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Die
Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes Automatikschaltgetriebe,
insbesondere eine Hydrauliksteuerung eines Hydrauliksteuersystems zur
Verbesserung des Schaltverhaltens des Automatikschaltgetriebes beim
Schalten.
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Die
EP 02 30 101 B1 betrifft
ein Verfahren zum Korrigieren der Steuerung eines Automatikgetriebes
mit einer fluidbetätigten
Drehmoment-Beaufschlagungseinrichtung, welcher Fluid entsprechend einem
vorbestimmten Druckablaufplan zugeführt wird. Während der Gangwechseldurchführungsphase
wird das Steuersystem adaptiv korrigiert, indem auf der Basis der Änderung
des Verhältnisses
von Eingangs- zu Ausgangsdrehzahl des Getriebes und der für das Erreichen
bestimmter Werte des Drehzahlverhältnis-Fortschrittes gemessenen
Zeit der vorbestimmte Druckablaufplan (welcher auf einem Referenz-Zeitintervall
beruht) nachgestellt wird. Dabei wird der Druck erhöht, wenn
ein gemessenes Zeitintervall beträchtlich länger als ein Referenz-Zeitintervall ist,
und herabgesetzt, wenn das gemessene Zeitintervall beträchtlich
kürzer
als ein Referenz-Zeitintervall ist.
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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.
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Da
der öldruck
während
des Schaltvorganges etwa konstant ist, ist es schwierig, das Schaltverhalten
zu verbessern.
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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.
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Wie
in 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. 10(e) macht deutlich, daß sich andererseits
das Ausgangswellendrehmoment während
des Schaltens ändert.
Die mit a und b in 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.
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Um
die zuvor genannten Drehzahlschwankungen zu verringern, ist es deshalb
bekannt, den Öldruck
zu den Schaltelementen zu senken, wie es nachstehend erläutert wird.
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11 zeigt ein Diagramm mit
Schaltmerkmalen eines Beispiels, bei dem der eingestellte Öldruck gesenkt
wird, um das Schaltverhalten zu verbessern.
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Wie
in 11 mit (b) ähnlich zu 10 gezeigt, wird der Systemdruck
von dem zuvor erwähnten
Systemdruck für
den zweiten Gang gesenkt (der Eingriffsdruck ändert sich langsam, wie in 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
tS2 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.
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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 Kupplungen und der Bremsen, zu verschlechtern.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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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.
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Die
Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Diagramm mit der gesamten Systemstruktur eines elektronisch gesteuerten
Automatikschaltgetriebes nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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2 ein Diagramm mit der Hydraulikschaltung
des elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebes,
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3 ein
schematisches Diagramm mit dem elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebe,
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4 eine
Tabelle mit den Betriebsarten des Automatikgetriebes,
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5 ein
Diagramm mit den Schaltmerkmalen des elektronisch gesteuerten Automatikschaltgetriebes,
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6 ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Systemdrucksteuerung,
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7 ein
Zeitdiagramm der Systemdrucksteuerung,
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8 eine
Tabelle gespeicherter Daten der Gänge gegenüber der Drosselklappenöffnung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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9 ein
Flußdiagramm
einer erfindungsgemäßen Zeiteinteilung
der Schaltentscheidung und
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10 und 11 Diagramme
mit den Schaltmerkmalen des Standes der Technik.
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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.
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Gemäß 2 weist eine Hydraulikschaltung einen
Drehmomentkonverter 31, Rückschlagventile 32 und 38,
einen Kühler 33,
ein Kühlernebenschlußventil 34,
ein Absperrückschlagventil 35,
ein Absperr-Solenoid 19 (z.B. ein viertes Solenoid), ein
Absperrmodulatorventil 37, ein Sekundärventil 27, ein Systemdruckstellventil
bzw. Primärventil 26,
ein Drucksicherheitsventil 25, eine Öldruckquelle bzw. Ölpumpe 42,
ein Solenoid-Modulatorventil 24, eine Systemdrucksteuereinrichtung
bzw. 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 67 auf.
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Das
erfindungsgemäße Automatikschaltgetriebe
hat den in 3 gezeigten Schaltmechanismus
und weist die in 4 dargestellten Betriebsarten
auf.
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Im
folgenden wird eine Hydraulikschaltung mit einem linearen Systemdrucksteuer-Solenoid 22 gemäß 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.
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7 zeigt
ein Zeitdiagramm eines Beispiels einer solchen Systemdrucksteuerung,
und 8 ist eine Tabelle gespeicherter Daten der Gänge gegenüber der
Drosselklappenöffnung,
die in einem Speicher gespeichert werden.
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Die
in 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 7 gezeigt,
kann der Öldruck
entsprechend den Schaltsituationen, nachdem das Schaltsignal ausgegeben
wurde, fein eingestellt werden, durch Multiplizieren eines Referenz-Öldrucks
PL mit den Daten von 0 bis 150 %.
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Die Öldrucksteuerung
in dem erfindungsgemäßen elektronisch
gesteuerten Automatikschaltgetriebe wird im folgenden am Beispiel
des Hochschaltens vom ersten zum zweiten Gang erläutert.
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Wie
in 5 mit (a) gekennzeichnet, entscheidet die elektronische
Steuereinrichtung 4 (wie in 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 5(b) dargestellt. Nach T0 Sekunden ab dem Schaltvorgang, wird der
Systemdruck auf 1 vermindert (z.B. auf den Schaltbeginnsystemdruck),
um die Wechselbeanspruchung im Augenblick des Schaltbeginns zu vermindern.
Dieser Systemdruck 1 wird gehalten, bis der Schaltbeginn
entsprechend der Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahl vollzogen wird,
wie in 5(c) gezeigt.
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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 =
0s gestellt, wenn nicht anders erforderlich.
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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 2 geändert
und gehalten (z.B. ein Schaltsystemdruck höher als der Wert für den zweiten
Gang, jedoch niedriger als der Wert für den ersten Gang).
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Um
die Wechselbeanspruchungen am Ende des Schaltvorganges zu verringern,
wird der Systemdruck auf einen niedrigeren Wert 3 gändert und
für eine
Zeitdauer T1 (z.B. T1 =
1s) ab der Schaltendeentscheidung gehalten. Nach T1 Sekunden
von der Schaltendeentscheidung wird weiterhin der Systemdruck auf
den Wert für
den zweiten Gang geändert. Zu
diesem Zeitpunkt werden die Schaltgetreibe-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.
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Nach
dem Schalten des Schaltsignals werden demzufolge drei neue Öldrücke für das Schalten derart
eingestellt, daß die Öldrucksteuer-Solenoide gesteuert
werden. Daraus folgt, daß die Öldrucksteuerung
fein ausgeführt
werden kann, um das Schaltverhalten zu verbessern, ohne das Übertragungsverhalten
der Eingriffselemente einzuschränken.
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Die
Entscheidungen, den Schaltvorgang zu beginnen und zu beenden wird
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.
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Die
erfindungsgemäße Ausführungsform wird
nachfolgend in Verbindung mit dem Systemdrucksteuerfluß gemäß 6 beschrieben.
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Als
erstes wird im Schritt 1 entschieden, ob das Schaltsignal
ausgegeben wurde oder nicht. Wenn JA, wird ein Schalt-Kennungszeichen im Schritt 2 gesetzt,
und der T0-Zeitgeber wird im Schritt 3 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 5 entschieden, ob
die Zeit T0 abgelaufen ist oder nicht. Wenn
JA, wird ein Systemdruckauswahl-Kennungszeichen im Schritt 6 zum
Schalten gesetzt. Wenn NEIN, wenn also die Zeit T0 nicht
abgelaufen ist, wird im Schritt 7 entschieden, ob der Schaltvorgang
begonnen werden soll oder nicht. Wenn JA, wird das Systemdruckauswahl-Kennungszeichen
im Schritt 8 zum Schalten gesetzt. Wenn NEIN, wenn also
mit dem Schaltvorgang nicht begonnen wird, wird im Schritt 9 entschieden,
ob der Schaltvorgang beendet ist oder nicht. Wenn JA, wird das Systemdruckauswahl-Kennungszeichen
im Schritt 10 für
das Ende des Schaltvorganges gesetzt und der T1-Zeitgeber
im Schritt 11 gestartet. Wenn NEIN, wenn der Schaltvorgang
nicht beendet ist, wird im Schritt 12 entschieden, ob die
Zeit T1 abgelaufen ist oder nicht. Wenn
JA, wird das Systemdruckauswahl-Kennungszeichen im Schritt 13 für den stabilen
Zustand gesetzt und das Kennungszeichen im Schritt 14 aufgehoben.
Wenn NEIN, wenn also die Zeit T1 nicht abgelaufen
ist, wird im Schritt 15 entschieden, ob geschaltet wird
oder nicht. Wenn JA, wird im Schritt 16 entschieden, ob
das Schalten ein Hochschalten ist oder nicht. Wenn JA, wird jede
der zwei Arten von Daten (A) und (B) im Schritt 17 auf
der Basis der Schaltrichtung und der Drosselklappenöffnung ausgewählt. Als
nächstes
wird der Systemdruck PL im Schritt 18 auf
der Basis vorliegenden Übersetzung
und Drosselklappenöffnung
eingestellt. Weiterhin wird im Schritt 19 entschieden,
ob der Systemdruck für
den Beginn des Schaltens ist, im Schritt 20 wird entschieden,
ob der Systemdruck für
das Ende des Schaltens ist oder nicht, und im Schritt 21 ob
der Systemdruck zum Schalten ist oder nicht. Entsprechend der jeweiligen
Entscheidungsergebnisse, wird der Systemdruck in den Schritten 22, 13 und 24 auf
die individuell gesetzten Werte gesteuert.
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Nachfolgend
wird ein Flußdiagramm
einer erfindungsgemäßen Zeiteinteilung
des Schaltens gemäß 9 beschrieben.
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Erstens
wird im Schritt 25 entschieden, ob das Schaltsignal bereits
ausgegeben wurde oder nicht. Wenn JA, wird die Eingangsdrehzahl
Ni' im Schritt 26 auf
der Basis der Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahl von dem Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahlsensor
und des Übersetzungsverhältnisses vor
dem Schalten berechnet. Als nächstes
wird im Schritt 27 entschieden, ob (Ni' – Ni)/Ni' ≥ 0,1 gilt oder nicht. Wenn JA,
wird das Schaltbeginn-Kennungszeichen im Schritt 28 gesetzt.
Nachfolgend wird im Schritt 29 entschieden, ob das Schalten
bereits begonnen wurde oder nicht. Wenn JA, wird die Schaltgetriebe-Eingangsdrehzahl
Ni" im Schritt 30 auf
der Basis der Schaltgetriebe-Ausgangsdrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses
nach dem Schalten berechnet. Als nächstes wird im Schritt 31 entschieden, ob
(Ni'' – Ni)/Ni'' ≤ 0,1 gilt
oder nicht. Wenn JA, wird das Schaltende-Kennungszeichen im Schritt 32 gesetzt.
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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.