ventil 64, ein 1-2-Schaltventil 65, ein erstes Solenoid-Ventil 17 mit einem ersten Schalt-Solenoid 12 und ein 3-4-Schaltventil 67auf.

Das erfindungsgemäße Automatikschaltgetriebe hat den in Fig. 3 gezeigten Schaltmechanismus und weist die in Fig. 4 dargestellten Betriebsarten auf.

Im folgenden wird eine Hydraulikschaltung mit einem linearen Systemdrucksteuer-Solenoid 22 gemäß Fig. 1 beschrieben. Die Hydraulikschaltung weist einen Kupplungs- und Bremsen- Servomechanismus (nicht dargestellt) zum Einkuppeln oder Freigeben bestimmter Elemente des Schaltmechanismus' und ein Primärventil 26 zum Einstellen des Systemdrucks zu dem Hydraulikservomechanismus auf, um eine Verbindung mit einem Steuerdruck von dem linearen Solenoid-Ventil 23 bereitzustellen. Als Antwort zu dem von dem linearen Solenoid-Antrieb 11 kommenden Signal betätigt das lineare Solenoid 22 des linearen Solenoid-Ventils 23 das Primärventil 26 in Abhängigkeit von den Systemdruckdaten, um den Öldruck zu den bestimmten Elementen zu steuern.

Fig. 7 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels einer solchen Systemdrucksteuerung, und Fig. 8 ist eine Tabelle gespeicherter Daten der Gänge gegenüber der Drosselklappenöffnung, die in einem Speicher gespeichert werden.

Die in Fig. 8 dargestellten Daten (A) und (B) bestehen aus 1 Byte und sind darin gespeichert durch Teilen von 0 bis 150% in 16 Schritten. Wie weiterhin in Fig. 7 gezeigt, kann der Öldruck entsprechend den Schaltsituationen, nachdem das Schaltsignal ausgegeben wurde, fein eingestellt werden, durch Multiplizieren eines Referenz-Öldrucks P_L mit den Daten von 0 bis 150%.

Die Öldrucksteuerung in dem erfindungsgemäßen elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebe wird im folgenden am Beispiel des Hochschaltens vom ersten zum zweiten Gang erläutert.

Wie in Fig. 5 mit (a) gekennzeichnet, entscheidet die elektronische Steuereinrichtung 4 (wie in Fig. 1) das Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang auf der Basis der Daten der Drosselklappenöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit und schaltet das Signal zu den Schalt-Solenoiden vom ersten Gang zum zweiten Gang, um das Hochschalten herbeizuführen. Gleichzeitig wird der Systemdruck vom ersten zum zweiten Gang geschaltet, wie in Fig. 5 (b) dargestellt. Nach T₀ Sekunden ab dem Schaltvorgang wird der Systemdruck auf vermindert (z. B. auf den Schaltbeginnsystemdruck), um die Wechselbeanspruchung im Augenblick des Schaltbeginns zu vermindern. Dieser Systemdruck wird gehalten, bis der Schaltbeginn entsprechend der Schaltgetriebs-Eingangsdrehzahl vollzogen wird, wie in Fig. 5 (c) gezeigt.

Die Zeit T₀ wird hier verwendet, um eine Verlängerung der Zeitdauer von der Ausgabe des Schaltsignals bis zum Beginn des Schaltvorganges zu verhindern, und wird auf T₀ = Os gestellt, wenn nicht anders erforderlich.

Weiterhin, um die Zeitdauer des Schaltvorganges von der Schaltbeginnentscheidung bis zum Ende des Schaltvorgangs zu verkürzen und die Übertragungseigenschaft der Eingriffselemente zu erhalten, wird der Systemdruck auf einen höheren Wert geändert und gehalten (z. B. ein Schaltsystemdruck höher als der Wert für den zweiten Gang, jedoch niedriger als der Wert für den ersten Gang).

Um die Wechselbeanspruchungen am Ende des Schaltvorganges zu verringern, wird der Systemdruck auf einen niedrigeren Wert geändert und für eine Zeitdauer T₁ (z. B. T₁ = 1 s) ab der Schaltendentscheidung gehalten. Nach T₁ Sekunden von der Schaltendeentscheidung wird weiterhin der Systemdruck auf den Wert für den zweiten Gang geändert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahl und der Öldruck zu den Eingriffselementen, wie in (d) und (e) gezeigt, geändert. Insbesondere werden die zu Beginn und am Ende des Schaltvorganges auftretenden Ausgangsdrehmomentschwankungen geebnet, wie mit a′ und b′ verdeutlicht, so daß die Wechselbeanspruchungen beim Schalten verringert werden.

Nach dem Schalten des Schaltsignals werden demzufolge drei neue Öldrücke für das Schalten derart eingestellt, daß die Öldrucksteuer-Solenide gesteuert werden. Daraus folgt, daß die Öldrucksteuerung fein ausgeführt werden kann, um das Schaltverhalten zu verbessern, ohne das Übertragungsverhalten der Eingriffselemente einzuschränken.

Die Entscheidungen, den Schaltvorgang zu beginnen und zu beenden, werden erfindungsgemäß auf der Basis der Übersetzungsverhältnisse vor und nach dem Schaltvorgang und der von dem Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahlsensor bestimmten Drehzahl durchgeführt, wenn die von dem Schaltgetriebe- Eingangsdrehzahlsensor erhaltene Drehzahl die folgenden errechneten Werte erreicht:

Schaltbeginn-Entscheidung: Nis K₁×i₁×N₀ und
Schaltende-Entscheidung: Nie K₂×i₂×N₀, wobei
Ni: Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahl (Umdrehungen pro min),
K₁: Konstante (z. B. 0,8),
i₁: Übersetzungsverhältnis vor dem Schalten,
N₀: Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahl (Umdrehungen pro min),
K₂: Konstante (z. B. 1,1) und
i₂: Übersetzungsverhältnis vor dem Schalten.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend in Verbindung mit dem Systemdrucksteuerfluß gemäß Fig. 6 beschrieben.

Als erstes wird im Schritt entschieden, ob das Schaltsignal ausgegeben wurde oder nicht. Wenn JA, wird ein Schalt- Kennungszeichen im Schritt gesetzt, und der T₀-Zeitgeber wird im Schritt gestartet. Wenn NEIN, wenn also das Schaltsignal nicht ausgegeben wurde, wird im Schritt entschieden, ob das Automatikschaltgetriebe geschaltet wird oder nicht. Wenn JA, wird im Schritt entschieden, ob die Zeit T₀ abgelaufen ist oder nicht. Wenn JA, wird ein Systemdruckauswahl-Kennungszeichen im Schritt zum Schalten gesetzt. Wenn NEIN, wenn also die Zeit T₀ nicht abgelaufen ist, wird im Schritt entschieden, ob der Schaltvorgang begonnen werden soll oder nicht. Wenn JA, wird das Systemdruckauswahl-Kennungszeichen im Schritt zum Schalten gesetzt. Wenn NEIN, wenn also mit dem Schaltvorgang nicht begonnen wird, wird im Schritt entschieden, ob der Schaltvorgang beendet ist oder nicht. Wenn JA, wird das Systemdruckauswahl-Kennungszeichen im Schritt für das Ende des Schaltvorganges gesetzt und der T₁-Zeitgeber im Schritt gestartet. Wenn NEIN, wenn der Schaltvorgang nicht beendet ist, wird im Schritt entschieden, ob die Zeit T₁ abgelaufen ist oder nicht. Wenn JA, wird das Systemdruckauswahl-Kennungszeichen im Schritt für den stabilen Zustand gesetzt und das Kennungszeichen im Schritt aufgehoben. Wenn NEIN, wenn also die Zeit T₁ nicht abgelaufen ist, wird im Schritt entschieden, ob geschaltet wird oder nicht. Wenn JA, wird im Schritt entschieden, ob das Schalten ein Hochschalten ist oder nicht. Wenn JA, wird jede der zwei Arten von Daten (A) und (B) im Schritt auf der Basis der Schaltrichtung und der Drosselklappenöffnung ausgewählt. Als nächstes wird der Systemdruck P_L im Schritt auf der Basis der vorliegenden Übersetzung und Drosselklappenöffnung eingestellt. Weiterhin wird im Schritt entschieden, ob der Systemdruck für den Beginn des Schaltens ist, im Schritt wird entschieden, ob der Systemdruck für das Ende des Schaltens ist oder nicht, und im Schritt , ob der Systemdruck zum Schalten ist oder nicht. Entsprechend der jeweiligen Entscheidungsergebnisse, wird der Systemdruck in den Schritten , und auf die individuell gesetzten Werte gesteuert.

Nachfolgend wird ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Zeiteinteilung des Schaltens gemäß Fig. 9 beschrieben.

Erstens wird im Schritt entschieden, ob das Schaltsignal bereits ausgegeben wurde oder nicht. Wenn JA, wird die Eingangsdrehzahl NI′ im Schritt auf der Basis der Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahl von dem Schaltgetriebe- Ausgangsdrehzahlsensor und des Übersetzungsverhältnisses vor dem Schalten berechnet. Als nächstes wird im Schritt entschieden, ob (Ni′-Ni)/Ni′ 0,1 gilt oder nicht. Wenn JA, wird das Schaltbeginn-Kennungszeichen im Schritt gesetzt. Nachfolgend wird im Schritt entschieden, ob das Schalten bereits begonnen wurde oder nicht. Wenn JA, wird die Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahl Ni′′ im Schritt auf der Basis der Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses nach dem Schalten berechnet. Als nächstes wird im Schritt entschieden, ob (Ni′′-Ni)/Ni′′ 0,1 gilt oder nicht. Wenn JA, wird das Schaltende-Kennungszeichen im Schritt gesetzt.

In der zuvor erläuterten Ausführungsform werden die Systemdrucksteuereinrichtungen durch die linearen Solenoide dargestellt, die eine elektromagnetische Einrichtung zum Erzeugen einer Druckkraft proportional zu einem zur Verfügung gestellten Strom und eine Ventileinrichtung mit einer durch die elektromagnetische Einrichtung angetriebenen Spule aufweisen. Es kann jedoch das lineare Solenoid durch einen anderen Aktuator ersetzt werden. Das kann ein Solenoid-Ventil, wie ein Leistungs-Solenoid, sein, das in der Lage ist, ein Signal bei einem willkürlichen Öldruck durch Wiederholen seines AN/AUS-Zustands für eine bestimmte Frequenz auszugeben.

Claims

1. Ein Automatikschaltgetriebe eines elektronisch gesteuerten Typs mit:
einer Öldruckquelle (42),
einem Systemdruckstellventil (26) zum Stellen eines Ausgangsöldrucks der Öldruckquelle (42) zu einem Systemdruck,
einer Systemdrucksteuereinrichtung (22, 23) zum Senden eines Öldrucksignals zum Ändern des Systemdrucks zu dem Systemdruckstellventil (26) als Antwort auf ein elektrisches Signal,
einen Drehzahlsensor (1, 2) zum Erkennen des Beginns und des Endes eines Schaltvorgangs und
einer Einrichtung (4) zum schrittweisen Ändern des elektrischen Signals zu der Systemdrucksteuereinrichtungen in einem offenen Steuerkreis derart, daß es Abschnitten des Schaltvorganges, mit mindestens einem Beginn-, End- und Zwischenabschnitt, entspricht.

2. Automatikschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemdrucksteuereinrichtung (22, 23) ein lineares Solenoid (22) mit einer elektromagnetischen Einrichtung zum Erzeugen einer Druckkraft proportional zu einem zur Verfügung gestellten Strom und eine Ventileinrichtung mit einer durch die elektromagnetische Einrichtung angetriebenen Spule aufweist.

3. Automatikschaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (1, 2) einen Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahlensensor (2) und einen Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahlensensor (1) derart aufweist, daß ein Schaltungsvorgangsbeginn bzw. ein -ende auf der Basis von Übersetzungsverhältnissen vor bzw. nach dem Schaltvorgang bzw. der Drehzahl des Schaltgetriebe- Ausgangsdrehzahlsensors (2) entschieden wird, wenn die Drehzahl des Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahlsensors (1) die folgenden Werte erreicht:
Schaltbeginn-Entscheidung: Nis K₁×i₁×N₀ und
Schaltende-Entscheidung: Nie K₂×i₂×N₀, wobei
Ni: Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahl (Umdrehungen pro min),
K₁: Konstante,
i₁: Übersetzungsverhältnis vor dem Schalten,
N₀: Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahl (Umdrehungen pro min),
K₂: Konstante und
i₂: Übersetzungsverhältnis vor dem Schalten.

4. Automatikschaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante K₁ den Wert 0,8 besitzt.

5. Automatikschaltgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante K₂ den Wert 1,1 besitzt.