DE4114383C2

DE4114383C2 - Schaltsteuerung in einem automatischen Getriebe

Info

Publication number: DE4114383C2
Application number: DE4114383A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Minagawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2011-05-03
Also published as: JPH0415357A; DE4114383A1; US5134904A; JP2881949B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schaltsteuerung in einem automatischen Getriebe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die US 4,730,521 und die EP 0 214 467 A2 zeigen ein automatisches Getriebe, das eine Vorwärts-Einwegkupplung und eine Einwegkupplung für niedrige Geschwindigkeit enthält. In dem bekannten automatischen Getriebe läuft die Einwegkupplung frei, um eine glatte stoßfreie Schaltung zu bewirken. Das Vorsehen der Einwegkupplungen hat zur Vereinfachung einer Eingriffssteuerung eines einrückenden Reibungselements geführt. Jedoch ist das Vorsehen solcher Einwegkupplungen ein Hindernis, um kompakte automatische Getriebe herzustellen. Um die Einwegkupplungen zu vermeiden, schlagen die SAE-Druckschriften 890529 und 905048 eine adaptive Steuerung für eine Schaltung von Kupplung zu Kupplung vor.

Aus der DE 28 35 051 A1 ist eine Vorrichtung zur Regelung des übertragbaren Moments von Reibschaltelementen in unter Last schaltbaren Wechselgetrieben bekannt. In dieser, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Vorrichtung wird zur Regelung des übertragbaren Moments eine Winkelbeschleunigung ermittelt, mit Sollwerten verglichen und anhand der Vergleichsergebnisse eine Stellvorrichtung angesteuert, um den Beaufschlagungs- bzw. Anpreßdruck der Reibschaltelemente nachzuführen.

Aus der EP 03 39 663 A1 ist eine Vorrichtung zur Schaltsteuerung in einem automatischen Getriebe bekannt, in welcher beim Hochschalten ein Zeitpunkt zum Lösen eines auszurückenden Reibelements anhand der Drehzahl-Eingangs-Ausgangswelle, des Drosselventilöffnungsgrades und eines Tabellenwertes bestimmt wird.

Aus dieser Druckschrift ist ferner eine Vorrichtung zum Herunterschalten im Rahmen einer Kick-down-Betätigung bekannt, in welcher der an ein auszurückendes Reibelement angelegte Hydraulikfluiddruck verringert wird, was ein Ansteigen der Turbinengeschwindigkeit bewirkt. In einem Moment, in dem die erste Ableitung der Turbinengeschwindigkeit nach der Zeit einen Zielwert erreicht, wird der auf das auszurückende Element wirkende Hydraulikfluiddruck erhöht, um die erste Ableitung der Turbinengeschwindigkeit bei dem Zielwert zu halten. Die Zuführung von Hydraulikfluid zu einem einzurückenden Reibelement wird während einer Periode, in der die Zeitableitung der Turbinengeschwindigkeit bei dem Zielwert gehalten wird, und in einem Moment eingeleitet, in dem die Maschinengeschwindigkeit einen Zielwert erreicht. Nach Ablauf einer Füllzeit nach diesem Moment ist das einzurückende Reibelement im Eingriff und das auszurückende Reibelement gelöst.

Eine weitere, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Vorrichtung ist aus der DE-OS 22 23 397 bekannt. Auch in dieser Vorrichtung wird die Ableitung der Getriebeeingangsdrehzahl nach der Zeit ermittelt, welche dann zur Steuerung des Lösevorgangs eines ausrückenden Reibelements verwendet wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart vorzuschlagen, daß ein Zeitpunkt, in welchem ein ausrückendes Element zu lösen ist, leicht und schnell bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Entsprechend dieser Erfindung liegt eine Vorrichtung zur Schaltsteuerung in einem automatischen Getriebe vor, welches antriebsmäßig mit einer Antriebsmaschine verbunden ist, wobei das automatische Getriebe eine Eingangswelle, ein ausrückendes Reibelement und ein einrückendes Reibelement enthält, und die Vorrichtung umfaßt: eine Einrichtung zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle und zum Erzeugen eines Drehgeschwindigkeitsanzeigesignals und eine Einrichtung zum Einleiten eines Eingriffsvorgangs des einrückenden Reibelements, eine Einrichtung zum Bestimmen einer Ableitung des Drehgeschwindigkeitsanzeigesignals nach der Zeit und zum Erzeugen eines Winkelbeschleunigungssignals und eine Einrichtung zum Lösen des ausrückenden Reibelements in Reaktion auf das Winkelbeschleunigungssignal.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines automatischen Getriebes, welches antriebsmäßig mit einem Motor über einen Drehmomentwandler verbunden ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steueranordnung, welche eine hydraulische Steuerventilbaugruppe mit verschiedenen Reibelementen und eine Steuereinheit mit verschiedenen Sensoren enthält;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Schaltsteuerung, die in einem Ausführungsbeispiel verwendet wird;

Fig. 4 ein Flußdiagramm der Schaltsteuerung;

Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Abhängigkeit des Referenzdifferenzwertes von der Motorlast;

Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) Zeitdiagramme, die zur Erklärung der Schaltsteuerung verwendet werden.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist ein automatisches Getriebe eine Eingangswelle (eine Turbinenwelle) 10 auf, welche antriebsmäßig über einen Drehmomentwandler T/C an eine Antriebsmaschine mit einem Laststeuerelement in Form eines Drosselventils, welches graduell öffnet, angeschlossen ist. Das automatische Getriebe weist eine Ausgangswelle 12, ein erstes Planetengetriebe PG₁ und ein zweites Planetengetriebe PG₂ auf.

Das erste Planetengetriebe PG₁ enthält ein Sonnenrad S₁, einen Ritzelträger PC₁, der drehbar eine Vielzahl von Ritzeln P₁ haltert, welche in das Sonnenrad S₁ eingreifen, und ein Ringzahnrad R₁, das in die Ritzel P₁ eingreift. Das zweite Planetengetriebe PG₂ enthält ein Sonnenrad S₂, das mit der Eingangswelle 10 drehbar ist, einen Ritzelträger PG₂, der drehbar eine Vielzahl von Ritzeln P₂, die in das Sonnenrad S₂ eingreifen, haltert, und ein Ringzahnrad R₂, das in die Vielzahl von Ritzeln P₂ eingreift. Der Ritzelträger PC₂ ist sowohl mit dem Ringzahnrad R₁ als auch der Ausgangswelle 12 drehbar. Eine Bandbremse B/B ist vorgesehen, um das Sonnenrad S₁ festzuhalten. Eine Umschaltkupplung R/C ist zwischen der Eingangswelle 10 und dem Sonnenrad S₁ angeordnet, um wahlweise eine Antriebsverbindung dazwischen herzustellen. Eine Kupplung H/C ist zwischen der Eingangswelle 10 und dem Ritzelträger PC₁ angeordnet, um wahlweise eine Antriebsverbindung dazwischen herzustellen. Eine Freilaufkupplung OR/C ist zwischen dem Ritzelträger PC₁ und dem Ringzahnrad R₂ angeordnet, um wahlweise eine Antriebsverbindung dazwischen herzustellen. Eine Umkehrbremse L/B ist vorgesehen, um den Ritzelträger PC₁ festzuhalten.

Dieses automatische Getriebe weist vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf. Für den ersten Gang sind die Freilaufkupplung O R/C und die Umkerbremse L/B beide eingerückt. Ein Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang wird durch Lösen der Umkehrbremse L/B und Einrücken der Bandbremse B/B bewirkt. Ein Hochschalten vom zweiten in den dritten Gang wird durch Lösen der Bandbremse B/B und Einrücken der Kupplung H/C bewirkt. Ein Hochschalten vom dritten in den vierten Gang wird durch Lösen der Freilaufkupplung O R/C und durch Einrücken der Bandbremse B/B bewirkt. Die Umschaltkupplung R/C und die Umkehrbremse L/B kommen beide für den Rückwärtsgang in Eingriff.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, werden das Lösen und Verbinden der oben erwähnten Reibelemente hydraulisch durch eine hydraulische Steuerventilanordnung 14, welche mit einer Steuereinheit 16 verbunden ist, gesteuert.

Ein Turbinensensor 18 ist vorgesehen, um eine Drehzahl der Eingangswelle 10 zu erfassen und ein Eingangssignal für die Eingangswellendrehzahl zu erzeugen. Ein Ausgangswellendrehzahlsensor 20 ist vorgesehen, um eine Drehzahl der Ausgangswelle 12 zu erfasen und ein Anzeigesignal für die Ausgangswellendrehzahl zu erzeugen. Ein den Öffnungsgrad einer Drossel erfassender Sensor 22 ist vorgesehen, um den Grad der Öffnung der Drossel der Antriebsmaschine zu ermitteln und ein Drosselöffnungsgrad-Anzeigesignal zu erzeugen. Ein Antriebsmaschinendrehzahlsensor 24 ist vorgesehen, um die Drehzahl der Antriebsmaschine zu ermitteln und ein Antriebsmaschinendrehzahl-Anzeigesignal zu erzeugen. Die Sensorausgangssignale der oben erwähnten Sensoren 18, 20, 22 und 24 werden der Steuereinheit 16 zugeführt.

Die Steuereinheit 16 ist eine auf einem Mikrocomputer basierende Steuereinheit, welche derjenigen ähnlich ist, die in einem bekannten automatischen Getriebe des Typs RE4RO1A, welcher in einem Servicehandbuch "NISSAN FULL-RANGE ELECTRONICALLY CONTROLLED AUTOMATIC TRANSMISSION (A261C07)", veröffentlicht im März 1987, beschrieben ist.

Die vorliegende Schaltsteuerung wird weiter beschrieben, indem eine Hochschaltung vom ersten in den zweiten Gang als Beispiel genommen wird. Die Fig. 1 und 4 sind Flußdiagramme von in der Steuereinheit 16 gespeicherten Programmen.

Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, wird die Abarbeitung des in der Fig. 3 gezeigten Flußdiagramms nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode, d. h. in diesem Ausführungsbeispiel 5 msek., wiederholt, während die Abarbeitung des Flußdiagramms von Fig. 4 bei Ausgabe eines Hochschaltkommandos, d. h. in diesem Ausführungsbeispiel für eine Hochschaltung vom ersten in den zweiten Gang, eingeleitet wird, und die Abarbeitung danach nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode, d. h. 5 msek. in diesem Ausführungsbeispiel, wiederholt wird.

Die Hochschaltung wird durch Lösen eines ausrückenden Elements und durch Anlegen eines einrückenden Elements bewirkt. Für das Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang ist das ausrückende Element die Umkehrbremse L/B und das einrückende Element die Bandbremse B/B. Für eine verbesserte Qualität der Hochschaltung vom ersten in den zweiten Gang ist es erforderlich, eine richtige Zeiteinteilung zu ermitteln oder zu bestimmen, bei welcher das ausrückende Element zu lösen ist, um eine glatte Schaltung von einer Drehmomentphase in eine Trägheitsphase, in welcher das einrückende Element genügend Druck entwickelt, um die Drehzahländerung zu beginnen, zu erreichen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich, diesen Ablösezeitablauf gestützt auf die Winkelbeschleunigung der Eingangswelle zu bestimmen.

Das ausrückende Element wird gelöst, wenn eine Differenz zwischen einer Größe der Ableitung bei Ausgabe eines Schaltkommandos und einer momentanen Größe der Ableitung einen Referenzwert erreicht. Vorzugsweise hängt der Referenzwert von der Größe der Motorlast ab. Fig. 5 ist eine Kurve, welche die Referenzwertdaten in Abhängigkeit von unterschiedlichen Größen des Drosselöffnungsgrades zeigt. In der Fig. 5 wird der Referenzwert durch t-d und der Drosselöffnungsgrad durch TVO dargestellt. Die Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) sind Zeitdiagramme für eine Hochschaltung vom ersten in den zweiten Gang. Die Fig. 6(a) zeigt Abweichungen der tatsächlichen Hydraulikfluiddrucke zur Servobetätigung in dem ausrückenden Element und dem einrückenden Element im Vergleich mit den Druckwerten, die voreingestellt sind. Fig. 6(b) zeigt einen Verlauf des Ausgangsdrehmoments der Getriebeausgangswelle. Fig. 6(c) zeigt einen Verlauf der Winkelbeschleunigung der Getriebeeingangswelle. In diesen Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) wird ein Schaltkommando im Moment t₁ ausgegeben und der Druckwert fällt auf das Minimum, d. h. auf den Wert Null im Lösemoment t₂, um vollständig das Hydraulikfluid aus dem ausrückenden Element zu entladen. Der Lösemoment t₂ tritt auf, wenn die Differenz zwischen der Größe der Ableitung, nämlich t-1, im Moment t₁, und der Größe der Ableitung, nämlich t, die gegenwärtig vorliegt, gleich oder größer als der Referenzwert, nämlich t-d-map, welcher aus dem in der Fig. 5 gezeigten Diagramm erhalten worden ist, wird. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, werden im Schritt 100 Leseoperationen der Ausgangssignale des Eingangswellendrehzahlsensors 18, des Ausgangswellendrehzahlsensors 20 und des Drosselöffnungsgradsensors 22 ausgeführt, um die Ergebnisse als eine Eingangswellendrehzahl Nt, eine Ausgangswellendrehzahl No bzw. einen Drosselventilöffnungsgrad TVO zu speichern. Danach, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt worden ist, wird die Abarbeitung entsprechend dem Schritt 102 weitergeführt, wo die Ableitung nach der Zeit der Eingangswellendrehzahl Nt bestimmt wird. In dem Schritt 102 wird die Ableitung, welche jetzt durch t repräsentiert wird, durch Berechnen der folgenden Ausdrücke bestimmt.

Das Ergebnis wird als t gespeichert. Der Inhalt dieser als t gespeicherten Daten wird durch einen Filterungsprozeß verfeinert, welcher in einem Schritt 104 durchgeführt wird, um Schwankungen von Zyklus zu Zyklus des Ergebnisses der Berechnung der Ausdrücke, die in dem Schritt 102 ausgeführt wird, zu eliminieren. In dem Schritt 104 wird die Berechnung der folgenden Ausdrücke ausgeführt.

Nachfolgend wird die Abarbeitung mit dem Schritt 106 fortgesetzt, wo ein Filterungsprozeß ausgeführt wird, um die Schwankungen von Zyklus zu Zyklus des Drosselöffnungsgrades TVO, der in dem Schritt 110 gespeichert wird, zu eliminieren. In dem Schritt 106 wird die Berechnung der folgenden Ausdrücke durchgeführt.

Das Ergebnis wird als Th gespeichert. Dann wird die Abarbeitung mit dem Schritt 108 fortgesetzt, wo ein Übersetzungsverhältnis durch Berechnen eines Verhältnisses Nt/No bestimmt und das Ergebnis als Übersetzungsverhältnis gr gespeichert wird. Schließlich wird die Abarbeitung mit den Schritten 110 und 112 fortgesetzt, in welchen die Daten Nt und TVO, die in diesem Zyklus erhalten worden sind, als die alten Daten Nt-old bzw. TVO-old gespeichert werden, und der Datenwert t, der in diesem Zyklus verfeinert wird, als t-old gespeichert wird.

Die zuvor erwähnte vorbestimmte Bedingung wird nun beschrieben. Um den Einfluß von äußeren Störungen auf die Prozesse in den Schritten 102, 104, 106, 108, 110 und 112 zu beseitigen, wird festgestellt, ob eine Änderungsrate der Antriebsmaschinendrehzahl (Ne) oder der Eingangswellendrehzahl Nt oder der Ausgangswellendrehzahl No oder des Drosselöffnungsgrades TVO kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Wenn die Abfrage zu einer Bejahung führt, wird die Abarbeitung mit dem Schritt 102 und weiter fortschreitend fortgesetzt. Wenn jedoch ein negatives Resultat vorliegt, wird dieser Zyklus beendet, und so werden die Schritte 102 und die weitergehenden Schritte nicht abgearbeitet.

Die Ausführung des in der Fig. 4 gezeigten Flußdiagramms wird bei Ausgabe eines Schaltkommandos eingeleitet. In dem Schritt 120 wird festgestellt, ob dieser Zyklus zum ersten Mal auftritt oder nicht. Wenn diese Abfrage zu einer Bejahung führt, wird die Abarbeitung mit dem Schritt 122 fortgesetzt, in der der Inhalt von t als eine Ableitung t-1 zum Zeitpunkt t₁ gespeichert wird (siehe Fig. 6(c)). Dann wird die Abarbeitung mit einem Schritt 123 fortgesetzt, in dem eine Tabellennachschlageoperation bezüglich der auf TVO basierenden Fig. 5 ausgeführt wird, um als Ergebnis einen Referenzwert t-d-map zu liefern. Die Initialisierung der Schritte 122 und 123 wird nur einmal nach Ausgabe des Schaltkommandos ausgeführt, da in den nachfolgenden Zyklen diese Schritte 122 und 123 übersprungen werden.

In einem Schritt 124 wird ein Druck PS für das einrückende Element (zweite Bremse B/B) P_B/B (siehe Fig. 6(a)) voreingestellt. Die Abarbeitung wird dann mit dem Schritt 126 fortgesetzt, in welchem bestimmt wird, ob ein Kennzeichen f gleich 1 gesetzt ist oder nicht. Da anfänglich das Kennzeichen f gleich Null und nicht gleich 1 ist, wird die Abarbeitung von diesem Schritt 126 zu Schritten 130 und 132 hin fortgesetzt. In dem Schritt 130 wird eine Differenz zwischen dem Wert t-1, der in dem Schritt 122 eingestellt wird, und dem Wert t berechnet und die Größe des Ergebnisses wird gleich t-d gesetzt. In dem Schritt 132 wird festgestellt, ob t-d gleich oder größer als t-d-map ist oder nicht. Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ gemäß Fig. 6(c) führt die Abfrage in dem Schritt 132 in jedem Zyklus zu einem negativen Ergebnis, und die Größe der Differenz t-d wird weiter kontrolliert. Zum Zeitpunkt t₂ wird die Abfrage in dem Schritt 132 bejaht, und die Abarbeitung von diesem Schritt 132 aus wird mit einem Schritt 134 fortgesetzt, in welchem ein Druckwert des ausrückenden Elements (Umkehrbremse L/B) P_L/B gleich Null gesetzt wird, um das Hydraulikfluid aus dem ausrückenden Element zu entfernen. Dann wird die Abarbeitung mit dem Schritt 136 festgesetzt, in welchem das Kennzeichen f gleich 1 gesetzt wird.

In oder unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₂ tritt eine Schaltung von der Drehmomentphase in die Trägheitsphase auf, in welcher das einrückende Element (Bandbremse B/B) genügend Druck entwickelt, um die Übersetzungsverhältnisänderung zu beginnen.

Nach dem Setzen des Kennzeichens f werden die Schritte 130, 132, 134 und 136 übersprungen und so die Abarbeitung von dem Schritt 126 an mit einem Schritt 138 fortgesetzt, in welchem bestimmt wird, ob das Übersetzungsverhältnis gr gleich einem Übersetzungsverhältnis für einen höheren Gang (zweiter Gang) ist oder nicht.

Nachdem die Abfrage in diesem Schritt 133 bejaht worden ist, wird die Abarbeitung mit den Schritten 140 und 142 fortgesetzt. In dem Schritt 140 wird der Druckwert P_B/B gleich dem Maximalwert P_L (Leitungsdruck) gesetzt, und in dem Schritt 142 wird das Kennzeichen f auf Null zurückgesetzt.

In der vorangehenden Beschreibung ist das Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang beispielhaft beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf andere Hochschaltungen anwendbar. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der Lösezeitpunkt für das ausrückende Element auf der Basis der Ableitung der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle des automatischen Getriebes nach der Zeit bestimmt. Mit anderen Worten, das Anlaufen der Trägheitsphase wird schnell und einfach festgestellt.

Claims

1. Vorrichtung zur Schaltsteuerung beim Hochschalten in einem automatischen Getriebe, mit
einer Eingangswelle (10), die über einen Drehmomentwandler (TC) mit einer Antriebsmaschine verbunden ist,
ein- und ausrückbaren Reibelementen (B/B, R/C, H/C, OR/C, L/B) für eine Getriebeumschaltung unter Einstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse,
einer Sensoreinrichtung (12) zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle (10),
einer Einrichtung zur Ermittlung der ersten Ableitung der Drehgeschwindigkeit nach der Zeit (Winkelbeschleunigung), und
einer Steuereinrichtung zur Steuerung des durch Ausrücken eines Reibelements und Einrücken eines anderen Reibelements bewirkten Hochschaltens basierend auf der ermittelten Winkelbeschleunigung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung dazu vorgesehen ist,zu einem Zeitpunkt (t₁), an dem ein Schaltkommando gegeben wird, die Winkelbeschleunigung (_t-1) der Eingangswelle (10) zu ermitteln und zu speichern,nach dem Zeitpunkt (t₁) die Winkelbeschleunigung (_t) der Eingangswelle (10) bei fortschreitender Eingriffswirksamkeit des einrückenden Elements laufend ermittelt, und
wenn die laufend ermittelte Winkelbeschleunigung (_t) einen Wert erreicht, der einem vorbestimmten Referenzdifferenzwert (_t-d-map) der Differenz (′t-d) zwischen der Winkelbeschleunigung (ω_t-1) zu dem Zeitpunkt (t₁) und der laufend ermittelten Winkelbeschleunigung (_t) entspricht, das Ausrücken des ausrückenden Elements (z. B. L/B) zu veranlassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung vorgespeicherte Werte zur Ermittlung des Referenzdifferenzwertes (_t-d-map) in Abhängigkeit von der Motorlast (TVO) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung dazu vorgesehen ist, das Ausrücken des ausrückenden Elements so zu steuern, daß beim Erreichen des Wertes ein an das ausrückende Element angelegter Hydraulikfluiddruck auf Null abfällt.