DE4216553C2 - Steuersystem für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem ge­ mäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus JP 2-97763 (A) ist ein Steuersystem bekannt, bei welchem auf Grundlage einer auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Hochschaltkennlinie entschieden wird, ob ein Gangwechsel in ei­ nen höheren Gang erfolgen soll oder nicht. Im Falle eines Schaltvorganges wird die während des Schaltvorganges auftreten­ de Motorhöchstdrehzahl erfaßt. Falls diese während des Gang­ wechsels auftretende Motorhöchstdrehzahl von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht, wird die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Hochschaltkennlinie entweder in Richtung früher Schalten oder in Richtung später schalten verschoben. Die Beur­ teilung, ob eine Transformation der auf der Fahrzeuggeschwin­ digkeit basierenden Hochschaltkennlinie erfolgen soll oder nicht wird bei jedem Zyklusdurchlauf vorgenommen.

Aus der DE 28 52 195 C2 ist ein weiteres Steuersystem für ein Automatikgetriebe bekannt, bei welchem eine für den Gangwechsel maßgebliche, in einem Kennlinienspeicher gespeicherte Kennlinie im Hinblick auf in Abhängigkeit von Straßensteigung und ande­ ren, den Fahrzeugfahrwiderstand beeinflussende Größen derart transformiert wird, daß nach einem Gangwechsel in einen höheren Gang noch ein ausreichendes Beschleunigungsvermögen gegeben ist. Eine Transformation des Kennfeldes in Abhängigkeit von ei­ ner während eines Schaltvorganges auftretenden Maximaldrehzahl ist aus dieser Druckschrift nicht bekannt.

Aus JP 3-41259 (A) ist ein Steuersystem für ein Automatikge­ triebe bekannt, bei welchem eine auf der Fahrzeuggeschwindig­ keit basierende Hochschaltkennlinie in Abhängigkeit von einer während eines Schaltvorganges erfaßten Motordrehzahl mit einer Solldrehzahl verglichen wird, und gegebenenfalls transformiert wird. Die entsprechend transformierte, auf der Fahrzeugge­ schwindigkeit basierende Hochschaltkennlinie wird gespeichert und bildet anschließend die Grundlage für den nächsten Schalt­ vorgang.

Aus JP 2-63467 (A) ist ein Öldrucksteuersystem für ein Automa­ tikgetriebe bekannt, bei welchem neben Motordrehzahl, Drossel­ klappenöffnungsgrad und Übersetzungsverhältnis auch die Öltem­ peratur durch eine Anzahl von Sensoren berücksichtigt wird. Bei diesem System wird ein Öldruckreferenzwert in Abhängigkeit von einem Drosselklappenöffnungsgrad und einem erfaßten Überset­ zungsverhältnis errechnet und aus einem entsprechenden Ver­ gleich mit einem Referenzwert die Einschaltdauer eines Magnet­ ventiles, das zur Steuerung eines Regelventiles vorgesehen ist, geregelt. Die Druckschwankungen in dem entsprechenden Öldruck­ system können dadurch in günstiger Weise reduziert werden. Ein Hinweis darauf, durch die erfaßte Öltemperatur beispiels­ weise auf die Transformation des Schaltkennfeldes des Getrie­ bes Einfluß zu nehmen, ist dieser Druckschrift nicht zu ent­ nehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für ein Automatikgetriebe zu schaffen, welches schaltungs­ technisch relativ preisgünstig realisierbar ist, das eine un­ erwünschte Überschreitung der Maximaldrehzahl während des Schaltvorganges zuverlässig verhindert und sich durch eine relativ kurze Zyklusdauer auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Steuersystem ge­ mäß der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art mit den im kennzeichnenden Teil dieses Anspruches angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Merkmale dieses Steuersystems sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Aus­ führungsform mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Prinzips der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer automatischen Kraft­ übertragung für Kraftfahrzeuge, auf die die vorliegende Er­ findung angewendet wird;

Fig. 3 eine Tabelle zur Darstellung der EIN/AUS-Zustände ver­ schiedener Reibungselemente der automatischen Kraftüber­ tragung in bezug auf die gewählten Gänge oder Schaltstufen;

Fig. 4 einen Hydraulikkreis der automatischen Kraftübertragung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Steuereinheit zum Steuern der Kraftübertragung; und

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des in einem Computer der Steuereinheit ausgeführten Funktionsablaufs.

In Fig. 2 ist schematisch eine automatische Kraftübertragung für Kraft­ fahrzeuge eines Typs mit vier Vorwärtsgängen (wovon einer ein Schongang ist) und einem Rückwärtsgang gezeigt. Die Kraftübertra­ gung umfaßt eine Eingangswelle 13, an die über einen Drehmoment­ wandler 10 das Drehmoment einer Motorausgangswelle 12 übertragen wird. Mit dem Bezugszeichen 14 ist eine Ausgangswelle der Kraft­ übertragung bezeichnet, über die eine Antriebskraft an ein (nicht ge­ zeigtes) Endantriebselement übertragen wird. Zwischen der Eingangs­ welle 13 und der Ausgangswelle 14 sind in der gezeigten Weise eine erste Planetenradeinheit 15, eine zweite Planetenradeinheit 16, eine Rückwärtskupplung 18, eine Hoch-Kupplung 20, eine Vorwärtskupp­ lung 22, eine Überholkupplung 24, eine Niedrig- und Rückwärtsbremse 26, eine Bandbremse 28, eine Niedrig-Freilaufkupplung 29 und eine Vorwärts-Freilaufkupplung 30 angeordnet.

Im Drehmomentwandler 10 ist eine Verriegelungskupplung 11 einge­ baut.

Die erste Planetenradeinheit 15 umfaßt ein Sonnenrad S1, ein Hohlrad R1, Planetenräder P1, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad S1 als auch mit dem Hohlrad R1 in Eingriff sind, und einen Planetenradträger PC1, der die Planetenräder P1 trägt. Der Planetenradträger PC1 ist über die Hoch-Kupplung 20 mit der Eingangswelle 13 verbindbar, während das Sonnenrad S1 über die Rückwärtskupplung 18 mit der Eingangswelle 13 verbindbar ist.

Die zweite Planetenradeinheit 16 umfaßt ein Sonnenrad S2, ein Hohl­ rad R2, Planetenräder P2, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad S2 als auch mit dem Hohlrad R2 in Eingriff sind, und einen Planetenrad­ träger PC2, der die Planetenräder P2 trägt.

Der Planetenradträger PC1 der ersten Planetenradeinheit 15 ist mit dem Hohlrad R2 der zweiten Planetenradeinheit 16 über die Vorwärtskupp­ lung 22 und über die Vorwärts-Freilaufkupplung 30 verbindbar, wobei diese Kupplungen entweder auf Tandemart oder über die Überhol­ kupplung 24, die parallel zu den auf Tandemart miteinander verbun­ denen Kupplungen 22 und 30 angeordnet ist, verbunden sind.

Das Sonnenrad S2 der zweiten Planetenradeinheit 16 ist ständig mit der Eingangswelle 13 verbunden, während das Hohlrad R1 der ersten Pla­ netenradeinheit 15 und der Planetenradträger PC2 der zweiten Plane­ tenradeinheit 16 ständig mit der Ausgangswelle 14 verbunden sind. Die Niedrig- und Rückwärtsbremse 26 kann den Planetenradträger PC1 der ersten Planetenradeinheit 15 fixieren, während die Bandbremse 28 das Sonnenrad S1 der ersten Planetenradeinheit 15 fixieren kann.

Die Niedrig-Freilaufkupplung 29 ist so angeordnet, daß nur eine Normaldrehung (d. h. eine Drehung in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Motorausgangswelle 12) des Planetenradträgers PC1 der ersten Planetenradeinheit 15 möglich ist. Das bedeutet, daß durch die Kupplung 29 eine entgegengesetzte Drehung des Planetenradträgers PC1 verhindert wird.

Durch wahlweises Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplungen 18, 20, 22, 24, 29 und 30 und der Bremsen 26 und 28 in verschiedenen Kom­ binationen werden die Betriebsbedingungen der Elemente (d. h. S1, S2, R1, R2, PC1 und PC2) der ersten und der zweiten Planetenradeinheit 15 bzw. 16 zwangsläufig geändert. Durch diese Änderung kann das Verhältnis der Drehzahl der Ausgangswelle 14 in bezug zu derjenigen der Eingangswelle 13 auf verschiedene Weise geändert werden.

In Fig. 3 ist eine Tabelle gezeigt, die die verschiedenen Schaltstufen (d. h. den ersten, den zweiten, den dritten und den vierten Vorwärts­ gang und einen Rückwärtsgang) darstellt, die durch die EIN/AUS-Zu­ stände der Kupplungen 18, 20, 22, 24, 29 und 30 und der Bremsen 26 und 28 gegeben sind.

In der Tabelle bedeutet das Zeichen "○" den EIN-Zustand, d. h. den eingekuppelten Zustand der betreffenden Kupplung bzw. den aktiven Zustand der Bremse, während eine "leere" Stelle den AUS-Zustand, d. h. den ausgekuppelten Zustand der Kupplung bzw. den nicht aktiven Zustand der Bremse bezeichnet. Das Zeichen "(○)" bedeutet ebenfalls den eingekuppelten Zustand der entsprechenden Kupplung bzw. den aktiven Zustand der entsprechenden Bremse; dieser eingekuppelte bzw. aktive Zustand hat jedoch an der Kraftübertragung in der eingestellten Schaltstufe keinen Anteil. Es wird darauf hingewiesen, daß "α1" oder "α2" das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrades S1 oder S2 in bezug auf diejenige des Hohlrades R1 oder R2 ist, während das "Übersetzungsverhältnis" das Verhältnis der Drehzahl der Eingangs­ welle 13 in bezug auf diejenige der Ausgangswelle 14 ist.

In Fig. 4 ist ein Hydrauliksteuerkreis zur Steuerung des Betriebs der obenbeschriebenen automatischen Kraftübertragung gezeigt. Der Steu­ erkreis umfaßt ein Leitungsdruck-Steuerventil 40, ein Druckwandler­ ventil 42, ein Leitungsdruck-Steuersolenoid 44, einen Druckspeicher 46 für den gewandelten Druck, ein Vorsteuerventil 48, ein Drehmoment­ wandler-Entlastungsventil 50, ein Verriegelungs-Steuerventil 52, ein erstes Sperrventil 54, ein Verriegelungs-Steuersolenoid 56, ein ma­ nuelles Ventil 58, ein erstes Schaltventil 60, ein zweites Schaltventil 62, ein erstes Schaltsolenoid 64, ein zweites Schaltsolenoid 66, ein Servoladerventil 68, ein 3-2-Zeitgeberventil 70, ein 4-2-Relaisventil 72, ein 4-2-Folgeventil 74, ein erstes Reduzierventil 76, ein zweites Sperr­ ventil 78, ein Überholkupplung-Steuerventil 80, ein Überholkupplung- Solenoid (d. h. ein Motorbremse-Steuersolenoid) 82, ein Überholkupp­ lung-Reduzierventil 84, einen 1-2-Druckspeicher 86, einen 2-3-Druck­ speicher 88, einen 3-4-Druckspeicher 90, einen N-D-Druckspeicher 92, ein Druckspeicher-Steuerventil 94 und ein Filter 96. Diese Elemente sind wie in der Zeichnung gezeigt miteinander verbunden.

Der Drehmomentwandler 10 umfaßt eine Druckaufbaukammer 11a und eine Druckentlastungskammer 11b für die Verriegelungskupplung 11. Dieser Drehmomentwandler 10, die Vorwärtskupplung 22, die Hoch- Kupplung 20, die Bandbremse 28, die Rückwärtskupplung 18, die Niedrig- und Rückwärtsbremse 26 und die Überholkupplung 24 sind mit dem Hydrauliksteuerkreis auf die dargestellte Weise verbunden. Die Bandbremse 28 besitzt eine Druckaufbaukammer 28a für den zweiten Gang, eine Druckentlastungskammer 28b für den dritten Gang und eine Druckaufbaukammer 28c für den vierten Gang; diese Kam­ mern sind sämtlich in der Bandbremse 28 enthalten.

Eine Ölpumpe 34 vom kapazitätsabhängigen Radschaufeltyp, ein Öl­ kühler 36, ein vorderer Schmiermittelkreis 37 und ein hinterer Schmiermittelkreis 38 sind ebenfalls auf die gezeigte Weise miteinander verbunden. Die Ölpumpe 34 ist mit einem Rückkopplungs- Druckspeicher 32 ausgerüstet.

Die Einzelheiten des Hydrauliksteuerkreises dieses Typs sind aus der JP 63-251652-A bekannt.

In Fig. 5 ist schematisch eine Steuereinheit 300 gezeigt, die die Funk­ tion der Solenoide 44, 56, 64, 66 und 82 steuert.

Wie gezeigt, umfaßt die Steuereinheit 300 eine Eingangsschnittstelle 311, einen Referenzimpulsgenerator 312, eine Zentraleinheit (CPU) 313, einen Festwertspeicher (ROM) 314, einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) 315, eine Ausgangsschnittstelle 316, einen Adressenbus 319 und einen Datenbus 320.

In die Eingangsschnittstelle 311 der Steuereinheit 300 werden Informa­ tionssignale von einem Motordrehzahlsensor 301, einem Fahrzeugge­ schwindigkeitsensor 302, einem Drosselklappenöffnungsgrad-Sensor 303, einem Positionswählschalter 304, einem Kick Down-Schalter 305, einem Leerlauf-Schalter 306, einem Vollastschalter 307, einem Öltem­ peratur-Sensor 308, einem Eingangswellendrehzahl-Sensor 309 und ei­ nem Schongangschalter 310 eingegeben. Die Befehlssignale von der Ausgangsschnittstelle 316 der Steuereinheit 300 werden in das erste Schaltsolenoid 64, das zweite Schaltsolenoid 66, das Schongangkupp­ lung-Solenoid 82, das Verriegelungs-Steuersolenoid 56 und das Lei­ tungsdruck-Steuersolenoid 44 eingegeben.

Wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist, wird auf der Grundlage sowohl des Drosselklappenöffnungsgrades als auch der Motordrehzahl beurteilt, ob ein Hochschaltvorgang ausgeführt werden soll.

Die lernende Steuerung des Hochschaltvorgangs wird so ausgeführt, wie sie durch das Flußdiagramm von Fig. 6 dargestellt ist. Gemäß die­ sem Flußdiagramm werden in einem Schritt 100 der momentane Dros­ selklappenöffnungsgrad (TVO), die momentane Motordrehzahl (Ne), die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) und die momentane Temperatur (T) des Kraftübertragungsöls gelesen, anschließend wird im Schritt 102 anhand einer gespeicherten, auf der Motordrehzahl ba­ sierenden Hochschaltkennlinie, die durch die Drosselklappenöffnung (TVO), die Temperatur (T) des Kraftübertragungsöls und die Schaltstufe (G) gegeben ist, eine Referenzmotordrehzahl (Ue) aufge­ sucht. Dann wird in einem Schritt 104 beurteilt, ob die momentane Motordrehzahl (Ne) höher als die Referenzmotordrehzahl (Ue) ist.

Wenn die momentane Drehzahl (Ne) nicht höher als die Referenz­ motordrehzahl (Ue) ist, geht der Funktionsablauf weiter zum Schritt 106, in dem anhand einer auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Hochschaltkennlinie beurteilt wird, ob ein Hochschaltvorgang ausge­ führt werden soll.

Wenn im Schritt 104 jedoch festgestellt wird, daß die momentane Motordrehzahl (Ne) höher als die Referenzmotordrehzahl (Ue) ist, geht der Funktionsablauf weiter zum Schritt 108, in dem die Berechnung von "G = G + 1" ausgeführt, d. h. ein Hochschaltbefehl ausgegeben wird. Im Schritt 109 wird aus einer Referenztabelle, die die Beziehung zwischen der gewünschten neuen Schaltstufe und dem Drosselklappen­ öffnungsgrad angibt, ein Referenz-Drosselklappenöffnungsgrad (TVO1) aufgesucht. Anschließend wird im Schritt 110 beurteilt, ob der momentane Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) größer als der Refe­ renz-Drosselklappenöffnungsgrad (TVO1) ist.

Wenn der momentane Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) kleiner als der Referenz-Drosselklappenöffnungsgrad (TVO1) ist, kehrt der Funk­ tionsablauf zum Anfang zurück.

Wenn jedoch der momentane Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) grö­ ßer als der Referenz-Drosselklappenöffnungsgrad (TVO1) ist, geht der Funktionsablauf zum Schritt 112, in dem die momentane Höchstmotor­ drehzahl (Nemax) während des Gangwechselbetriebs gelesen wird. Dann wird in einem Schritt 114 in einer Tabelle, die die Beziehung zwischen dem Drosselklappenöffnungsgrad (TVO), der Schaltstufe (G) und der Motordrehzahl (Ne) darstellt, eine Referenz-Höchstmotordreh­ zahl (T-Nemax) aufgesucht. Dann wird im Schritt 116 beurteilt, ob die momentane Höchstmotordrehzahl (Nemax) höher als die Referenz- Höchstdrehzahl (T-Nemax) ist.

Wenn die momentane Höchstmotordrehzahl (Nemax) gleich der Refe­ renz-Höchstmotordrehzahl (T-Nemax) ist, kehrt der Funktionsablauf direkt zum Anfang zurück.

Wenn jedoch die momentane Höchstmotordrehzahl (Nemax) kleiner als die Referenz-Höchstmotordrehzahl (T-Nemax) ist, geht der Funktions­ ablauf zum Schritt 118, bei der eine auf der aktuellen Motordrehzahl basierende Hochschaltkennlinie bereitgestellt wird. Die auf der aktuel­ len Motordrehzahl basierende Hochschaltkennlinie ist um einen vorge­ gebenen Grad "α", zur Seite der höheren Motordrehzahl verschoben.

Wenn im Schritt 116 festgestellt wird, daß die momentane Höchst­ motordrehzahl (Nemax) größer als die Referenz-Höchstmotordrehzahl (T-Nemax) ist, geht der Funktionsablauf zum Schritt 120, in dem eine auf der aktuellen Motordrehzahl basierende Hochschaltkennlinie be­ reitgestellt wird. Diese auf der aktuellen Motordrehzahl basierende Hochschaltkennlinie ist um den vorgegebenen Betrag "α" zur Seite der niedrigeren Motordrehzahl verschoben.

Die Operationen in den Schritten 102 und 104 werden von einer soge­ nannten "Hochschaltbeurteilungseinrichtung" ausgeführt, die Operation im Schritt 112 wird von einer sogenannten "Sensoreinrichtung zum Er­ fassen der Höchstmotordrehzahl während des Drehzahländerungsbe­ triebs" ausgeführt, die Operationen in den Schritten 114 und 116 wer­ den von einer sogenannten "Motordrehzahlvergleichseinrichtung" aus­ geführt, schließlich werden die Operationen in den Schritten 118 und 120 von einer sogenannten "Korrektureinrichtung" ausgeführt.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß in dem Fall, in dem der momentane Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) größer als der Re­ ferenz-Drosselklappenöffnungsgrad (TVO1) ist, eine Korrektur der auf der Motordrehzahl basierenden Hochschaltkennlinie so ausgeführt wird, daß die momentane Höchstmotordrehzahl (Nemax) während des Gangwechselbetriebs mit der Referenz-Höchstmotordrehzahl (T- Nemax) während des Gangwechselbetriebs in Übereinstimmung ge­ bracht wird.

Daher wird in der vorliegenden Erfindung die Höchstmotordrehzahl während des Hochschaltvorgangs automatisch mit der gewünschten Höchstmotordrehzahl in Übereinstimmung gebracht, so daß die Mo­ torleistung wirksam ausgenutzt wird, ohne durch Streuungen des Motorausgangsdrehmomentes, des Gangwechsel-Hydraulikdrucks und der Reibungskoeffizienten der verschiedenen Reibungselemente beein­ flußt zu werden.

Claims (5)

1. Steuersystem zum Steuern eines von einem Motor angetriebenen Automatikgetriebes für Kraftfahrzeuge, mit einer Anzahl von Sen­ soren, insbesondere einem Motordrehzahlsensor (301), einer Mo­ torlast-Sensoreinrichtung (303) zum Erfassen der Motorlast, einer Vergleichseinrichtung (S-116) zum Vergleichen einer wäh­ rend eines Schaltvorganges auftretenden Motorhöchstdrehzahl (Nemax) mit einer Referenzmotorhöchstdrehzahl (T-Nemax), gekenn­ zeichnet durch eine Transformationseinrichtung zur Transforma­ tion einer auf der Motordrehzahl basierenden Hochschaltkennlinie in eine Richtung höherer Motordrehzahlen, wenn die während eines Schaltvorganges auftretende Motorhöchstdrehzahl (Nemax) unter der Referenzmotorhöchstdrehzahl (T-Nemax) liegt, und zur Trans­ formation der auf der Motordrehzahl basierenden Hochschaltkenn­ linie in eine Richtung niedrigerer Motordrehzahlen, wenn die während des Schaltvorganges erfaßte Motorhöchstdrehzahl (Nemax) den Referenzwert (T-Nemax) überschreitet, sowie eine Beurtei­ lungseinrichtung zur Beurteilung, ob ein Hochschaltvorgang unter Bezugnahme auf die auf der Motordrehzahl basierende Hochschalt­ kennlinie ausgeführt werden soll.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (S-110) zur Beurteilung, ob die Motorlast (TVO) kleiner ist als ein vorgegebener Betrag (TVO1); und eine weitere Einrichtung zum Ausführen eines Hochschaltvorganges auf Grundlage einer auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Hochschaltkennlinie, falls die Motorlast (TVO) kleiner ist als der vorgegebene Betrag (TVO1).

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die auf der Motordrehzahl basierende Hochschaltkennlinie bei jedem Gangwechsel speichert.

4. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Motordrehzahl basierende Hochschaltkennlinie entspre­ chend der Temperatur T eines Hydraulikarbeitsfluides der Kraftübertragung korrigiert wird.

5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist zum Aufsuchen der Referenz- Höchstmotordrehzahl (T-Nemax) aus einer gespeicherten Tabelle, wenn der momentane Drosselklappenöffnungsgrad (TVO) größer ist als ein gespeicherter Referenz-Drosselklappenöffnungsgrad (TVO1).