DE68924962T2

DE68924962T2 - Elektronisch geregeltes, anpassbares selbsttätig schaltendes getriebesystem.

Info

Publication number: DE68924962T2
Application number: DE68924962T
Authority: DE
Inventors: Howard Benford; Gerald Holbrook; Maurice Leising
Original assignee: Chrysler Motors Corp
Current assignee: Chrysler Motors Corp
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2009-04-28
Also published as: EP0367819B1; EP0367819A4; US4875391A; DE68924962D1; CA1320060C; WO1989010281A1; EP0367819A1

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Anordnung ist vor allem für Kraftfahrzeuge gedacht und betrifft insbesondere ein Viergang-Automatikgetriebe, das elektronisch und hydraulisch gesteuert wird.
Allgemein erfordern Bodenfahrzeuge 3 grundlegende Komponenten, nämlich eine Energiequelle (Brennkraftmaschine), einen Antriebsstrang und Räder. Der Motor entwickelt Leistung durch die Umwandlung chemischer Energie eines Kraftstoffes in mechanische Bewegungsenergie (kinetische Energie). Die Funktion des Antriebsstrangs ist das Übertragen der resultierenden Kraft an die Räder zum Antrieb des Fahrzeugs.
Die Hauptkomponente im Antriebsstrang wird typischerweise als "Getriebe" bezeichnet. Motordrehmoment und Drehzahl werden im Getriebe entsprechend den Antriebsbedingungen des Fahrzeugs umgewandelt. Das Fahrzeuggetriebe kann auch die Drehrichtung an den Rädem bestimmen, so daß das Fahrzeug vor- und rückwärts fahren kann.
Ein konventionelles Fahrzeuggetriebe besitzt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Übertragen des Motordrehmomentes von der Kurbelwelle auf ein drehbares Eingangsteil des Getriebes über Strömungsmittelkräfte. Das Getriebe besitzt auch Reibmittel zum Kuppeln des drehbaren Eingangsteils mit einem oder mehreren Rädem eines Planetenradsatzes. Andere Reibeinheiten, typischerweise Bremsen, stützen Teile des Planetenradsatzes im Antriebsstrang stationär. Diese Reibeinheiten sind für gewöhnlich Bremsanordnungen oder Bandbremsen. Antriebskupplungen können das rotierende Eingangsteil des Getriebes mit bestimmten Elementen der Planetenradsätze kuppeln, während die Bremse Elemente dieser Radsätze stationär halten. Solche Getriebesysteme sind typischerweise mit einem oder mehreren Planetenradsätzen ausgestattet, um verschiedene Drehmomentverhältnisse zu liefern und zu gewährleisten, daß das verfügbare Drehmoment und die jeweils erforderliche Antriebsleistung zueinander passen.
Getriebe werden allgemein manuell betätigt oder automatisch. Manuelle Getriebe besitzen für gewöhnlich mechanische Einrichtungen zum Kuppeln der Zahnräder, um an den Antriebsrädem unterschiedliche Drehzahlverhältnisse zu schaffen.
Automatische Getriebe sollen die Reibeinheiten, die Auswahl der Untersetzung und den Gangwechsel automatisch steuern. Eine eingehende Beschreibung der Grundlagen automatischer Getriebe findet sich in "Fundamentals of Automatic Transmission and Transaxles", Chrysler Corporation Training Manual No. TM-508A. Zusätzliche Beschreibungen automatischer Getriebe finden sich in U.S. Patent 3,631,744 und U.S. Patent 4,289,048.
Im allgemeinen besitzen solche automatischen Getriebe folgende wichtigeren Komponenten: einen vorstehend erwähnten Drehmomentwandler, druckmittelbetätigte, mehrfache Antriebs- oder Bremskupplungen und/oder Bremsbänder zwischen den einzelnen Elementen der Planetenradsätze zur Ausführung von Gangwechseln ohne Leistungsunterbrechung, Einwegkupplungen für die Reibeinheiten zum Optimieren des Gangwechsels und Getriebesteuerungen, wie Ventile, zum Einrücken und Lösen von Elementen beim Wechseln der Zahnräder (Gangwechsel) zum Ausführen des Gangwechsels unter Last und zum Wählen des richtigen Ganges (Gangwechselsteuerung), abhängig von einem Gangwechselprogramm, das vom Fahrer gewählt wird (Wählhebel) sowie abhängig von der Beschleunigung, dem Motorzustand und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das Steuersystem des automatischen Getriebes arbeitet typischerweise hydraulisch mit Hilfe verschiedener Ventile zum Steuern der Druckmittelwege. Die hydraulische Druckmittelsteuerung führt zum Ein- oder Ausrücken der einzelnen Reibeinheiten zum Ausführen des Getriebegangwechsels. Die in der hydraulischen Steuerung verwendeten Ventile bestehen typischerweise aus federbelasteten Kolbenschieberventilen, federbelasteten Speichern und Kügelrückschlagventilen. Da viele dieser Ventile von Federn Gebrauch machen, um bestimmte Kräfte zu erzeugen, ist es verständlich, daß jedes Getriebe von einer fein abgestimmten Anordnung voneinander abhängiger Ventilkomponenten Gebrauch macht. Wenn auch solche Getriebesteuersysteme sich im Laufe der Jahre bewährt haben, so haben auch ihre Grenzen. So sind beispielsweise solche hydraulisch gesteuerten Getriebe für gewöhnlich nur auf einen Motor oder sehr wenige Motoren und Fahrzeuge abgestimmt. Deshalb treten erhebliche Kosten für den Automobilhersteller auf, um unterschiedliche Getriebeeinheiten zu bauen, zu testen, auf Lager zu halten und zu reparieren, um den Käufern eine annehmbar breite Modellpalette zu bieten.
Ferner sollte berücksichtigt werden, daß solche hydraulisch gesteuerten Getriebesysteme sich nicht ohne weiteres so verhalten, daß sie Bedingungen, wie den normalen Verschleiß, Temperatursprünge und Motorleistungsänderungen kompensieren. Wenn auch das Getriebe mit hohem Wirkungsgrad innerhalb bestimmter spezifischer Toleranzen arbeitet, so sind doch hydraulische Steuersysteme nicht in der Lage, von sich aus Korrekturen vorzunehmen, um den hohen Wirkungsgrad des Getriebes auf Dauer zu halten.
Jedoch sind in den vergangenen Jahren verbesserte Getriebesteuersysteme vorgeschlagen worden, welche die Möglichkeit eröffnen, daß sich das Getriebe selbst an wandelnde Bedingungen anpaßt. Es wird hierzu auf das U.S. Patent 3,956,947 verwiesen, das eine grundlegende Entwicklung auf diesem Gebiet schildert und das die Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 offenbart. Genauer gesagt, offenbart die Patentschrift ein automatisches Getriebe mit einem "adaptiven" Steuersystem mit elektrisch-betätigten Magnetventilen zum Steuern bestimmter Strömungsmitteldrücke. Bei diesem elektrohydraulischen Steuersystem spricht das Automatikgetriebe auf einen Beschleunigungswert an, um das Abtriebsdrehmoment des Getriebes beim Gangwechsel (zwischen An- und Abtriebswellen des Getriebes) zu steuern. So sorgt die Arbeit der Magnetventile für eine zeitliche Abhängigkeit der Drehzahl einer gemessenen Rotationskomponente des Getriebes, um im wesentlichen beim Gangwechsel einem vorbestimmten Verlauf zu folgen.
Eines der Hauptziele der Erfindung liegt darin, ein erheblich verbessertes, elektronisch gesteuertes, volladaptives Getriebe zu schaffen. Der Ausdruck "volladaptiv" soll heissen, daß im wesentlichen alle Gangwechselvorgänge unter Benutzung einer Regelschleife erfolgen (d.h. eine auf Rückführung beruhende Regelung). Insbesondere bedient sich die Regelung einer geschlossenen Schleife für die Drehzahl, das Drehzahlverhältnis bzw. der Schlupfdrehzahl von Nt (Turbine des Drehmomentwandlers) und Ne (Motor) oder deren Kombination Nt und N&sub0; (ausgangsseitig) entsprechend dem Drehzahlverhältnis oder der Schlupfdrehzahl. Die Getrieberegelung ist auch in der Lage, aus Erfahrung zu "lernen" und auf dieser Basis passende Einstellungen vorzunehmen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein automatisches Vierganggetriebe zu schaffen, das leicht in Verbindung mit vielen Motoren und Fahrzeuggrößen und -typen verwendet werden kann, einschließlich solcher Fahrzeuge, die von konventionellen, mechanisch-hydraulischen Automatikgetrieben Gebrauch machen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Automatikgetriebe zu schaffen, bei dem die Gangwechsel-Qualität in etwa gleichmäßig ohne Rücksicht auf die Motorgröße innerhalb der Leistungsänderungen des Motors bzw. des Zustandes von Komponenten erhalten bleibt (d.h. die Getrieberegelung päßt sich an Änderungen der Motorleistung oder des Zustandes der verschiedenen Reibeinheiten des Getriebes an).
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einige Elemente (Kupplungen, Bänder, Einwegkupplungen) zu eliminieren, die normalerweise für eine gute Gangwechselqualität erforderlich sind.
Eine spezifischere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kupplungs- und Zahnradanordnung zu schaffen, die bezüglich der heutzutage verwendeten Einheiten mit drei Gängen, zusätzliche Zahnräder für die Zahnradanordnung und eine Überholkupplung (Einwegkupplung) eliminiert, die ferner nur ein Reibelemente mehr benötigt, um so die Kompaktheit zu steigern und die axiale Getriebelänge zu verringern. Da die elektronische Regelung gemäß der Erfindung es gestattet, auf die Überholkupplung im niedrigen Gang zu verzichten, sind die Zahnradsatzzapfen nicht dazu gezwungen, bei hoher Drehzahl zu drehen, wenn das Fahrzeug nach rückwärts geschleppt wird. Dies verringert die Schmiermittelanforderungen und erlaubt ein im wesentlichen uneingeschränktes Schleppen nach rückwärts oder vorwärts.
Entsprechend einer weiteren Aufgabe der Erfindung sollen außegewöhnlich sanfte, doch rasche Kick Down-Gangwechsel stattfinden (d.h. vom zweiten in den ersten Gang) und dabei soll die Kraftübertragung besser spürbar sein, ohne daß der Gangwechsel mit Härte erfolgt. Dank der adaptiven Regelung lassen sich Drehmomentänderungen des Motors oder von Reibelementen kompensieren und läßt sich eine beständige Gangwechselqualität während der Getriebelebensdauer erzielen.
In einer weiteren Aufgabe der Erfindung erfolgt eine Teilüberbrückung im Betrieb (die den Schlupf zwischen der Turbine des Drehmomentwandlers und dem Motor verringert), wobei ein wirksames Überbrückungsmerkmal unter Bedingungen verwendet wird, die normalerweise wegen Drehschwingungen vermieden werden müssen.
JP-A-61 084446, veröffentlicht am 30.04.1986, entsprechend US-A-4,691,568, veröffentlicht am 13.12.1988, schildert ein Regelsystem für ein Automatikgetriebe mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Druckschrift erläutert einen Einschaltzyklus für ein elektromagnetisches Ventil 106, wobei die Einschaltdauer mit Hilfe einer Rückführung geregelt wird und dabei das Ziel angestrebt wird, daß ein Leistungsmißverhältnis zwischen dem Motor und dem Getriebe kompensiert wird, wenn man (durch Konvergenz) einen hydraulischen Enddruck P3 erreicht, mit dem ein Reibelement beauf schlagt wird, um einen Gangwechsel bei idealer Drehzahl zu erzielen.
Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Aufgaben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Aspekte der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Im Gegensatz zu der Druckschrift, von der sich der Patentanspruch 1 unterscheidet, sorgt die Erfindung für Änderungen der Einschaltdauer der das hydraulische Strömungsmittel beeinflussenden Einrichtungen, d.h. der Strömungssteuermittel, wobei diese Änderungen in Realzeit und in einer geschlossenen Regeischleife ständig vorgenommen werden, um zu erreichen, daß das Getriebe einem Satz vorbestimmter Gangwechsel-Vorgaben folgt. Erfindungsgemäß bedient sich das Getriebe einer Einschaltdauerregelung, um ständig die Reibelemente adaptiv zu steuern und dafür zu sorgen, daß das Getriebe den vorbestimmten Gangwechselvorgaben folgt.
Die Getrieberegelung weist auch ein Steuergerät auf Mikrocomputer-Basis auf, dem Eingangssignale für die Motordrehzahl, Turbinendrehzahl, Ausgangsdrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit), Drosselklappenstellung, Bremsvorgang, vorbestimmte Hydraulikdrücke, vom Fahrer angewählter Gang oder Betriebsbedingungen (PRNODDL), Motorkühlwassertemperatur und/oder Umgebungstemperatur zugeführt werden. Dieses Steuergerät erzeugt Stellsignale zum Betätigen mehrerer Magnetventile, die den Druck in den Reibeinheiten des Getriebes einsteuern. Somit führt das Steuergerät bestimmte Gangwechselabläufe aus, die im Speicher des Steuergeräts eingespeichert sind, und liefert Stellsignale für die Magnetventile, wobei die Rückführung durch verschiedene Eingangssignale erfolgt.
Ein weiteres Hauptmerkmal der Erfindung liegt darin, ein auf einer Regelung basierendes adaptives System zu schaffen. Mit anderen Worten, arbeitet das adaptive Regelsystem auf Basis von zurückgeführten Echtzeit-Informationen von Sensoren, d.h. das System führt einen Schritt aus, der den Ausgang beeinflußt, liest die Wirkung aus und führt ständig in Echtzeit Änderungen an dem vorzunehmenden Schritt aus. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die Regelvorgänge korrigiert werden im Gegensatz zu Steuerungen, bei denen die Stellsignale für bestimmte Elemente nur gemäß einem vorbestimmten Programm verarbeitet werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Steuergerät programmiert, um aus den Betriebsergebnissen zu "lernen". So berechnet beispielsweise das. Steuergerät die Füllzeit für ein Reibelement basierend auf einer historischen Berechnung des Kupplungs-Füllvolumens (d.h. des Fluidvolumens, mit dem die Kupplungsbetätigungskammer gefüllt wird). Diese Art von adaptiver Regelung macht die Anpassung des Getriebes an neue Motoren und Fahrzeuge wesentlich leichter. Das Steuergerät ist auch in der Lage, daß der Fahrer zwischen verschiedenen Programmen für die gewünschten Getriebegangwechsel-Muster, wie Brennstoffverbrauch oder Leistung, wählen kann. Ferner ist das Steuergerät in der Lage, einen kompletten Satz von fahrzeugseitigen Diagnoseeinrichtungen zu liefern.
Andere Merkmale der Getrieberegelung bestehen in einer teilweisen Überbrückung des Drehmomentwandlers im Betrieb und für einen adaptiven Leerlaufim Betrieb, womit man erhebliche Brennstoffeinsparungen erhält. Beispielsweise schaltet das adaptive Leerlaufprogramm das Getriebe in die N-Stellung, wenn der Motor leerläuft und ein Bremsvorgang erfolgt. Das Programm für die Teilüberbrückung ermöglicht das Überbrücken bei relativ geringen Betriebsdrehzahlen (z.B. 25 km/h oder 1000 Upm des Motors), sobald die Kühlwassertemperatur über einen bestimmten Minimalwert steigt.
Zusätzlich zu den von dem adaptiven Regelsystem vermittelten Vorteilen bedient sich die Erfindung der Kombination des Regelsystems mit einer neuartigen Transaxele-Bauweise mit vier Drehzahlen, die weniger Bauteile benötigt und kleiner als bekannte Vierganggetriebe baut. Beispielsweise paßt das erfindungsgemäße Vierganggetriebe in den Einbauraum, der für ein konventionelles Dreiganggetriebe vorgesehen ist.
Wenn auch das erfindungsgemäße Getriebesystem eine elektronische Regelung beinhaltet, so kann es trotzdem bei Ausfall der elektrischen Spannung begrenzt arbeiten. So lassen es die Anordnung und Bauweise der Magnetventile in der hydraulischen Anordnung zu, daß ein behelfsmäßiges Heimfahren möglich ist und dabei das Fahrzeug auch bei Ausfall der elektrischen Energie für die Magnetventile in der Schaltstellung parken, neutral, zweiter Gang oder Rückwärtsgang manövrierfähig bleibt.
Ferner zeichnet sich das Vierganggetriebe durch eine vereinfachte Kupplungs- und Zahnradanordnung aus, die keine Überholkupplungen braucht. Die Kupplungsanordnung macht von gemeinsamen Reaktionsplatten Gebrauch sowie von Kugelrückschlagventilen, um die Kupplungsbetätigungskammern mit Flüssigkeit gefüllt zu halten und hydraulisch ausgeglichene Kolben verhindern, daß Zentrifugalkräfte die Kupplungen einrücken.
Andere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1A bis 1C eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 1A eine schematische Darstellung des Getriebes;
Fig. 1B einen Schnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 1C einen Teilschnitt der einen Getriebehälfte gemäß Fig. 1B;
Fig. 1D eine Darstellung des hydraulischen Systems;
Fig. 2 ein Flußdiagramm des gesamten Betriebsablaufes der Getriebesteuerung gemäß der Erfindung;
Fig. 3A bis 3D erfindungsgemäße Gangwechselverfahren, nämlich
Fig. 3A ein Flußdiagramm des Gangwechselverfahrens der Fig. 2 und
Fig. 3B bis 3D Gangwechsel-Schaubilder;
Fig. 4A bis 4L erfindungsgemäße Gangwechselverfahren, nämlich
Fig. 4A ein Gangwechsel-Schaubild für einen Kick Down vom dritten in den ersten Gang;
Fig. 4B ein Schaubild der Drehmomentwandler-Eigenschaften für das Turbinen-Drehmomentverfahren;
Fig. 4C ein Gangwechsel-Teilschaubild des Lernverfahrens beim Kick Down;
Fig. 4D ein Schaubild zum Heraufschalten vom ersten in den zweiten Gang;
Fig. 4E ein Flußdiagramm des Lernverfahrens;
Fig. 4F ein Schaubild für das adaptive Ablaufverfahren beim Schalten vom vierten in den dritten Gang im Schiebebetrieb;
Fig. 4G ein Teilschaubild des Gangwechsels vom zweiten in den ersten Gang im Schiebebetrieb;
Fig. 4H ein Teilschaubild für den Gangwechsel vom zweiten in den ersten Gang im Schiebebetrieb;
Fig. 4I ein Flußdiagramm für die Ausrücklogik beim Kick Down oder Schubbetrieb-Gangwechsel;
Fig. 4J ein Flußdiagramm der Einrücklogik für einen Kick Down oder Schubbetrieb-Gangwechsel;
Fig. 4K ein Schaubild des Druckverlaufs während der Betätigungs zeit;
Fig. 4L ein Schaubild zum Schalten von Neutral in den Rückwärtsgang in der Garage;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines adaptiven Regelsystems für ein erfindungsgemäßes Automatikgetriebe;
Fig. 6 ein Blockschaltbild des Getriebe-Steuergeräts für das erfindungsgemäße adaptive Regelsystem;
Fig. 7A bis 7G Übersichtsschaltbilder des Getriebe- Steuergeräts der Fig. 6, nämlich
Fig. 7A eine Schaltung für eine serielle Verbindung zwischen dem Getriebe-Steuergerät und dem Motor- Steuergerät;
Fig. 7B Mikroprozessor und periphere Schnittstellen;
Fig. 7C den Festspeicher und Überwachungs-/Rückstellschaltungen;
Fig. 7D Eingangsschaltungen für Drehzahl und Drosselklappe;
Fig. 7E Eingangsschaltungen des Zündschalters;
Fig. 7F Treiberschaltungen für den Regulator und Relais;
Fig. 7G Treiberschaltungen der Magnetventile.

DREHMOMENTWANDLER

Fig. 1A zeigt einen Drehmomentwandler 110 zum Übertragen der Leistung einer rotierenden Kurbelwelle 114 eines Antriebes, wie eines Fahrzeugmotors (nicht dargestellt), an das Eingangsglied des Getriebes 100. Diese Leistung kann dann nachher an eine Antriebseinheit 104 (teilweise dargestellt) übertragen werden, die mit einem oder mehreren Rädem (nicht dargestellt) des Fahrzeugs verbunden ist. Der Wandler 110 besteht allgemein aus einem Pumpenrad 126, Turbinenrad 128 und Leitrad 130.
Wie Fig. 1B zeigt, wird die Leistung von der Kurbelwelle 114 des Motors über ein rotierendes Plattenbauteil 118 auf den vorderen Gehäusedeckel 116 des Pumpenrades 126 übertragen. Das Pumpenrad 126 ist in bekannter Weise in Strömungsmittelverbindung mit dem Turbinenrad 128 und dem Leitrad 130. Die Leitradplatte ist an einer Einweg- bzw. Überholkupplung 154 befestigt. Die Überholkupplung 154 läßt nur eine Drehung in Richtung des Pumpenrades 126 zu.
Der Wandler 110 besitzt auch eine Überbrückungskupplung 186, um Schlupf zwischen der Motorkurbelwelle 114 und dem Turbinenrad 128 des Wandlers 110 zu verhindern.
Die Konstantpumpe 200 (in den Ausprüchen "Pumpmittel") besitzt ein Pumpengehäuse 202, ein Außenrad oder Rotor 218 mit Innenzähnen (nicht dargestellt) arbeitet in einer Ausnehmung des Gehäuses 202. Ein Innenrad oder Rotor 222 mit äußeren Zähnen (nicht dargestellt), die mit den Zähnen des äußeren Rotors (218) zusammenarbeiten, liegt innerhalb des äußeren Rotors 218.

KUPPLUNGSSYSTEM

Biem Leistungsfluß durch das Getriebe 100 sorgt das Kupplungssytem 300 (in dem Ausprüchen "Rubelemente") Lösen zweier getrennter Bauteile. Mit anderen Worten, das Kupplungssystem 300 sorgt dafür, daß die Zahnräder des Getriebes nach Wahl bezüglich der Antriebskurbelwelle 114 oder des Getriebegehäuses 102 ein- und ausgerückt werden. Nahe der Eingangsseite des Getriebes 100 besitzt das Kupplungssystem 300 eine Underdrive-Kupplung 302 (eingerückt im ersten, zweiten und dritten Gang), eine Overdrive-Kupplung 304 (eingerückt im dritten und vierten Gang) und eine Rückwärtskupplung 306 (eingerückt im Rückwärtsgang). Nahe der Ausgangsseite des Getriebes 100 besitzt das Kupplungssystem 300 eine 2/4-Gang- Kupplung 308 (eingerückt im zweiten und vierten Gang), und eine Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 (eingerückt im ersten Gang und Rückwärtsgang).
Wie Fig. 1B zeigt, ist eine eingangsseitige Kupplungsnabe 312 zur Aufnahme der Kupplungen 302, 304 und 306 vorgesehen. Die Kupplungsnabe 312 besitzt am Außenumfang Zähne 319. Ein Turbinendrehzahlsensor 320 ("Mittel zum Erfassen der Eingangsdullsahl") ist mit einem Ende in einem radialen Abstand gerade über den Zähnen 319 der Kupplungsnabe 312 angeordnet. Der Sensor 320 überwacht bzw. mißt die Drehzahl des Turbinenrades 128, indem die im zeitlichen Ablauf vorbeigehenden Zähne 319 gezählt werden. Vorzugsweise ist der Drehzahlsensor 320 für die Turbinendrehzahl vom passiven Typ. Es können aber auch andere passende Drehzahlsensoren in oder vor dem Getriebe 100 vorgesehen sein, um ein eingangsseitiges Drehzahlsignal für ein Getrie-besteuergerat 3010 zu liefern, das anhand der Fign. 7A-G beschreiben wird ("Elektronische Steuerung").
Wie Fig. 1C zeigt, besteht die Underdrive-Kupplung 302 aus mehreren axial beabstandeten ringformigen Kupplungsplatten 342 und mehreren axial beabstandeten, ringförmigen Kupplungsscheiben 344. Die Scheiben 344 wechseln mit den Platten 342 ab und wenn die Kupplung 302 gelöst ist, können sich Platten und Scheiben gegeneinander frei bewegen. Die Platten 342 haben an ihrem Außendurchmesser nicht dargestellte Nuten und sitzen in Nuten 346 von Kupplungshaltefingern 341, die innerhalb eines eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326 liegen. Die Kupplungsscheiben 344 haben nicht dargestellte innere Nuten und sind mit einem Reibwerkstoff 347 belegt. Die Scheiben 344 sind in Nuten 348 einer Underdrive-Kupplungsnabe 350 befestigt. Diese Nabe 350 ist mit einer rotierenden Underdrive-Welle 352 des Zahnradsystems 500 integriert. Ein Drucklager 353 liegt axial zwischen dem axial verlängerten Abschnitt 314 der Nabe 312 und der Underdrive-Kupplungsnabe 350.
Die Overdrive-Kupplung 304 besteht aus mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsplatten 354 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 356. Die Platten 354 und Scheiben 356 sind ähnlich denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Scheiben 356 liegen in Nuten einer Overdrive-Kupplungsnabe 358, die an der Getriebewelle 352 mit Lagern 360 und 361 gelagert ist. Druckglieder 362 und 363 liegen axial zwischen der Underdrive-Kupplungsnabe 350 und Overdrive-Kupplungsnabe 358. Die Druckglieder 362 und 363 sind dem Druckglied im Drehmomentwandler ähnlich. Eine ringförmige Gegenplatte 364 ist an der Innenseite des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326 axial zwischen den Underdrive- und Overdrive-Kupplungsplatten und Scheiben 342, 344 bzw. 354 und 356 befestigt. Die Gegenplatte 364 ist für die Underdrive-Kupplung 302 und Overdrive-Kupplung 304 gemeinsam. Befestigungsringe 366 und 368 sind seitlich der Gegenplatte 364 vorgesehen. Der Ring 368 hat eine Schrägfläche und verhindert axiale Bewegungen der Gegenplatte 364.
Die Rückwärtskupplung 306 besteht aus mindestens einer ringförmigen Kupplungsplatte 370 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 372. Die Rückwärtskupplungsplatte 370 und Kupplungsscheiben 372 sind ähnlich denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Scheiben 372 liegen in Nuten 373 einer Rückwärts-Kupplungsnabe 374. Die Nabe 374 ist in Lagern 376 und 378 an einem Ende der Overdrive-Kupplungsnabe 358 gelagert. Ein Druckglied 379 liegt axial zwischen der Overdrive-Kupplungsnabe 358 und Rückwärts-Kupplungsnabe 379. Das Druckglied 379 ist ähnlich dem Druckglied im Drehmomentwandler. Eine ringförmige Gegenplatte 380 ist am einen Ende des Flansches 340 des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326 auf einer Seite der Rückwärtskupplungsplatte 370 und den Scheiben 372 befestigt. Befestigungsringe 384 sichern die Gegenplatte 380 gegenüber axialen Bewegungen längs des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326.
Zum Anlegen der Overdrive-Kupplung 304 und Rückwärtskupplung 306 besitzt eine Strömungsmitteleinrichtung einen ersten hydraulischen Kolben 386 mit einem axialen Vorsprung 388 in einer Bohrung bzw. Ausnehmung der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312.
Der erste Kolben 386 besitzt einen axialen Zylinderteil 406, an dessen einem Ende eine Druckringplatte 408 mit einem wellenförmigen Befestigungsring 409a und Befestigungsring 409b befestigt ist. Die Druckringplatte 408 liegt zwischen der Overdrive-Kupplung 304 und der Rückwärtskupplung 306 für den Eingriff der Kupplungsplatten 354, 370 und Scheiben 356, 372. Somit ist die Druckringplatte 408 für die Overdrive-Kupplung 304 und Rückwärts-Kupplung 306 gemeinsam.
Zum Einrücken und Lösen der Underdrive-Kupplung 302 arbeitet ein zweiter hydraulischer Kolben 410 in einer Ausnehmung 412 des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326. Der glatte Außendurchmesser der Nabe 314 der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312 hat eine Nut 414, in der eine Dichtung wie ein innerer Dichtring 416 aus Kunstgummi sitzt, während der Außenumfang der Ausnehmung 412 eine Nut 418 für einen äußeren Dichtring 420 aufweist. Der zweite hydraulische Kolben 410 stößt mit einem Ende 422 an die Kupplungsplatten 342 der Underdrive-Kupplung 302. Ein ringförmiges, konisches Federhalteteil 424 ist anstoßend an einen Befestigungsring 426 angeordnet. Der Ring 426 liegt in einer Nut 428 in der axialen Verlängerung 314 der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312. Das andere Ende des Federhalteteils 424 ist gegen den zweiten hydraulischen Kolben 410 über Dichtmittel 430 abgedichtet. Das Federhalteteil 424 wird mit Strömungsmittel durch eine Öffnung (nicht gezeigt) im zweiten Kolben 410 aus einem Kanal (nicht gezeigt) in der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312 gefüllt, um den Druckausgleich für den zweiten Kolben 410 zu bilden. Das Überschuß-Strömungsmittel kann am Ring 426 vorbeilecken und die Underdrive-Kupplung 302 kühlen. Federmittel wie eine Wendelfeder 432 liegen zwischen dem Federhalteteil 424 und dem zweiten Kolben 410, um den zweiten Kolben 410 zu spannen bzw. in die dargestellte, unbetätigte Lage zurückzuführen.
Am ausgangsseitigen Ende des Getriebes 100 sind im Getriebegehäuse 102 die Ausgangs- bzw. Bremskupplungen, wie die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 und die Langsam/Rückwärts- Kupplung 310 untergebracht. Die Kupplung 308 besteht aus mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsplatten 434 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 436. Die Platten 434 und Scheiben 436 ähneln denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Platten 434 sind in Nuten 438 von am Umfang beabstandeten und radial nach innen reichenden Kupplungsfingern 439 im Gehäuse 102 befestigt.
Die Scheiben 436 liegen in Nuten 440 eines axialen Flansches 442 der Rückwärts-Kupplungsnabe 374. Federmittel wie eine Tellerfeder 444 ähnlich der Feder 404 liegen innerhalb des Gehäuses 102 auf einer Seite der Kupplung 308. Eine Gegenringplatte 445 ist auf der anderen Seite der Kupplung 308 befestigt zwischen der Kupplung 308 und der Kupplung 310. Die Gegenplatte 445 ist für beide Kupplungen 308, 310 gemeinsam. Befestigungsringe 446, 447 sitzen im Gehäuse 102 an den Seiten der Gegenplatte 445 für deren Befestigung. Der Ring 446 ist ein schräger Ring und verhindert axiale Bewegungen der Gegenplatte 445.
Zum Einrücken der 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 arbeitet ein dritter Kolben 448 in einer Kammer 450 im Kolbengehäuse 452. Das Kolbengehäuse 452 ist am Gehäuse 102 mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) befestigt. Der glatte Durchmesser des dritten Kolbens 448 besitzt eine Nut 454 am Außenumfang für einen äußeren Dichtring 456 und eine Nut 458 am Innenumfang für einen inneren Dichtring 460. Ein Befestigungsring 462 liegt in einer Nut 464 des Gehäuses 102 und verhindert axiale Verschiebungen des Kolbengehäuses 452.
Die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 besteht aus mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsplatten 466 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 468. Die Platten 466 und Scheiben 468 ähneln denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Platten 466 sind in Nuten 470 der Kupplungsfinger 439 innerhalb des Gehäuses 102 befestigt. Die Scheiben 468 sind in Nuten 472 am Außenumfang eines Ringrades 542 des Zahnradsystems 500 befestigt, das noch beschrieben wird.
Das Einrücken der Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 erfolgt durch einen vierten hydraulischen Kolben 474, der in einer Kammer 476 eines ringförmigen Kolbengehäuses 478 arbeitet.
Das Kolbengehäuse 478 liegt in einer Ringausnehmung 480 des Gehäuses 102 und ist in passender Weise, wie mit Bolzen 481 am Gehäuse 102 befestigt. Der glatte Durchmesser des vierten Kolbens 474 besitzt eine Nut 482 im Außenumfang für einen äußeren Dichtring 484 und eine Nut 486 am Innenumfang für einen inneren Dichtring 488. Federmittel wie eine Tellerfeder 490, ähnlich der Feder 404, liegen zwischen dem vierten Kolben 474 und dem Zahnradsystem 500, um den vierten Kolben 474 in die Ausgangslage zu drücken bzw. zurückzuführen, wenn die Kupplung - wie in der Zeichnung dargestellt - nicht betätigt ist. Ein Befestigungsring 492 hält ein Ende der Feder 490 am Getriebegehäuse 102.

ZAHNRADSYSTEM

Im Leistungsfluß ändert ein Zahnradsystem ("mehrere Zahnräder") das Drehmomentverhältnis zwischen einem Eingangsglied, wie der Eingangswelle 176, und einem Ausgangsglied, wie einem Ausgangszahnrad 534, wie noch erläutert wird. Das Zahnradsystem besteht aus einem vorderen oder ersten Planetenradsatz 502 und einem axial beabstandeten, rückwärtigen oder zweiten Planetenradsatz 504. Der erste Satz 502 besitzt ein erstes Zentralrad 506. Das erste Zentralrad 506 ist am Innenumfang mit der Rückwärtskupplungsnabe 374 verbunden und ist in Lagern 376 und 378 gelagert. Ein erster Planetenradträger 508 umgibt das erste Zentralrad 506. Der erste Planetenradträger 508 besitzt mehrere am Umfang beabstandete erste Planetenräder 510 an Wellen 512. Der erste Planetenradträger 508 besitzt einen Innenteil 514, der bei 516 mit der Overdrive-Kupplungsnabe 358 vernutet ist. Ein Drucklager 517 liegt axial zwischen einem Ende des ersten Zentralrades 506 und dem Innenteil 514 des ersten Planetenradträgers 508. Dieser besitzt auch einen axialen Außenteil 518, der einen Zylinder um den ersten Planetenradsatz 502 bildet. Ein erstes Ringrad 519 umgibt den ersten Planetenradträger 508 und kämmt mit den ersten Planetenrädem 510.
Der rückwärtige oder zweite Planetenradsatz 504 besitzt ein zweites Zentralrad 520, das bei 522 mit der Welle 352 über Nuten verkeilt ist. Ein Drucklager 523 liegt axial zwischen einem Ende des Innenteils 514 des ersten Planetenradträgers 508 und dem zweiten Zentralrad 520. Ein zweiter Planetenradträger 524 umgibt das zweite Zentralrad 520. Der zweite Planetenradträger 524 besitzt mehrere am Umfang beabstandete zweite Planetenräder 526 auf Wellen 528 am zweiten Planetenradträger 524. Dieser besitzt ein Innenteil 530, das bei 532 über Nuten mit einem drehbaren Ausgangsrad 534 verbunden ist, das als Ausgangsglied des Getriebes 100 dient. Der Innenteil 530 des zweiten Planetenradträgers 524 wird von einem Lager 536 gelagert, das das zweite Zentralrad 520 umgibt. Ein Drucklager 537 liegt axial zwischen dem zweiten Zentralrad 520 und dem zweiten Planetenradträger 524. Ein Schrägtonnenlager 538 lagert den Innenteil 530 des zweiten Planetenradträgers 524 im Getriebegehäuse 102.
Der zweite Planetenradträger 524 besitzt auch einen Außenteil 540, der mit dem ersten Ringrad 519 verbunden ist. Das zweite Ringrad 542 umgibt den zweiten Planetenradträger 524 und kämmt mit den Planetenrädem 526. Das zweite Ringrad 542 ist mit dem Außenteil 514 des ersten Planetenradträgers 508 verbunden.
Der zweite Planetenradträger 524 besitzt Zähne 544 am Außenumfang des Außenteils 540. Ein ausgangsseitiger Drehzahlsensor 546 ist in eine Bohrung 548 des Gehäuses 102 eingeschraubt und besitzt ein Ende 550 im radialen Abstand gerade über den Zähnen 544 des zweiten Planetenradträgers 524. Der ausgangsseitige Drehzahlsensor 546 dient zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeit (pro Minute) des zweiten Planetenradträgers 524, indem die vorbeilaufenden Zähne 544 pro Zeiteinheit gemessen werden. Der Sensor 546 ähnelt dem Turbinendrehzahlsensor 320. Es wird bemerkt, daß auch andere passende Sensoren im oder nach dem Getriebe 100 verwendet werden können, um dem Getriebesteuergerät 3010 ein ausgangsseitiges Drehzahlsignal zuzuführen.
Das Ausgangszahnrad 534 ist am zweiten Planetenradträger 524 in passender Weise wie Bolzen 552 befestigt. Das Ausgangszahnrad 534 wird von einem Schrägrollenlager 554 im Gehäuse 102 gelagert. Eine rückseitige Deckelplatte 556 ist in passender Weise (nicht dargestellt) mit dem rückwärtigen oder ausgangsseitigen Ende des Gehäuses 102 verbunden und umgibt das Ausgangszahnrad 534 und das Transfergetriebe (nicht gezeigt).
Um zu verstehen, wie die Leistung von der Motorkurbelwelle 114 zum Ausgangszahnrad 534 des Getriebes 100 übertragen wird, soll nun anhand der Fig. 1C und 1D die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Systeme erläutert werden.

KUPPLUNGSBETÄTIGUNG

Wie bereits erwähnt, rotiert die Eingangwelle 176 des Getriebes infolge des Drehmoments von der Motorkurbelwelle 114 über den Wandler 110 zur Eingangwelle 176. Die eingangsseitige Kupplungsnabe 312 rotiert mit der Eingangswelle 176 infolge der Keilnutenverbindung 317 der Eingangswelle 176. Das Eingangskupplungsgehäuse 326 und die Platten 342, 354 und 370 rotieren ebenfalls mit der Eingangswelle 176 infolge der Keilnutenverbindung 330 des Gehäuses 326 mit der Nabe 312 und der Keilnutverbindung der Kupplungsplatten 342, 354 und 370 mit dem Kupplungsgehäuse 326.
Zum Anlegen der Underdrive-Kupplung 302 verschiebt das hydraulische Druckmittel, das zwischen dem Gehäuse 326 und dem zweiten Kolben 410 eintritt, diesen zweiten Kolben 410 axial und drückt dabei die Feder 432 zusammen. Der zweite Kolben 410 drückt die rotierenden Kupplungsplatten 342 und die momentan gehäusefesten Scheiben 344 der Underdrive- Kupplung 302 zusammen und liefert eine Reibkraft zwischen den Platten 342 und Scheiben 344. Da das Gehäuse 326 und die Underdrive-Kupplungsplatten 342 rotieren, bringt die Reibkraft die Kupplungsscheiben 344 und die Nabe 350 zur Rotation und damit auch die Welle 352 des Zahnradsystems 500. Bei Druckmittelentlastung der Underdrive-Kupplung 302 übt die zusammengedrückte Feder 432 Kraft auf den zweiten Kolben 410 aus und führt diesen in die dargestellte ausgerückte Lage zurück.
Zum Anlegen der Overdrive-Kupplung 304 verschiebt Druckmittel, das zwischen dem ersten Kolben 386 und dem Gehäuse 326 eintritt, den ersten Kolben 386 in axialer Richtung und lenkt dabei die Feder 404 axial aus. Das Druckplattenteil 408 des ersten Kolbens 386 drückt die Kupplungsplatten 354 und Scheiben 356 der Overdrive-Kupplung 304 zusammen gegen die Gegenplatte 364 und erzeugt dazwischen eine Reibkraft. Da das Gehäuse 326 und die Overdrive-Kupplungsplatten 354 rotieren, bringt die Reibkraft auch die Overdrive-Kupplungsscheiben 356 und die Nabe 358 zum Rotieren und damit den ersten Planetenradträger 508 und das zweite Ringrad 542. Bei Druckmittelentlastung der Overdrive-Kupplung 304 bzw. des ersten Kolbens 386 drückt die ausgelenkte Feder 404 auf den ersten Kolben 386 und damit kehrt dieser in die dargestellte gelöste Lage zurück.
Zum Anlegen der Rückwärtskupplung 306 verschiebt Druckmittel, das zwischen dem ersten Kolben 386 und der Kupplungsnabe 312 eintritt, den ersten Kolben 386 in axialer Richtung und lenkt dabei die Feder 404 aus. Das Druckplattenteil 408 des ersten Kolbens 386 drückt die Kupplungsplatte 370 und die Scheiben 372 der Rückwärtskupplung 306 zusammen und gegen die Gegenplatte 380 und erzeugt eine Reibkraft dazwischen. Da das Kupplungsgehäuse 326 und die Rückwärtskupplungsplatte 370 rotieren, bringt die Reibkraft die Rückwärtskupplungsscheiben 372 und die Nabe 374 zum Rotieren und damit auch das erste Zentralrad 506. Bei Druckmittelentlastung der Rückwärtskupplung 306 bzw. des ersten Kolbens 386 drückt die ausgelenkte Feder 404 auf den Kolben 386 und führt damit diesen in die gelöste, dargestellte Lage zurück.
Am Ausgangsende des Getriebes 100 dienen die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 zum drehfesten Halten eines bestimmten Zahnradelementes des Systems 500, indem es am gehäusefesten Getriebegehäuse 102 festgelegt wird. Zum Anlegen der 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 verschiebt Druckmittel, das zwischen dem dritten Kolbengehäuse 452 und dem dritten Kolben 448 eintritt, den dritten Kolben 448 in axialer Richtung und lenkt dabei die Feder 444 aus. Der dritte Kolben 448 drückt die Kupplungsplatten 434 und Scheiben 436 der Kupplung 308 zusammen und gegen die Gegenplatte 445 und erzeugt so eine Reibkraft dazwischen. Da die 2/4-Kupplungsplatten 434 nicht rotieren bzw. gehäusefest sind, da sie am Gehäuse 102 festgelegt sind, hält die Reibkraft die Kupplungsscheiben 436 gehäusefest und damit auch den Flansch 442, die Rückwärtsnabe 374 und das erste Zentralrad 506. Bei Druckmittelentlastung der Kupplung 308 bzw. des dritten Kolbens 448 drückt die ausgelenkte Feder 444 auf den dritten Kolben 448 und damit kehrt dieser in die dargestellte Lösestellung zurück.
Um die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 anzulegen, verschiebt das Druckmittel, das zwischen dem vierten Kolbengehäuse 476 und dem vierten Kolben 474 eintritt, den vierten Kolben 474 in axialer Richtung und lenkt damit die Feder 490 aus. Der vierte Kolben 474 drückt die Kupplungsplatten 466 und Scheiben 468 der Kupplung 310 zusammen gegen die Gegenplatte 445 und erzeugt dazwischen eine Reibkraft. Da die Langsam/Rückwärts-Kupplungsplatten 466 gehäusefest gehalten sind, da sie mit dem Getriebegehäuse 102 verbunden sind, hält die Reibkraft die Kupplungsscheiben 468 gehäusefest und damit auch das zweite Ringrad 542 und den ersten Planetenradträger 508. Bei Druckmittelentlastung der Kupplung 474 bzw. des Kolbens 474 drückt die ausgelenkte Feder 490 auf den vierten Kolben 474 und damit kehrt dieser in die dargestellte Lösestellung zurück.

ARBEITSWEISE DER PLANETENSÄTZE

In der Leerlaufstellung N bzw. Parkstellung P rotiert die Eingangswelle 176, die an die Turbine 128 angeschlossen ist, frei mit der Motorkurbelwelle 114. Da die eingangsseitige Kupplungsnabe 312 ebenfalls mit der Eingangswelle 176 verbunden ist, rotiert die Kupplungsnabe 312 und bringt so das Kupplungsgehäuse 326 mit den Kupplungsplatten 342, 354 und 370 zur freien Rotation mit der Kurbelwelle 114.
Soll das Getriebe 100 im ersten Gang arbeiten, so werden die Underdrive-Kupplung 302 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 betätigt. Druckmittel verschiebt den zweiten Kolben 410 in axialer Richtung weg vom Wandler 110 und die Platten 342 und Scheiben 344 der Kupplung 302 rücken ein. Dieser Eingriff bringt die Underdrive-Kupplungsnabe 350 zum Rotieren und damit auch die Getriebewelle 352. Da das zweite Zentralrad 520 bei 522 mit der Getriebewelle 352 verkeilt ist, bringt die Drehung der Getriebewelle 352 das zweite Zentralrad 520 zur Rotation. Da die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 durch Anlegen der Platten 466 an die Scheiben 468 eingerückt wird, hält dies das zweite Ringrad 542 gehäusefest. Da das zweite Ringrad 542 mit dem ersten Planetenradträger 508 verbunden ist, wird dieser gehäusefest gehalten. Demzufolge bringt die Rotation des zweiten Zentralrades 520 die zweiten Planetenräder 528 und den zweiten Planetenradträger 524 zur Rotation. Da das Ausgangszahnrad 534 bei 532 mit dem zweiten Planetenradträger 524 verkeilt ist, bringt die Rotation des zweiten Planetenradträgers 524 das Ausgangszahnrad 534 zum Rotieren. Da der zweite Planetenradträger 524 rotiert, dreht sich auch das erste Ringrad 519 und damit rotieren die ersten Planetenräder 510 und das erste Zentralrad 506 frei im ersten Gang. Das Ausgangszahnrad 534 überträgt dann das Drehmoment vom zweiten Planetenradträger 524 an das Transfergetriebe (nicht dargestellt). Soll das Getriebe 100 im zweiten Gang arbeiten, so werden die Underdrive-Kupplung 302 und die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 angelegt. Wiederum rotiert die Underdrive-Kupplungsnabe 350 wie vorbeschrieben und damit die Getriebewelle 352. Damit rotiert auch das zweite Zentralrad 520. Wird die Gangwechselkupplung 308 durch Anlegen der Kupplungsplatten 434 an die Scheiben 436 eingerückt, so werden der Flansch 442, die Rückwärtskupplungsnabe 374 und das erste Zentralrad 506 stationär gehalten. Da das Getriebe 100 im ersten Gang arbeitete, rotierten das erste Ringrad 519 und der zweite Planetenradträger 524 mit der Abtriebsdrehzahl. Auch das erste Zentralrad 506 rotierte frei. Hält man das erste Zentralrad 506 fest, so erhöhen die ersten Planetenräder 510 und der erste Planetenradträger 508 die Drehzahl. Somit rotieren das erste Zentralrad 519, der zweite Planetenradträger 524 und das, Ausgangszahnrad 534 mit höherer Drehzahl als im ersten Gang.
Soll das Getriebe 100 im dritten Gang arbeiten, so werden die Underdrive-Kupplung 302 und die Overdrive-Kupplung 304 eingerückt. Wiederum bringt das Einrücken der Underdrive- Kupplung 302 das zweite Zentralrad 520 in der vorgenannten Weise zum Rotieren. Sobald die Overdrive-Kupplung 304 durch Anlegen der Kupplungsplatten 354 und Scheiben 356 der Kupplung 304 einrückt, rotiert die Overdrive-Kupplungsnabe 358 und damit der erste Planetenradträger 508 infolge der Keilnutverbindung bei 516. Da der erste Planetenradträger 508 rotiert, rotieren auch die ersten Planetenräder 510, das erste Zentralrad 506 und das zweite Ringrad 542. Somit rotieren die zweiten Planetenräder 526 des zweiten Planetenradträgers 524 und damit rotiert das Ausgangszahnrad 534 mit der Eingangsdrehzahl bzw. einer höheren Drehzahl als im zweiten Gang.
Soll das Getriebe 100 im vierten Gang arbeiten, so werden die Overdrive-Kupplung 304 und die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 eingerückt. Das Einrücken der Overdrive-Kupplung 304 bringt die Overdrive-Kupplungsnabe 358 zum Rotieren, wie bereits erläutert wurde. Die Drehung der Overdrive-Kupplungsnabe 358 bringt den ersten Planetenradträger 508 und das zweite Ringrad 542 zur Drehung. Das Einrücken der 2/4- Gangwechsel-Kupplung 308 hat zur Folge, daß der Flansch 442, die Rückwärts-Kupplungsnabe 374 und das erste Zentralrad 506 in der beschriebenen Weise gehäusefest gehalten werden. Somit bringt die Drehung es ersten Planetenradträgers 508 die ersten Planetenräer 510, das erste Ringrad 519 und das zweite Ringrad 542 zur Rotation. Die Drehung des ersten und zweiten Ringrades p 19 und 542 bringt die zweiten Planetenräder 526 und de zweiten Planetenradträger 524 zur Rotation und damit rotiert das Ausgangszahnrad 534 mit einer höheren Drehzahl als im dritten Gang.
Soll das Getriebe 100 im Rückwärtsgang arbeiten, so werden die Rückwärtskupplung 306 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 eingerückt. Die Rückwärstkupplung 306 wird durch Anlegen der Kupplungsplatte 370 die Scheiben 372 eingerückt. Dieses Anlegen bringt die Rückwärts-Kupplungsnabe 374 zur Rotation und damit dreht das erste Zentralrad 506. Das Einrücken der Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 hat zur Folge, daß der erste Planetenradträger 508 und das zweite Ringrad 542 in der beschriebenen Weise gehäusefest gehalten werden. Somit dreht das erste Zentralrad 506 die ersten Planetenräder 510, die wiederum das erste Ringrad 519 rückwärts antreiben. Die Rotation de ersten Ringrades 519 bringt den zweiten Planetenradträger 524 und die zweiten Planetenräder 526 zur Rotation zur damit dreht das Ausgangszahnrad 534 in einer im Vergleich zu den anderen Gängen umgekehrten Drehrichtung. Die Rotation der zweiten planetenräder 526 bringt auch das zweite Zentralrad 520 zur freien Rotation.

KUPPLUNGSGEGEN- UND -EINRÜCKPLATTEN

In Fig. 1C sind die Gegenplatte 380 und die Druckplatte 408 dargestellt. Die Erfindung zeichnet sich durch eine Art Stege, wie einen ringförmigen Steg 380a, aus, der radial am Außenumfang der Gegenplatte 380 beabstandet und mit der Gegenplatte 380 an wenigstens einer Umfangsstelle verbunden ist, sowie einen ringförmigen Steg 408a, der am Außenumfang der Druckplatte 408 radial beabstandet und mit der Druckplatte 408 an wenigstens einer Umfangsstelle verbunden ist. Die Stege 380a und 408a dienen zum Vergrößern der axialen Festigkeit, um ein Ausweichen der Kupplung zu begrenzen. Die Gegenplatte 380 und die Druckplatte 408 halten Belastungen aus, die ein Kräftemuster erzeugen, wie es bei einer Tellerfeder anzutreffen ist (d.h. es wird eine Momentenfamilie längs der Radialrichtung erzeugt).
Die Kupplungseinrückkammern 618, 620, 622, 624 und 626 sind auch in den Fig. 1B, 1C und 1D angegeben. Das hydraulische System 600 beinhaltet auch ein Underdrive-Element bzw. ein Kupplungsmagnetventil 630, ein Overdrive-Kupplungsmagnetventil 632, ein Magnetventil 634 für die 2/4-Gangwechsel- Kupplung und ein Magnetventil 636 für die Langsam/Rückwärts-Kupplung, wie sie alle in Fig. 1D dargestellt sind. Die Magnetventile 630, 632, 634 und 636 steuern die Druckmittelbeauf schlagung der zugehörigen Kupplungseinrückkammern 618, 620, 624 und 626.

HYDRAULISCHES SYSTEM

Die Funktion des hydraulischen Systems liegt in der Zusammenarbeit mit der elektronischen Regelung (Fig. 7A und 7B), um ein vollautomatisches Arbeiten des Getriebes 100 zu erzielen. Fig. 1D zeigt eine schematische Darstellung des hydraulischen Systems 600 für die Strömungsmittelführung im Getriebe 100. Die Pumpmittel 200, die Kupplungen 302, 304, 306, 308 und 310, der Drehmomentwandler 110 in Fig. 1A und die Ventile sind über mehrere Kanäle, allgemein 602, in oder zwischen dem Ventilgehäuse 603 einer Anschlußplatte (nicht dargestellt) und dem Getriebegehäuse 102 verbunden.
Das für das Getriebe 100 nötige Strömungsmittel ist in einer als Reservoir dienenden Wanne (nicht dargestellt) des Getriebes eingefüllt. Ein Filter 605 ist an der unteren Hälfte einer Zwischenplatte an deren Einlaß angeordnet, um den Eintritt von Schmutz in das System 600 zu verhindern. Ein weiteres Filter (nicht dargestellt) liegt im Ventilkörper 603 am Pumpendruckeinlaß zu einem Druckregelventil 608, um dieses gegen den Eintritt von losen Teilchen und Schmutz zu schützen.
Die Pumpmittel 200 sind über Kanäle 602 mit einem Handventil 604 (manuelle Ventilmittel) verbunden, das mit einem manuell betätigten Ganghebel oder einer Bedienungswelle 591 gekuppelt ist. Der Ganghebel 591 ist mit einem Hebel 578 verbunden, dessen Ganghebelposition PRNODDL allgemein mit 606 bezeichnet ist. Die Pumpmittel 200 sind ferner über Kanäle 602 an ein Druckregelventil 608 (Regelventilmittel) und an ein Magnet- oder Schaltventil 610 (Schaltventilmittel) angeschlossen. Die Kanäle 602 verbinden den Druckregler 608 mit einem Steuerventil 612 für einen Kühler bzw. den Drehmomentwandler (T/C). Der Kanal 602 verbindet auch das T/C-Steuerventil 612 mit einem Überbrückungsschaltventil 614 (LU). Der Kanal 602 verbindet ferner das LU-Schaltventil 614 mit dem Drehmomentwandler 110 und führt vom Drehmomentwandler 110 zurück zum LU-Schaltventil 614 und zum T/C-Steuerventil 612. Ein Kühler 616 liegt in Kanälen 602 zum T/C-Steuerventil 612. Das Handventil 604 ist über Kanäle 602 an ein Underdrive-Element bzw. eine Kupplungseinrückkammer 618, eine Overdrive-Kupplungseinrückkammer 620, eine Rückwärts-Kupplungseinrückkammer 622 und eine 2/4-Gangwechsel-Kupplungseinrückkammer 624 angeschlossen. Eine Langsam-/Rückwärts-Kupplungseinrückkammer 626 ist über Kanäle 602 an das Magnetschaltventil 610 und auch an das Handventil 604 angeschlossen.
Die Kupplungseinrückkammern 618, 620, 622, 624 und 626 sind auch in den Fig. 1B und 1D gekennzeichnet. Die Ventile 604 und 610 sind über Kanäle 602 an ein Entlüftungsreservoir 628 im Verteiler 700 angeschlossen, der höher liegt als das Reservoir in der Getriebewanne. Die anderen Ventile entlüften zum Reservoir hin, wie dies durch "V" gekennzeichnet ist.
Das hydraulische System 600 besitzt auch ein Underdrive- Element bzw. ein Kupplungsmagnetventil 630, ein Overdrive- Kupplungsmagnetventil 632, 2/4-Gangwechsel-Kupplungsmagnetventil 634 und ein Langsam/Rückwärts-Kupplungsmagnetventil 636, die in Fig. 1D dargestellt sind. Die Magnetventile 630, 632, 634 und 636 steuern den Strömungsmittelweg in die zugehörigen Kupplungseinrückkammern 618, 620, 624 und 626.
Das Handventil 604 steuert die Strömung zur Rückwärts-Kupplungseinrückkammer 622. Das Langsam/Rückwärts-Kupplungsmagnetventil 636 besitzt eine zweite Funktion bzw. eine Doppelfunktion zur Strömungsmittelsteuerung zum LU-Schaltventil 614, während der Drehmomentwandler 110 überbrückt ist. Das 2/4-Kupplungs-Magnetventil 634 hat ebenfalls eine Doppelfunktion für den Strömungsweg zur Langsam/Rückwärts- Kupplungseinrückkammer 626, wenn die Position des Ganghebels 606 in Rückwärts steht. Diese Magnetventile 630, 632, 634 und 636 sprechen auf Stellsignale des Steuergerätes an.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind sowohl das Underdrive-Kupplungsmagnetventil 630 und das 2/4-Gang-Kupplungsmagnetventil 634 so ausgelegt, daß sie normalerweise eingerückt sind. Dies heißt, daß beim Ausfall der Energieversorgung die Magnetventile 630 und 634 Druckmittel in den Kanälen 602 zu der Underdrive-Kupplungseinrückkammer 618 und zur 2/4-Gang-Kupplungseinrückkammer 624 führen. Somit rücken die Underdrive-Kupplung 302 und die 2/4-Gang-Kupplung 308 ein und damit arbeitet das Getriebe 100 im zweiten Gang. In entsprechender Weise sind das Overdrive-Kupplungsmagnetventil 632 und das Langsam/Rückwärts-Kupplungsmagnetventil 636 so ausgelegt, daß sie normalerweise belüftet sind. Dies heißt, daß beim Energieausfall die Magnetventile 632 und 636 Strömungsmittel in den Kanälen 602 abführen und damit eine Strömung zur Overdrive-Kupplungseinrückkammer 620 und der Langsam/Rückwärts-Kupplungseinrückkammer 626 sperren. Somit können die Overdrive-Kupplung 304 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung nicht eingerückt werden und damit arbeitet das Getriebe 100 im zweiten Gang.
Das hydraulische System 600 besitzt auch Speicher 638, 640, 642 und 644, die an die Kanäle 602 vor den Kupplungseinrückkammern Underdrive 618, Overdrive 620, 2/4-Gang 624 und Langsam/Rückwärts-Gang 626 angeschlossen sind. Die Speicher besitzen jeweils eine erste Feder, eine zweite Feder und einen Kolben in einer Bohrung des Ventilgehäuses. Der Sinn dieser Speicher besteht darin, Strömungsmittel aufzunehmen, um das Einrücken der Kupplungen für Underdrive 302, Overdrive 304, 2/4-Gang 308 und Langsam/Rückwärts-Gang 310 abzupuffern.
An die Kanäle 602 sind Druckschalter 646, 648 und 650 angeschlossen, die zu den Kupplungseinrückkammern 620, 622 bzw. 626 für den Overdrive, den 2/4-Gang und den Langsam/Rückwärts-Gang führen. Die Druckschalter liefern ein digitales Signal von Null (0), wenn kein Strömungsmitteldruck vorhanden ist oder der Druck unter einem bestimmten Wert liegt, und einen Wert von Eins (1), wenn Strömungsmitteldruck ansteht oder in dem Kanal 602 zu den Einrückkammern 620, 624, 626 einen bestimmten Druck überschreitet. Es können aber auch andere Drucksensoren an dieser oder anderer Stelle Verwendung finden.
Das hydraulische System 600 besitzt ferner Rückschlagventile 652, 654, 656, 658 und 660 in den Kanälen 602, die zu den Kupplungseinrückkammern für den Langsam/Rückwärts-Gang 626, Underdrive 618, Rückwärtsgang 622 und Overdrive 620 führen. Diese Rückschlagventile besitzen eine Gummikugel an einem typischerweise im Ventilgehäuse 603 ausgeformten Sitz und öffnen bzw. sperren die einzelnen Kanäle 602. Die Kugel gelangt auf den Sitz, wenn sie druckbeaufschlagt ist und entfernt sich vom Sitz durch Druckbeaufschlagung auf der entgegengesetzten Seite bzw. Sitzseite des Ventils.
Das LU-Schaltventil 614, T/C-Steuerventil 612 und der Druckregler 608 sind mit Federn 662, 664 und 666 einseitig versehen, um die Ventile vorzuspannen Ein Thermoventil 668 reguliert die Strömung durch das Rückschlagventil 654 bei höheren Temperaturen. Das Thermoventil 668 öffnet oder schließt in einem bestimmten Kanal 602 je nach der Strömungsmitteltemperatur.

GETRIEBESTEUERVERFAHREN

Fig. 2 zeigt die logische Abfolge bzw. das Verfahren des Getriebesteuergerätes 3010 bei 800. Wird der Zündschlüssel umgedreht, so wird das Steuergerät 3010 in 802 an Spannung gelegt. Dann führt das Steuergerät 3010 ein Hauptprogramm oder Regelschleife während 7 ms aus. Zu Beginn der Hauptsteuerschleife folgt Block 804, nämlich die Gangauswahl, um verschiedene Verfahren zu "orchestrieren", also zu bestimmen, ob bzw. welcher Gang, beispielsweise der erste Gang im Getriebe 100 geschaltet ist und in welchen Gang das Getriebe 100 dann umgeschaltet werden soll, um durch einen Vergleich festzustellen, ob ein Gangwechsel erforderlich ist. Es folgt Blase 806 zum Berechnen der Drehzahl und Beschleunigung der Turbine 128, des Ausgangszahnrades 534 und der Kurbelwelle 114. Das Steuergerät 3010 erhält Eingangsdaten vom Turbinendrehzahlsensor 320 (Turbinendrehzahl Nt), dem Ausgangsdrehzahlsensor 536 (Ausgangsdrehzahl N&sub0;) und Motordrehzahlsensor (nicht dargestellt) (Motordrehzahl Ne) im Kreis 808. In der Blase 806 werden die Motordrehzahl Ne, Turbinendrehzahl Nt und Ausgangsdrehzahlen L&sub0; aus den Eingangsdaten errechnet. Im Verfahren folgt nun Blase 810, genannt Gangwechselprogramm, das noch unter der Überschrift "Gangwechselprogrammverfahren" näher erläutert wird. Die Gangwechselprogramm-Blase 810 liest oder bestimmt die Gangwechselhebel-Stellung 606, PRNODDL, des Handhebels durch Berührungsschaltersensoren (NS&sub1;, NS&sub2;) im Kreis 812. Die Gangwechsel-Programmblase 810 bestimmt auch den Drosselklappenwinkel THRT-Winkel des Motors, mittels eines mit der Drosselklappe (nicht dargestellt) verbundenen Potentiometers (nicht dargestellt) im Kreis 814. Die Gangwechsel-Programmblase 810 bestimmt weiterhin die Motortemperatur im Kreis 816. Die Blase 810 nutzt die Daten wie die Ausgangsdrehzahlen N&sub0; im Kreis 815 (in der Blase 806 erzeugt), PRNODDL (im Kreis 812 erzeugt) und den Drosselklappenwinkel (im Kreis 814 erzeugt), um den richtigen Gang zu ermitteln, in den das Getriebe 100 geschaltet werden soll.
Im Verfahren folgt Blase 818, nämlich die Ausgabe passender Befehle für die Magnetventile, um diese zu erregen oder abzuschalten, je nachdem, in welchem Gang das Getriebe 100 ist, wie dies im Kreis 812 bestimmt wird. Dann folgt Blase 820 zum Ausführen von Diagnose- oder Überwachungsroutinen. In der Diagnoseblase 820 bestimmt das Steuergerät 3010, ob die richtigen Druckschalter mit Druck beaufschlagt sind, in dem eine spezifischen Druckschalterkombination für den gegenwärtigen geschalteten Zustand des Getriebes 100 schaut oder nach Signalen eines spezifischen Druckschalters für eine nicht steuernde Kupplung während eines Druckschaltertestes. Das Steuergerät 3010 bestimmt auch, ob die Leitungen im Steuersystem kurzgeschlossen oder offen sind, nach einer Rücklauf spannung oder einem Spannungszacken während eines Magnetkontinuitätstestes schaut. Dann folgt Raute 822, in der das Auftreten eines Versagens bestimmt wird. Hat sich ein Versagen eingestellt, so folgt Block 824, in dem das Steuergerät 3010 die Magnetventile abschaltet, die in ihre Ruhelage zurückkehren, so daß das Getriebe 100 für den Antrieb im zweiten Gang arbeitet, d.h. für eine behelfsweise Heimfahrt. Ist kein Versagen aufgetreten, so folgt der Gangwechsel-Auswahlblock 804. Basierend auf den berechneten Drehzahlen und dem Gangwechsel-Programmausgang (SSOUTP) bestimmt das Verfahren, ob ein Gangwechsel erforderlich ist. Dieser Prozeß wird alle 7 ms ausgeführt.
Da der Gangwechsel-Auswahlblock 804 den Gang, der gerade im Getriebe 100 eingeschaltet ist, mit dem SSOUTP vergleicht, folgt die Raute 826 und so bestimmt das Verfahren, ob ein Gangwechsel erforderlich ist. Ist dies der Fall, so folgt Block 828, genannt die Gangwechsellogik, die noch beschrieben wird. Ansonsten, wenn also kein Gangwechsel nötig ist, folgt Raute 830, und das Verfahren prüft die Programme zum Überbrücken, nämlich die Abhängigkeit des Drosselklappenwinkels von Nt usw., um zu bestimmen, ob ein Überbrücken des Wandlers 110 erforderlich ist. Ist ein Überbrücken nicht nötig, so kehrt das Verfahren zum Anfang des Gangwechsel-Auswahlblockes 804 für weitere 7 ms zurück. Wenn aber ein Überbrücken erforderlich ist, folgt Raute 832 und das Verfahren bestimmt, ob der Wandler 110 gegenwärtig überbrückt ist, indem eine Markierung gesucht wird, die vorher bei einer vollen Überbrückung des Wandlers 110 gesetzt worden ist. Ist der Wandler 110 gegenwärtig überbrückt, so kehrt das Verfahren zum Gangwechsel-Auswahlblock 104 zurück. Ansonsten folgt Block 834, genannt teilweise Überbrückungslogik, wie unter der Überschrift "Drehmomentwandler-Überbrückungsverfahren" beschrieben wird.
Ist ein Gangwechsel erforderlich, so macht der Gangwechsel- Logikblock 828 von einem aus zwölf einzelnen Gangwechselprogrammen Gebrauch. Die Gangwechselprogramme sind 1-2, 2-3, 2-4, 3-4 (Heraufschalten); 4-3, 4-2, 3-2, 3-1, 2-1 (Herunterschalten); und N-1, R-N, N-R (Rangiergänge), wie noch beschrieben wird. Der Gangwechsel-Logikblock 828 muß das richtige Gangwechsel-Logikprogramm identifizieren und dann ausführen. Der Gangwechsel-Logikblock 828 steuert die Magnetventile, um das Getriebe 100 aus dem gegenwärtigen Gang weich in den nächsten Gang umzuschalten.
Nach dem Block 828 folgt die Raute 836, in der bestimmt wird, ob ein Überbrücken des Wandlers 110 erforderlich ist. Ist dies der Fall, so folgt Raute 838 und das Verfahren bestimmt, ob der Wandler 110 bereits überbrückt ist. Ist der Wandler 110 nicht bereits überbrückt, so führt das Steuergerät 3010 den Teilüberbrückungsblock 834 aus.
Der Teilüberbrückungsblock 834 wird zum Verringern des Schlupfes im Wandler 110 benutzt. Der Schlupfist Ne minus Nt. Der Teilüberbrückungsblock 834 weist das Getriebe 100 an, voll zu überbrücken, teilweise zu überbrücken oder den Wandler 110 vollständig zu lösen. Ist ein Lösen gewünscht, so hält das Steuergerät 3010 das zugehörige Magnetventil im ausgeschalteten oder normalerweise gelüfteten Zustand, um das Überbrückungsschaltventil zu verschieben und über den Strömungsmitteldruck die Überbrückungskupplung (nicht dargestellt) zu lösen. Ist eine Teilüberbrückung erwünscht, so verringert das Steuergerät 3010 den Schlupf auf einen niedrigen oder vorbestimmten Wert, der aber nicht völlig eliminiert wird. Das Steuergerät 3010 errechnet den Schlupf mit Ne minus Nt basierend auf den Eingangssignalen der erwähnten Sensoren. Das Steuergerät 3010 vergleicht dies mit einem vorbestimmten Wert für den Schlupf, beispielsweise 60 Upm und bestimmt so, ob der Wandler 110 zu stark schlupft oder zu wenig. Ist der Schlupf zu stark, so erhöht das Steuergerät 3010 die Einschaltdauer (ED) des Magnetventils für die Langsam/Rückwärts-Kupplung und das Überbrückungsschaltventil, um so den Druckunterschied an der Überbrückungskupplung 186 zu erhöhen und damit den Schlupf zu verringern. Dies wird "Impulsbreitenmodulation" genannt.
Ist eine volle ilberbrückung erwünscht, so erhöht das Steuergerät 3010 allmählich den Druck an der Überbrückungskupplung, erhöht also die Einschaltdauerzeit für das Magnetventil, also die Einschaltdauer für das Überbrückungsschaltventil bis zum Maximum und dies führt zum Schlupf Null.
Zurück zur Raute 836: Bestimmt das Steuergerät 3010, daß ein Überbrücken des Wandlers 110 nicht erforderlich ist, so folgt Blase 840, um diagnostische oder überwachende Aufgaben auszuführen. In ähnlicher Weise, wenn das Steuergerät 3010 bestimmt, daß der Wandler 110 in der Raute 838 bereits überbrückt ist, so folgt Blase 840, um die diagnostischen oder überwachenden Aufgaben auszuführen. Ist außerdem einmal die Teilüberbrückung 834 ausgeführt, so folgt Blase 840, um ebenfalls die diagnostischen oder überwachenden Aufgaben auszuführen.
Von der Blase 840 schreitet das Verfahren zur Raute 842 und bestimmt, ob eine Störung aufgetreten ist. Ist dies der Fall, so folgt Block 844 und das Getriebe schaltet in den Standardzustand um bzw. arbeitet im zweiten Gang. Wenn keine Störung in 842 auftritt, so folgt die Raute 846, wo bestimmt wird, ob die Zeitdauer für die Diagnoseschleife mit irgendeiner geeigneten Methode verstrichen ist, wie dem Beobachten eines Zählers. Ist die Zeit nicht verstrichen, so folgt Blase 840, um diagnostische Vorgänge auszuführen, bis die Zeitdauer verstrichen ist. Ist dagegen die Zeitdauer verstrichen, so folgt Blase 848 und die Drehzahlen Ne, Nt und N&sub0; werden in der beschriebenen Weise errechnet. Dann folgt Blase 850, um ein weiteres Gangwechselprogramm auszuführen, wie es bereits beschrieben wurde unter Verwendung des PRNODDL-Kreises 852, des Kreises 855 für die Ausgangsdrehzahl N&sub0;, den Kreis 854 für den Drosselklappenwinkel und den Kreis 856 für die Motortemperatur.
Um den Gangwechsel weich auszuführen, bestimmt das Steuergerät 3010 den Schlupf der Kupplungen in der Mehrfach-Kupplungsanordnung 300.
Das Steuergerät 3010 muß den Druck beim Einrücken der Kupplungen und Lösen der Kupplungen in einer abgestimmten Art und Weise steuern. Zu diesem Zweck folgt nach der Gangwechsel-Programmblase 850 die Blase 858 und das Verfahren bestimmt das geeignete Beschleunigungsmaß, genannt die "Soll-Beschleunigung" (α*), um die Turbine 128 zu steuern. Die Soll-Beschleunigung läßt sich mit einer Gleichung bestimmen, einer Interpolation Punkt/Schräge oder mit einem anderen Verfahren. Dann folgt Blase 860 und es erfolgt die Berechnung der gegenwärtigen Beschleunigung (αt) der Turbine 128 basierend auf der Turbinendrehzahl Nt, die dem Steuergerät 3010 mitteilt, wie schnell der Gangwechsel erfolgt. Das Steuergerät 3010 vergleicht indirekt die Soll- Beschleunigung mit der berechneten Beschleunigung. Dies läßt sich ausführen, indem man die obigen Werte in eine Gleichung einsetzt, um die Einschaltdauer für die Proportionalsteuerung zu bestimmen. Dann folgt Blase 862 zur Ausgabe der passenden Befehlssignale, um entweder die Magnetventile zu betätigen und/oder abzuschalten (logisch also "EIN" oder "AUS") zum Einrücken oder Ausrücken der Kupplungen.
Verzögert beim Herauf schalten die Turbine 128 zu schnell, so verringert das Steuergerät 3010 den Druck an der einrückenden Kupplung entweder durch Ein- und/oder Ausschalten der Magnetventile in der Blase 862. Wenn beim Herunterschalten die Turbine 128 zu schnell beschleunigt, so erhöht das Steuergerät 3010 den Druck an der einrückenden Kupplung entweder durch Ein- und/oder Ausschalten der Magnetventile in der Blase 862. Wenn die Turbine 128 mit dem Sollwert der Beschleunigung beschleunigt, so werden die Magnetventile entweder ein- und/oder ausgeschaltet, um den Gangwechsel auszuführen. Am Ende der 7 ms-Schleife folgt Raute 864. Das Steuergerät 3010 kontrolliert wiederum die Verhältnisse von Nt zu N&sub0;, um zu bestimmen, ob der Gangwechsel abgeschlossen ist. Haben N&sub0; und Nt die richtigen Werte, nämlich Verhältnis x N&sub0; = Nt für eine bestimmte Zeitdauer, die für jeden Gangwechsel verschieden ist, so bestimmt das Steuergerät 3010, daß der Gangwechsel abgeschlossen ist. Das Verfahren kehrt zum Anfang der Steuerschleife im Gangwechsel-Auswahlblock 804 zurück. Ist der Gangwechsel nicht abgeschlossen, so geht das Verfahren zum Gangwechsel-Logikblock 828 zurück, um das beschriebene Verfahren zu wiederholen.

GANGWECHSEL-PROGRAMMVERFAHREN

Das Gangwechsel-Programmverfahren bestimmt den richtigen Gang für das Getriebe 100. Das Gangwechsel-Programmverfahren bestimmt zuerst den gerade geschalteten Gang des Getriebes 100 mit Hilfe der Gangwählhebel-Stellung 606 des Ganghebels im Kreis 812 der Fig. 2. Basierend auf der Stellung des Gangwählhebels bestimmt das Verfahren den für das Getriebe 100 zu schaltenden Gang.
Fig. 3A zeigt die Blase 810 aus Fig. 2 für das Gangwechsel- Programmverfahren. Dabei tritt das Verfahren vom Gangwechsel-Wahlblock 804 über die Blase 900 ein und gelangt zur Raute 902. Dort bestimmt das Verfahren, ob die Ganghebelstellung (SLP) des Gangwählhebels in Parkstellung P oder Neutralstellung N ist, indem ein codiertes Signal von den zu beschreibenden Sensoren NS&sub1; und NS&sub2; gelesen wird. Ist SLP in Park- oder Neutralstellung, so folgt Block 904 und das Verfahren setzt den neuen Ausgang (SSOUTP) des Gangwechselprogramms (SS) auf Neutral. Dann kehrt das Verfahren über die Blase 906 zurück und verläßt die Schleife.
Ist SLP weder in Park- noch Neutralstellung, so folgt nach der Raute 902 die Raute 908 und das Verfahren bestimmt aus dem Signal der Sensoren NS&sub1; und NS&sub2;, ob SLP in Rückwärts R ist. Ist SLP rückwärts, so folgt Block 910 und das Verfahren stellt das Gangwechselprogramm auf rückwärts ein. Das Verfahren verläßt dann die Schleife über die Blase 906.
Wenn im Block 908 SLP nicht rückwärts ist, so folgt Block 912 und das Verfahren bestimmt, daß SLP gleich Overdrive OD, Drive D oder Langsam L ist. Dann folgt Block 914 und das Verfahren wählt zwei benachbarte Zeilen basierend auf dem gegenwärtigen Gangwechsel-Programm und den Gangwechsel- Programmschaubildern, die in den Fig. 4B bis 4D für SLP von Overdrive OD, Drive D oder Langsam L dargestellt sind. Dann folgt Block 916 und das Verfahren tastet diese Zeilen unter Benutzung einer "Punkt/Schräge"-Technik ab (PSLOPE), nämlich ein lineares Interpolationsverfahren (N&sub0; auf der X-Achse und der Drosselklappenwinkel auf der Y-Achse). Dann folgt Raute 918 und das Verfahren bestimmt, ob ein neues Gangwechselprogramm für einen Coastdown-Gangwechsel vorhanden ist, nämlich vom zweiten in den ersten Gang von Seiten des SSOUTP (zum Herunterschalten) und des Drosselklappenwinkels (für Coast-Betrieb vs. Kick). Gibt es ein neues Gangwechselprogramm für einen Coastdown- Gangwechsel, so folgt Block 920 und das Verfahren prüft die Übersetzungsverhältnisse des Zahnradgetriebes 550, in dem Drehzahlberechnungen ausgeführt werden, um einen "Schock" zu vermeiden, der von einer Antriebsumkehr herrührt. Eine solche Antriebsumkehr-Situation tritt ein, wenn die Fahrzeugräder den Motor vom Getriebe her während einer Verzögerung antreiben und der Motor nicht die Räder über das Getriebe antreibt. Dann folgt Raute 922 und das Verfahren bestimmt, ob eine solche Antriebsumkehr vorhanden ist. Ist dies der Fall, so folgt Block 924 und das Gangwechselprogramm wird nicht geändert. Dann findet das Verfahren in der Blase 926 das Ende.
Wenn in der Raute 918 festgestellt wird, daß es kein neues Gangwechselprogramm für einen Coastdown-Gangwechsel gibt, so folgt Block 928. Auch wenn eine Antriebs-Umkehrbedingung nicht in der Raute 922 vorhanden ist, so folgt Block 928. Dort läßt das Verfahren ein neues Gangwechselprogramm zu. Dann folgt Block 930 und das Verfahren prüft Diagnosebedingungen wie bereits anhand der Fig. 2 beschrieben ist. Dann folgt die Raute 932 und das Verfahren bestimmt, ob eine Diagnosebedingung vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt Block 934 und das Verfahren erlaubt den Fortgang des Gangwechselprogramms oder den Übergang zu dem neuen Gangwechselprogramm. Ist die Diagnosebedingung vorhanden, so folgt Block 936 und das Verfahren ändert das Gangwechselprogramm nicht. Dann ist das Verfahren nach Durchlaufen der Blöcke 934 und 936 in der Blase 938 beendet.

GANGWECHSELVERFAHREN

Die Erfindung schafft eine volladaptive elektronische Getrieberegelung. Diese adpative Regelung arbeitet mit Sensorinformationen, die in Echtzeit zurückgeführt werden, wie es auch bei elektronischen ABS-Systemen der Fall ist. Außerdem ist die Regelung in der Lage, Informationen zu "lernen", indem Daten wie Werte für die Füllzeiten und Einrückzeiten der Einrückelemente wie der Kupplungen überwacht werden. Diese Information wird dann im Speicher des Reglers 3010 für eine künftige Verwendung abgespeichert.

HERAUFSCHALTEN

Das Verfahren zum Herauf schalten verwendet die gelernten Werte für die Füllzeit und das Einrücken (Aufbaugeschwindigkeit des Drehmoments) eines einrückenden Elementes wie einer Kupplung und auch für die Ausrückzeit eines ausrükkenden Elementes bzw. Kupplung. Erfolgt ein Lernen der Füllzeit eines Einrückelementes, so läßt sich der Zeitpunkt des Füllbeginns so bemessen, daß Anderungen der Drosselgröße oder des Kupplungslösespiels usw. kompensiert werden. Das Lernen der Einrück- und Freigabezeiten ermöglicht einen Ausgleich für Änderungen der Drosselgröße, der Kupplungskapazität, des Magnetansprechverhaltens und des Drehmoment- Erfordernisses (bis zu einem gewissen Grade auch unterschiedlicher Motoren). Wenn auch das Lernverfahren auf den heißen Zustand beschränkt ist, so ist auch ein Temperaturausgleich zwischen Sommer und Winter möglich.
Beim Heraufschalten unter Leistung stellt das Verfahren die Einrück- und Ausrückzeiten so ein, daß ein Schlupf des Ausrückelementes auftritt, gerade bevor das Einrückelement Drehmoment zu entwickeln beginnt. Es bedarf des Schlupfes, damit das Aus- und Einrücken durch Drehzahlmessungen bestimmt werden kann. Vereinfacht ausgedrückt, wird die Ausrückzeit als Intervall zwischen der anfänglichen Belüftung des Elementes und dem Schlupfbeginn gemessen. Die Füllzeit läuft vom Füllbeginn bis zum Ende des Anstreifens und die Einrückrate vom Ende des Anstreifens bis zum Beginn der Drehzahländerung. Das Anstreifen (bump-along) ist ein Ausdruck, der die Peng-Peng-Steuerzeit umschreibt (EIN-AUS Zeit in Fest-%), die das Verfahren benutzt, um einen geringen Betrag an Rückwärtsschlupf vor dem Einrücken des Einrückelementes beizubehalten. Das Verfahren verzögert entweder den Beginn der Ausrückbelüftung oder den Beginn des Füllens zum Einrücken, um so etwa einen Zyklus des Anstreifens zu erzielen.
Das Regelverfahren verringert den Druck des Ausrückelementes bis zu einem Minimum, bei dem immer noch eine eingangsseitige Drehmomentreaktion vorhanden ist, und stellt dadurch optimale Anfangsbedingungen für den Elementenaustausch ein. Die Einrückrate wird dann so gewählt, daß das erforderliche Drehmoment zum Auslösen einer Drehzahländerung entwickelt wird, bevor der Netto-Einrückdruck des Ausrückelementes den Wert Null erreicht. Damit paßt die einschaltdauergesteuerte Einrückrate zur ballistischen Ausrückrate des ausrückenden Elementes. Der Sinn des angepaßten Austausches liegt natürlich darin, die gegenseitige Störung der Elemente zu minimieren. Die Ausrückzeit und Einrückdauer werden beide bezüglich des Drosselklappenwinkels gelernt.
Sobald die Drehzahländerung beginnt, wird der Einrückdruck so geregelt, daß die Turbinenbeschleunigung einen gewünschten Wert αt erhält. Diese Drehzahländerungsregelung ist das Herz der adaptiven Regelung, da sie auf Änderungen des Motordrehmoments, der Reibungsbeiwerte usw. adaptiv reagiert und eine laufende Regelung vermittelt.
Die Hinnahme eines leistungsfreien Heraufschaltens muß von einem geeigneten Motorregelverfahren bestätigt werden. Bei Vergasermaschinen fällt die Motordrehzahl Ne schnell ab und dies kann die Turbine 128 schneller als gewünscht durch die Drehzahländerung führen. Dies kann dazu führen, daß beide Elemente auseinanderlaufen oder auseinanderbleiben, was bei geöffneter Drosselklappe zu einem Anstreifschlag führt, wenn beide Elemente schnell einrücken. Um dies zu vermeiden, ist das Verfahren so beschaffen, daß beide Elemente die Drehzahländerung kontrollieren und allmählich die Ausgabe ausführen. Bei der elektronischen Motorsteuerung kann der Motor zwischen Leistung EIN und Leistung AUS variieren. Es kann sogar die richtige programmierte Rate an der Zieldrehzahl (Nt - Nj) vorbei erreicht werden, ohne daß irgendein Element gesteuert wird, so daß die obige Lösung entfällt. So wurde ein Verfahren zusätzlich eingeführt, das in einfacher Weise das Einrückelement einschaltet, wenn die Drehzahländerung erfolgt ist. Auch bei diesem Gangwechsel ist es wünschenswert, das Ausrückelement schnell auszurükken, um zu hohe Motorbremsmomente zu vermeiden.
Der gelernte Ausdruck für die Füllzeit ist die Zeit, die verbleibt, bis die Füllzeit Tf nahezu erreicht ist. Benutzt man den Wert Tf, so wird die Möglichkeit minimal, daß das Einrücken des Elementes zu agressiv erfolgt und daß so eine Einschaltdauer benutzt wird, mit der der anfängliche Einrückvorgang sanfter wird. Tf wird in Wirklichkeit aus der gelernten Füllzeit Vf der Kupplung berechnet. Dieser Wert wird in ccm gespeichert, so daß unterschiedliche Strömungsmengen zum Berechnen von Tf verwendet werden können. Dies macht es möglich, daß der gleiche gelernte Volumenwert für verschiedene Gangwechsel benutzt werden kann, die einen unterschiedlichen Leitungsdruck haben. Das Programm bzw. das Verfahren sucht laufend das Fluidvolumen auf, das zum Einrücken jedes Elementes benötigt wird.
Der gelernte Wert für die Ausdrückzeit ist die Zeit Tr bis fast zum Ausrücken, die aus Ks x Ts - 0,063 berechnet wird. Dabei ist Ts ein Tabellenwert für die normalerweise beobachtete Ausrückzeit. Ks ist der gelernte Multiplikationsfaktor für diese individuelle Einheit. Das sich Ts mit THR (nämlich dem Motordrehmoment) ändert, liefert ein Multiplikationsfaktor die beste Datenanpassung für die Variablen, die erforderlich sind. Die Zeitdauer von 0,063 s zusammen mit dem Tf-Differential liefert eine Randbedingung, damit die gegenseitige Störung minimal wird.

KICK DOWN-VERFAHREN

Für ein gutes Kick Down-Gefühl ist es wesentlich, daß der Gangwechsel schnell erfolgt. Der Einsatz von Speichern verzögert das Ausrücken der Kupplung bzw. des Elementes, so daß man immer darauf achtet, die Füll-/Belüftungszeiten des Speichers zu minimieren. Das Verfahren schaltet das Ausrückelement zu Beginn des Gangwechsels aus und schaltet so lange nicht ein, bis die Turbinenbeschleunigung etwas über einem gewünschten Pegel liegt. Dann kann ein Einschaltzyklus (ED) beginnen und fortgeschrieben werden, um die Drehzahländerung proportional zu regeln. Der Anf angswert für die ED-Beschleunigung oder proportionale Regelung (EDα), d.h. veränderlicher Prozentsatz für EIN oder AUS Zeit für das Primärelement wird für Ne und Nt, die Charakteristika des Drehmomentwandlers und die Kapazität des Elementes berechnet; jede Auffrischung von EDα basiert auf einem angenommenen Fehler der Turbinenbeschleunigung (αt).
Fig. 4A zeigt den Gangwechselverlauf des Getriebes für einen Kick Down 2200 vom dritten zum ersten Gang. Mit steigendem Drosselklappenwinkel (Kurve 2202) erhöht sich auch die Motordrehzahl Ne (2204). Gleichzeitig wird das Ausrückelement ausgerückt (2206) und seine Drehmomentkapazität sinkt ab. Bei einem Kick Down-Schalten vom dritten in den ersten Gang wird mit anderen Worten die Overdrive-Kupplung 304 zu Beginn des Gangwechsels ausgerückt. Dabei wird der Strömungsmitteldruck in der Overdrive-Kupplung 304 abgebaut (2208). Ist die Drehmomentkapazität der Overdrive-Kupplung 304 klein genug (beim Füllvolumen), so fällt die Turbine 128 ab und eine Drehzahländerung beginnt bei 2210.
Die Erfindung begrenzt das Maß, um das die Turbine 128 beschleunigt. Dies erreicht man durch Berechnen und Vergleichen einer momentanen Turbinenbeschleunigung (αt bei 2212) gegenüber einer gewünschten Beschleunigung (αsoll ent sprechend 2214). Sobald die Drehzahländerung bei 2210 beginnt, sucht das Steuergerät 3010 den Wert αt etwa an α soll anzugleichen.
Sobald αt den Wert αsoll übersteigt, wird das Ausrückelement wieder eingerückt, um das Maß zu regeln, mit dem die Turbine 128 beschleunigt. Das Ausrückelement wird bei ED- Beschleunigung oder proportionaler Steuerung (EDα) wieder eingerückt, um die Schräge der Drehzahländerung an der Turbine 128 zu regeln. Wie Fig. 4A zeigt, kreuzt αt 2212 die Kurve αsoll 2214 im Punkt 2216. Dort wird die Overdrive-Kupplung 305 durch Einschaltdauerregelung des Magnetventils 632 wieder eingerückt, wie der Teil 2218 der Kurve 2206 zeigt.
Gleichzeitig mit der Drehzahländerung rückt das Kick Down- Verfahren adaptiv das Einrückelement (Langsam/Rückwärts- Kupplung 310) ein, wie die Kurve 2220 zeigt, basierend auf der verbleibenden Turbinendrehzahländerung, die auftreten soll. Steigt die Turbinendrehzahl Nt (2222), so vergleicht das Verfahren den Ist-Wert der Turbinendrehzahl Nt mit einer Zieldrehzahl Nj (für einen 3-1-Gangwechsel das erste Untersetzungsverhältnis des ersten Zahnradsatzes Nj). Da die Drehzahländerung mit einer bekannten Rate vorgenommen wird (da das Ausrückelement bei dieser Rate gesteuert wird), kann das Verfahren voraussagen, wieviel Zeit verbleibt, um das Einrückelement zu füllen. Das Verfahren sucht das Einrückelement zu füllen, nachdem die Zieldrehzahl Nj für eine bestimmte Zeitdauer von beispielsweise 120 ms erreicht ist, wobei der Bereich 2224 der Kurve 2214 "Haltedrehzahl" genannt wird.
Übersteigt Nt die Zieldrehzahl Nj im Punkt 2226, d.h. tritt in den Haltedrehzahlbereich 2224 ein, so wird αsoll wieder auf einen negativen Wert am Punkt 2228 der Kurve 2214 abgesenkt, so daß das Ausrückelement ein weiteres Ansteigen von Nt verhindert. EDbb wird wiederum benutzt, um das Ansprechverhalten zu verbessern, bevor der Eintritt in die EDα- Steuerung wieder erfolgt. Die Haltedrehzahl des Ausrückelements bleibt erhalten, bis das Einrückelement gefüllt ist, Drehmoment zu entwickeln beginnt und Nt auf den Zielwert Nj heruntergeholt wird. Das Verfahren schaltet dann das Ausrückelement aus, wenn Nt = Nj.
Um die Leistung zu verringern (und einen schnelleren Gangwechsel zu erzielen), wird das Lernverfahren dazu benutzt, die Zeitdauer für die Haltedrehzahl auf ein Minimum zu begrenzen, das erforderlich ist, um die Kennzeichnung zum "Einrücken" auszuführen und das Gangwechselgefühl zu verbessern. Um zu wissen, ob das Einrückelement eingeschaltet werden soll (Betätigung des Magnetventils), beginnt das Verfahren mit einer Toleranz für die Haltedrehzahlzeit und addiert hierzu einen Wert für die Zeit bis zum Vollenden der Drehzahländerung, der aus (Nj - Nt)/αsoll errechnet wird. Diese "zur Verfügung stehende Zeit (ab jetzt bis zum Einrücken des Elementes)" wird ständig mit der "erforderlichen Zeit (Elementenvolumen geteilt durch Füllgeschwindigkeit)" verglichen und das Magnetventil wird in der erforderlichen Weise ein- bzw. ausgeschaltet. Da das Verfahren das Elementenvolumen während der Ein- und Aus-Zeiten des Magnetventils verfolgt, ist der Fehler gering, der sich ergeben kann, wenn αt < α soll ist. Ist αt klein und der Ist-Wert für Nt kleiner aus vorhergesehen, so schaltet das Verfahren einfach das Element aus und wartet auf Nt, bis dieser Wert den vorherberechneten Wert erreicht. Ist αt > αsoll, so ist die Regelung nicht in der Lage, diesen Wert zu erreichen, aber da die anfängliche Belüftungszeit des Ausrückelementes und die αsoll-Regelung den Wert αt < αsoll hält, gibt es an sich keine Gelegenheit, daß sich ein erheblicher Fehler entwickelt.
Um eine Haltedrehzahl für 120 ms zu erzielen, benutzt die Erfindung eine "adaptive" Kick Down-Startlogik basierend auf einem "gelernten" Füllvolumen des Einrückelements. Die Gleichung für die Kick Down-Startlogik lautet wie folgt:
Nt > Nj - S,
mit S = αsoll * tf = Upm.
S ist der Kick Down-Startwert (verbleibende Upm der Turbine) = tf multipliziert mit αsoll. Fig. 4A zeigt bei 2232 den Kick Down-Startwert S. tf ist die Zeit, die zum Füllen des Einrückelementes benötigt wird, bis der richtige Wert für die Anstreifzeit oder die Kick Down-Haltedrehzahl-Zeit (nämlich 120 ms) erreicht wird. Der Wert wird ständig fortgeschrieben und beinhaltet eine Kompensation für jeden erwarteten Einschaltdauerzyklus während der verbleibenden Füllzeit. tf wird wie folgt berechnet:
tf = [Vf - V]/M * Qf = 0,12 kg Grenzwert : tf ≥ 0
Kf = ED Kompensationsfaktor: Korrigiert die verkleinerte Füllrate, wenn ED erwartet wird; Kf = 1 für Kick Down
Vf = Füllvolumen des Einrückelementes
Qf = Strömungsmenge des Einrückelementes
M = Korrekturfaktor für Leitungsdruck
V = momentanes Elementenvolumen.
Da Nj das mit Ni multiplizierte Verhältnis ist, kann Nt auf eine gewünschte Schrage mit Hilfe des Ausrückelementes gesteuert werden, so daß Nt während tf auf Nj geht, bei einer Haltedrehzahl von 120 ms, um das Einrückelement vollständig zu füllen. tf wird ständig berechnet, um den Kick Down- Startwert S zu liefern. Immer wenn Nt den Wert S kreuzt (d.h. Nt > Nj - S), so wird das Einrückelement ausgeschaltet. Dies führt zu einer veränderlichen ED am Einrückelement. Sobald also der Kick Down-Startwert S berechnet ist, vergleicht das Steuergerät 3010 den Wert Nt mit S. Wenn Nt > Nj - S ist, so gibt das Verfahren dem Steuergerät 3010 den Befehl, das Einrückelement einzuschalten, um S nach Null zu führen. So bringt das Verfahren den Wert S auf Null gerade dann, wenn Nt im Punkt 2226 den Wert Nj kreuzt oder ihm gleich ist. Dann verbleiben noch 120 ms, um das Füllen (Haltedrehzahl) zu vollenden und dies führt zu einer besseren Gangwechselqualität. Ansonsten würde die Gangwechselqualität "sprunghaft" sein, wenn das Einrückelement gerade dann einrückt, wenn Nt den Wert Nj überkreuzt.

BERECHNUNG DES TURBINENDREHMOMENTS

Wenn in Fig. 4A αt den Wert für αsoll das erste Mal im Punkt 2216 überkreuzt, so wird das Ausrückelement vollständig ausgeschaltet gehalten, so daß eine anfängliche Drehzahländerung nicht verzögert wird. Sobald die Drehzahländerung im Punkt 2228 abgeschlossen ist, so soll αsoll nicht überschritten werden. Deshalb wird eine ED berechnet, die den Wert für αsoll einhält bzw. beibehält. Die Turbinendrehmomentberechnung wird dazu benutzt, die anfängliche Einschaltzeit in %, wie bei 2216 dargestellt, für die Einschaltdauer (ED) des Ausrückelementes zu berechnen.
Die anfängliche Einschaltzeit in % des Ausrückelementes beim Herunterschalten oder Garagengangwechsel errechnet sich wie folgt:
Anfängliche Einschaltzeit in % = ED&sub0; + (Tt - It * αsoll)/Kt
ED&sub0; = ED-Schätzung für Drehmoment Null
It = äquivalente Trägheit der Turbine
Kt = Verstärkungsfaktor ED zum Turbinendrehmoment (Tt)
In obiger Gleichung ist ED&sub0; die Einschaltdauer, die erforderlich ist, um den Fülldruck im Ausrückelement aufrechtzuerhalten. It * αsoll ist das Nettodrehmoment, um eine Sollbeschleunigung beizubehalten, die ebenfalls ein bestimmter Wert ist. Kt ist der Verstärkungsfaktor für ED zum Turbinendrehmoment, der ein bestimmter Wert ist. ED&sub0;, It und Kt variieren für den jeweiligen Gangwechsel, d.h. für den vierten zum dritten Gang, vierten zum zweiten Gang usw.. Die Gleichung für das Turbinendrehmoment (Tt) lautet wie folgt:
Tt = (K&sub1;Ne-K&sub2;Nt)Ne, wenn Nt kleiner als K&sub3;Ne = K&sub4;(Ne-Nt)Ne, wenn Nt größer oder gleich K&sub3;Ne
Fig. 4B zeigt, daß sich die Gleichung für das Turbinendrehmoment Tt aus dem Turbinendrehmoment Tt geteilt durch die Motordrehzahl Ne im Quadrat ergibt (die gleich der Schaufelraddrehzahl im Quadrat ist) gegenüber der Drehzahländerung der Turbinendrehzahl Nt geteilt durch die Motordrehzahl Ne, die durch die Kurve 2280 dargestellt ist. Für eine Turbinendrehzahl Nt kleiner als eine bestimmte Konstante K&sub3; mal der Motordrehzahl Ne ist die Gleichung für die Turbinendrehzahl Tt vom Teil 2282 der Kurve 2280 wiedergegeben. Für eine Turbinendrehzahl Nt gleich oder größer als K&sub2; multipliziert mit Ne gilt der Teil 2284 der Kurve 2280 als Gleichung für das Turbinendrehmoment Tt.
Fig. 4B basiert auf den Eigenschaften eines bestimmten Drehmomentwandlers. Dieses Modell kann jederzeit benutzt werden, wenn die Überbrückungskupplung gelöst ist, um ein Eingangsdrehmoment am Getriebe 100 zu berechnen. Für ein bestimmtes Element (wenn man seine Kapazität weiß), kann das Steuergerät 3010 die Einschaltdauer berechnen, die nötig ist, um einen passenden Wert für das Elementendrehmoment zu erzeugen (nämlich die anfängliche ED). Nach der anfänglichen Einschaltzeit in Prozent für die Einschaltdauerregelung stellt sich ED adaptiv so ein, daß αsoll beibehalten wird.

LERNVERFAHREN

Die einzige gelernte Größe, die man beim Herunterschalten benutzt, ist die Füllzeit des einrückenden Elementes bzw. der Kupplung. Wie bereits erwähnt, werden die Volumen der Elemente in der Wirklichkeit gelernt und gespeichert. Füllzeiten werden berechnet, indem man die gelernten Volumen der Elemente und eine passende Strömungsgeschwindigkeit aus einem Tabellenspeicher, sowie eine Darstellung der Strömungsmittelgeschwindigkeits-Eigenschaften für beispielsweise jedes Element benutzt. Die gelernte Volumeninformation für ein bestimmtes Element ist für unterschiedliche Gangwechsel, zum Herauf- wie auch zum Herunterschalten, gemeinsam. Die benutzte Strömungsmittelgeschwindigkeit steht für die einzelnen hydraulischen Strömungsgeschwindigkeiten und kompensiert Leitungsdruckunterschiede, die bei unterschiedlichen Gangwechseln existieren (d.h. Füllgeschwindigkeiten, nicht Druckabbaugeschwindigkeiten)).
Beim Gangwechsel in einen Schubbetrieb wird jedoch die Pumpe 200 nicht in allen Zuständen in der Lage sein, den geregelten Leitungsdruck aufrechtzuerhalten. Um den sich ergebenden niedrigen Leitungsdruck zu kompensieren, wird eine gelernte Füllgeschwindigkeit nur bei Gangwechsel in den Schubbetrieb benutzt. Diese Füllgeschwindigkeit wird bei jedem Start auf den geregelten Leitungsdruckwert eingestellt (wil bei kaltem Strömungsmittel die Pumpe 200 den geregelten Druck beibehält) und jede Verkleinerung der Füllgeschwindigkeit bei jedem nachfolgenden Gangwechsel wird gelernt.
Das Lernen der Füllzeit beim Herunterschalten ist ähnlich dem Herauf schalten, indem der Beginn des Einrückens (Ende der Füllzeit für das Einrückelement) von der Beendigung einer "Haltedrehzahl"-Regelung identifiziert, die von dem Ausrückelement bei Gangwechsel unter Last aufrechterhalten wird. Dies schließt die Notwendigkeit ein, eine Art "Haltedrehzahl"-Regelung einzurichten, anstelle der Bestimmung des Zeitablaufs für eine hier zu beschreibende exakte Anwendung. Es ist auch nötig, mit den AUS-/EIN-Zeiten korrekt umzugehen, da der Füllvorgang selten ein beständiges EIN ist. Die vorgenannten Strömungsgeschwindigkeiten ermöglichen diese Fähigkeit.
Die Lernlogik für Kickdown-Gangwechsel verfolgt das momentane Volumen des Einrückelementes und vergleicht diesen Wert mit dem laufenden Füllvolumen derart, daß das Einrückelement am Ende des Haltedrehzahlbereichs vollständig gefüllt ist.
Wie Fig. 4C zeigt, stellt die Kurve 2250 eine gewünschte Beschleunigung α* der Turbine 128 dar. Die Kurve 2252 ist die Turbinendrehzahl Nt und die Kurve 2254 ist eine Zieldrehzahl (Nj) der Turbine 128. Die Kurve 2256 ist ein momentanes Füllvolumen (VI) des Einrückelementes (eines der vorbeschriebenen Reibelemente) und die Kurve 2258 ist das laufende Füllvolumen (Vf) des Einrückelementes. Erreicht Nt den Wert Nj, so kommt Nt in einen vorbestimmten Bereich 2260 von Nj.
Am Punkt 2262, wenn Nt des Bereiches 2260 erreicht, wird das gelernte Volumen (VL) des Einrückelementes auf dem Volumen des momentanen Füllvolumens (VI) festgehalten. Sobald Nt die obere Grenze des Bereiches 2260 am Punkt 2264 verläßt, folgt das gelernte Volumen wiederum dem momentanen Füllvolumen bis Nt in den Bereich 2260 am Punkt 2266 eintritt. Am Punkt 2266 wird das gelernte Volumen des Einrückelementes auf den Wert des momentanen Füllvolumens festgehalten. Am Ende des Gangwechsels (EOS) macht das Steuergerät 3010 einen Schritt aus dem laufenden Füllvolumen (Vf) heraus, der einen Prozentsatz des Unterschiedes zwischen Vf und VL am Punkt 2266 ist.
Das Füllvolumen (Vf) des Einrückelementes wird ebenfalls "gelernt" und adaptiv eingestellt, basierend auf einem Bump-Along (d.h. Elementenschlupf). Fig. 4D zeigt einen Gangwechselverlauf, der Getriebeeigenschaften beim Heraufschalten vom ersten in den zweiten Gang (1-2). Die Kurve 2270 ist das gespeicherte oder kürzlich gelernte laufende Füllvolumen Vf des Einrückelementes. Kurve 2272 zeigt das momentane Volumen (VI) des Einrückelementes (d.h. der 2/4- Gangwechsel-Kupplung 308). Die Kurve 2274 gibt das gelernte Volumen VL wieder.
Beim Ausführen eines Gangwechsels wird das gelernte Volumen VL gleich dem momentanen Füllvolumen VI gesetzt, wann immer (Tf > 0) oder (Tf = 0 und Nf > Nj + 30). Wie Fig. 4D zeigt, folgt VL dem Wert VI bis zum Punkt 2276, weil tf größer als 0 war. Am Punkt 2276 erreicht tf Null und VL folgt nicht mehr V und wird gleich dem Wert von VI im Punkt 2276 gesetzt. Wenn tf = 0, füllt sich das Einrückelement im Bereich der Haltedrehzahl. Wenn Nt größer als Ni plus einen bestimmten Wert wie 30 ist (d.h. Schlupf tritt auf), genannt bump-along, wird VL auf den Wert von VI im Punkt 2278 gebracht. Am Punkt 2278 folgt VL wiederum dem Wert VI, bis Nt nicht größer als Ni plus dem bestimmten Wert im Punkt 2280 ist. Im Punkt 2280 wird VL gleich dem Wert VI gesetzt und die Nachführung stoppt. Dieses Verfahren wird wiederholt, wann immer Nt größer als Ni plus den bestimmten Wert ist. Am Ende des Gangwechsels vergleicht das Steuergerät 3010 den Wert VL mit Vf. Ist VL größer als Vf, wie Fig. 4D zeigt, wird Vf nachgestellt oder um einen Prozentsatz des Unterschiedes zwischen VL und Vf vergrößert. Ist VL = Vf, so folgt keine Nachstellung. Andererseits, wenn VL kleiner als Vf ist, wird Vf verringert.
In Fig. 4Eist ein Flußdiagramm des Lernverfahrens dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens in der Blase 2290 folgt Block 2292. Im Block 2292 frägt das Verfahren die Zeit ab oder bestimmt die Zeit bis zum bump-along, die Zeit für die Drehzahländerung und das momentane Volumen beim bump-along des Elementes. Das Verfahren schreitet dann zur Raute 2294 und bestimmt, ob der Gangwechsel ausgeführt worden ist. Wenn nicht, geht das Verfahren zum Block 2292 zurück. Ist der Gangwechsel vollzogen worden, so folgt Block 2296 und das Verfahren lernt das Füllvolumen, wenn die Bedingungen gültig sind, lernt Ks (Ausrückzeit-Multiplikationsfaktor), wenn die Bedingungen gültig sind und lernt DCt (Nachstellung), wenn die Bedingungen gültig sind. Vom Block 2186 kehrt das Verfahren zurück.

VERFAHREN FÜR SCHIEBEBETRIEB

Das Gangwechselprogramm (Blase 810 in Fig. 2) besitzt eine Logik, welche die Motordrehzahl Ne mit der Zieldrehzahl Nj vergleicht und einen Gangwechsel im Schiebebetrieb oder antriebslosen Zustand verzögert (cost down), der von einem Einschalt-zu einem Ausschaltzustand übergeht, da solche Gangwechsel ein Spiel beim Überkreuzen des Antriebsstranges beinhalten und damit zu einem "Stoß" führen können. Gangwechsel vom dritten und zweiten in den ersten Gang erfolgen im Schiebebetrieb und im Einschaltzustand (ein 3-2-Gangwechsel im Schiebebetrieb im Einschaltzustand erfolgt nicht); ein 4-3-Gangwechsel ist typischerweise im Ausschaltzustand (er kann im Einschaltzustand sein, wenn der Gangwechsel mit der unten beschriebenen "Toleranz"-Logik gesperrt wird).
Fig. 4F zeigt den Drehzahlverlauf (Upm), abhängig von der Zeit bei 2300 für einen adaptiven Gangwechsel vom vierten in den dritten Gang (4-3). Kurve 2302 stellt die Ausgangsdrehzahl N&sub0; oder Zieldrehzahl Nj für den dritten Gang dar. 2302 ist die Motordrehzahl Ne und 2306 die Turbinendrehzahl Nt.
Wird ein Gangwechsel vom Steuergerät 3010 programmiert, wenn Ne kleiner Nj ist, so erfolgt der Beginn des 4-3-Gangwechsels im Punkt 2308. Erfolgt der Gangwechsel, so steigt Nt und überkreuzt Ne im Punkt 2310 vom positiven ins negative Drehmoment, was einen "Stoß" im Antriebsstrang ergibt.
Die Erfindung besitzt nun das Merkmal, daß der Beginn des Gangwechsels von Seiten des Steuergeräts 3010 verzögert oder gesperrt wird, bis Ne mindestens gleich oder größer als Nj ist, wie der Punkt 2312 zeigt. Dies erfolgt dadurch, daß die Betätigung und/oder Abschaltung (d.h. Ein- und/oder Ausschalten) der zugehörigen Magnetventile verzögert wird.
Durch Sperren des Gangwechsels bleibt Nt kleiner als Ne während des gesamten Gangwechsels, sd daß sich nur ein positives Drehmoment ergibt und ein "Stoß" im Antriebsstrang vermieden wird.
Fig. 4G zeigt die Turbinenbeschleunigung αt abhängig von der Differenz aus Turbinendrehzahl Nt - Zieldrehzahl Nj (im ersten Gang) für einen 2-1-Gangwechsel im Schiebebetrieb entsprechend der Darstellung 2320. Die ausgezogene Linie 2322 entspricht der Sollbeschleunigung αsoll, die eine Funktion des Schlupfes ist. αsoll wird negativ im Haltedrehzahlbereich des Herunterschaltens.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Einregeln von αt im Punkt 2324 etwa bei 25 Upm. Dies erzielt man durch eine Proportionalregelung (EDα). EDα wird für Schiebebetrieb- Gangwechsel benutzt, da man eine wirklich enge Haltedrehzahlregelung benötigt, die man in anderer Weise nicht erhält.
In Fig. 4G stellt 2326 das auszurückende Element (VRE) dar, das beim Schiebebetrieb-Gangwechsel durch αsoll minus einem bestimmten Wert wie ein 1000 identifiziert wird. VRE wird verwendet, wenn das Einrückelement im Einrückzustand ist, oder wenn gewünscht wird, daß im Ausrückelement schneller als mit normaler EDα der Druck abgebaut wird (indem man also nicht die ED des Ausrückelementes mit EDα verändert, was letztlich zum Ausrücken des Elementes führen würde). Liegt der Istwert αt unter der VRE-Kurve 2326, wie dies durch den Pfeil angedeutet ist, so wird das Ausrückelement ausgeschaltet. Hieraus folgt, daß der Istwert αt wieder über die VRE-Kurve 2326 steigt, wenn das Einrückelement nicht eingeschaltet war. Sobald αt über VRE 2326 liegt, weist das Verfahren das Steuergerät 3010 an, das Ausrückelement einzuschalten. War das Einrückelement eingeschaltet, so kann αt nicht über die VRE-Kurve 2326 ansteigen.
In Fig. 4G stellt die Kurve 2328 den zu haltenden Einrückdruck HAP dar. HAP gilt dort, wo αt zu stark negativ ist. Mit anderen Worten, HAP gilt, wo αt kleiner als ein bestimmter Wert wie -1700 ist. HAP verhindert, daß das Einrückelement schnell und hart einrückt, indem ED für das Einrückelement so gewählt wird, daß es bei einem bestimmten Druck verharrt. Damit kann das Einrückelement-Drehmoment nicht schneller im Haltedrehzahlbereich aufbauen, so daß at wieder über die HAP-Kurve 2328 ansteigt.
Fig. 4H zeigt bei 2330 den Verlauf des Istwerts für die Turbinenbeschleunigung αt und 2332 die Sollwert-Beschleunigung αsoll für einen Schiebebetrieb-Gangwechsel vom zweiten in den ersten Gang. 2234 stellt VRE dar und 2236 HAP. 2338 ist die Turbinendrehzahl Nt, 2340 die Zieldrehzahl Nj und 2342 die Abtriebsdrehzahl N&sub0; vom Beginn bis zum Ende des Gangwechsels im Schiebebetrieb von 2 nach 1. 2344 und 2346 erläutern die Logik für das Ausrückelement (2/4-Gangwechselkupplung 308) und das Einrückelement (Langsam/Rückwärts- Kupplung 310).
So ist in Fig. 4H das Ausrückelement bis zum Gangwechselstart im Punkt 2348 eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt schaltet das Verfahren das Ausrückelement aus. Gleichzeitig bleibt das vorher ausgeschaltete Einrückelement im AUS-Zustand. Auch liegt die Kurve 2338 für Nt unter der Kurve 3040 für Nj.
Beim Gangwechselstart im Punkt 2348 beginnt αt anzusteigen. Wenn αt den Wert αsoll im Punkt A überquert (warten auf Schlupf), wird das Ausrückelement eingeschaltet oder im ED- Zyklus Peng-Peng (EDBB) wieder betätigt. EDBB dauert an, bis αt wieder den Wert αsoll im Punkt B überkreuzt. Auch Nt überquert im Punkt B den Wert von Nj. Im Punkt B schaltet das Ausrückelement von EDBB in die Proportionalregelung (EDα).
Fig. 4H zeigt ferner, daß das Einrückelement vor dem Punkt B soweit ist, daß es im richtigen Zeitpunkt bereit ist, in den Haltedrehzahlbereich zu gelangen (startet im Punkt C). Im Punkt C gerät also αsoll in den Haltedrehzahlbereich. Das Ausrückelement schaltet wieder nach EDBB, während das Einrückelement mit EDα arbeitet. Gerät αt zu weit unter αsoll, so erfolgt in der beschriebenen Weise VRE. Ist dagegen αt unterhalb des HAP-Wertes, so gilt in der beschriebenen Weise HAP. Damit päßt Nt zu Nj und αt zu αsoll am Ende des Gangwechsels entsprechend der Anwendung von EDBB, EDα, VRE und/oder HAP.
Fig. 4I zeigt ein Flußdiagramm für das Verfahren 2400, das für einen Gangwechsel im Schiebebetrieb oder für Kick Down gilt. Das Verfahren beginnt bei 2402, worauf die Raute 2404 folgt. Hier bestimmt das Verfahren, ob Bedingungen gelten, die anzeigen, daß das Einrückelement beauf schlagt ist. Mit anderen Worten, gelten Bedingungen für VRE (d.h. THR < 5 und αt < αsoll - 1000). Ist dies der Fall, so folgt Block 2406 und der Druck im Ausrückelement wird abgebaut (unter Anwendung von VRE). Dann endet das Verfahren. Gilt obige Bedingung nicht, so folgt Block 2408 und das Verfahren bestimmt den Ablauf des Gangwechsels: Phase 1 gilt für den Start, Phase 2 für den Start der Schaufelverstellung (Verringerung der Sollbeschleunigung) und Phase 3 gilt für die Zieldrehzahl (Haltedrehzahl). Dabei werden Drehzahlberechnungen ausgeführt und ein Flag für jede Phase des Gangwechsels gesetzt. Dann folgt Block 2410 und das Verfahren führt einen Pre-EDα Flag-Check aus, indem das Flag mit Schlupf gesetzt wird und αt = HI bzw. das Ausrückelement unter dem Füllvolumen liegt und der Flag bei einer Änderung der Gangwechselphase gelöscht wird. Dann folgt Block 2412 und das Verfahren führt einen EDα Flag-Check aus. Dabei setzt das Verfahren den EDα Flag, wenn der Pre-EDα Flag gesetzt worden ist und αLOW ist (d.h. αt Überkreuzen von Hoch zu Niedrig) und die Löschung erfolgt bei einer Änderung der Gangwechselphase. Dann folgt Raute 2414, in der bestimmt wird, ob die EDα Flag gesetzt worden ist. Ist dies der Fall, so folgt Block 2416 und das Ausrückelement wird mit EDα-Steuerung bzw. EDα betätigt. EDα-Regelung gilt, wenn die Gesamtperiode fest ist und die EIN- und AUS-Zeiten berechnet und eingestellt sind (d.h. veränderliche EIN- und AUS-Zeiten). Dann endet das Verfahren. Ist die Flag aber nicht gesetzt worden, so folgt Raute 2418 und das Verfahren bestimmt, ob αt= HI ist. Ist dies der Fall, so folgt Block 2418 und das Verfahren führt eine ED-Peng-Peng Regelung oder EDBB am Ausrückelement aus und kehrt zurück. EDBB-Regelung wird verwendet, wenn die Gesamtperiode fest ist und auch die EIN- und AUS-Zeiten fest sind (z.B. 60% Einschaltdauer). Ist die Bedingung nicht erfüllt, so folgt Block 2420 und das Verfahren baut den Druck im Ausrückelement ab und kehrt zurück.
Fig. 4J zeigt das Verfahren 2450 für das Einrückelement bei einem Gangwechsel im Schiebebetrieb oder Kick Down. Das Verfahren beginnt in der Blase 2452, worauf die Raute 2454 folgt, in der das Verfahren bestimmt, ob die Gangwechselphase gleich 1 oder 2 ist und Nt kleiner Nj ist. Ist eine dieser Bedingungen gültig, so folgt Raute 2456 und das Verfahren bestimmt, ob Nt über der zu der richtigen Einrückzeit gehörenden Drehzahl liegt (d.h. wird das Element zu spät kommen). Mit anderen Worten bestimmt das Verfahren, ob Nt größer als S ist (Kick Down-Startventil wie bereits erläutert). Ist dies der Fall, so folgt Block 2458 und das Verfahren betätigt das Einrückelement im Einrücksinn und kehrt zurück. Ist dies nicht der Fall, so folgt Block 2460 und das Verfahren baut den Druck im Einrückelement ab und kehrt zurück.
Trifft aber keine der Bedingungen zu, so folgt nach 2454 die Raute 2460 und das Verfahren bestimmt, ob das Einrückelement innerhalb von 120 ms einrücken wird, wenn es bei der vorbestimmten ED arbeitet, indem man das Füllvolumen Vf betrachtet. Ist dies nicht der Fall, so folgt Block 2464 und das Verfahren führt zum Einrücken des Einrückelementes und kehrt zurück. Trifft die Bedingung zu, so folgt Raute 2466 und das Verfahren bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. N&sub0; größer als eine bestimmte Geschwindigkeit wie beispielsweise 12 km/h ist und weniger als 300 Upm im Fortlauf der Turbine 128. Trifft die Bedingung zu, so folgt Block 2468 und das Einrückelement wird eingerückt und das Verfahren kehrt zurück. Trifft die Bedingung nicht zu, so folgt Raute 2468 und das Verfahren bestimmt, ob Bedingungen vorhanden sind, die vorgeben, daß das Einrückelement "halten" soll (beim Schiebebetrieb mit αt stark negativ). Mit anderen Worten bestimmt das Verfahren, ob Bedingungen vorhanden sind, daß HAP aktiviert werden soll (d.h. THR < 5 und αt < - 1700). Trifft die Bedingung zu, so folgt Block 2470 und das Einrückelement wird mit EDHAP betätigt, worauf das Verfahren zurückkehrt Trifft die Bedingung nicht zu, so folgt Block 2472 und das Einrückelement wird mit EDα2 (ED-Beschleunigungsregelung des sekundären Elementes) betätigt und kehrt zurück.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal für den Schiebebetrieb-Gangwechsel ist ein Verfahren, das "Warten auf Schlupf" bezeichnet wird. Zu Beginn des Schiebebetrieb- Gangwechsels wird der Druck im Ausrückelement abgebaut. Immer wenn Schlupf vorhanden ist (d.h. Nt nicht gleich Nj) und Vi < Vf für das Ausrückelement und V < Vf für das Einrückelement und THR ≥ 5º oder bei einem 2-1- oder 3-2- oder 3-1-Gangwechsel regelt das Verfahren das Ausrückelement auf einen kleinen Grenz-Prozentsatz der Einschaltdauer für EDα. Das Verfahren sucht einen weiteren Druckabbau im Ausrückelement zu vermeiden, weil das Ausrückelement auch wieder zum Einrücken benötigt wird. Sobald die obigen Bedingungen nicht mehr gelten, wird der Druckabbau im Ausrückelement fortgesetzt.

SPEICHERFUNKTION

Aus Fig. 1D geht hervor, daß das hydraulische System 600 mehrere Speicher 630, 640, 642 und 644 für die Kupplungen 302, 304, 308 und 310 besitzt. Die Speicher bilden eine mechanische Abfederung, so daß sich keine extremen Druckänderungen ergeben, wenn die Magnetventile ein- und ausgeschaltet werden. Diese Speicher führen auch zu einer Verringerung der axialen Länge des Getriebes 100 und verleihen dem hydraulischen System eine größere Flexibilität. Dies ist gegenüber bekannten Systemen vorteilhaft, die von starken Federn Gebrauch machen, die in die Kupplungen eingebaut sind und damit die axiale Länge des Getriebes vergrößern.
Fig. 4K zeigt die Änderung des Druckes 2480, abhängig von der Zeit für den Druckaufbau und Druckabbau eines Elementes bzw. einer Kupplung. Die Speicher-Steuerzone, wie sie vom Teil 2482 der Kurve 2480 dargestellt wird, liefert eine Nachgiebigkeit bzw. ein weiches Ansprechen, so daß Zeit benötigt wird, bis sich eine größere Druckänderung ergibt. Wenn dagegen kein Speicher vorhanden wäre, so wäre die schräge dieses Kurventeils viel steiler und eine kleine Änderung der Einschaltzeit würde zu einer hohen Druckänderung führen, so daß Drehmoment und Schaltqualität nicht mehr annehmbar sind. Mit anderen Worten, erfolgt die Speicherung in der Speicher-Steuerzone, um große Abweichungen des Ausgangsdrehmomentes T&sub0; zu vermeiden, was zu Stößen beim Gangwechsel führen würde. Würde man beispielsweise das Ausrückelement während der Schlupf- oder Anstreifphase ohne Speicher einschalten, so erhält man eine steilere Schräge des Drehmomentes und Instabilität der Schlupfbegrenzung ohne eine derartige Steuerung.

DREHMOMENT-STEUERPHASE BEIM GANGWECHSEL

Der gelernte Ausdruck für den Einrückvorgang ist die EDt in der Drehmomentphase. Der Sinn dieser ED liegt darin, den Übergang im Drehmoment-Abbau des Ausrückelementes und der Drehmomentübernahme des Einrückelementes sanft zu gestalten. Dies erfolgt durch eine Zeitsteuerung des Einrückelementes hinsichtlich einer ausreichenden Leistung für den Beginn der Drehzahländerung gerade dann, wenn das Ausrückelement die Leistung Null erreicht. Mit anderen Worten sucht das Verfahren den Drehmoment-Aufbau des Einrückelementes so zu gestalten, daß er zum Drehmoment-Abbau des Ausrückelementes päßt.
Die ED für die Drehmomentphase wird adaptiv so eingestellt, daß der Drehmoment-Aufbau des Einrückelementes zum Drehmoment-Abbau des Ausrückelementes gemäß folgender Gleichung paßt:
DCt - DCtt + DCta+Delta+10% { 10% mit Nt-B & THR > 10º/0% mit Nt≥Nj-B oder THR≤10º
Mit: THR = Drosselklappenwinkel
B = Schlupf (40 Upm)
DC = ED.
Die obige Gleichung basiert auf einem Tabellenwert, nämlich EDtt oder nominelle EDt-Werte (Einschaltzeit fester Prozentsatz), basierend auf dem Drosselklappenwinkel zuzüglich einer gelernten Nachstellung EDta. Da man darauf abstellt, daß die Drehzahländerung beginnt, wenn das Ausrückelement den Netto-Einrückdruck von Null erreicht, wählt das Verfahren eine EDt, mit der der Beginn der Drehzahländerung eine Zeitspanne später als der Druckabbau-Beginn im Ausrückelement erfolgt. Diese Zeitspanne ist gleich der gelernten Zeitdauer für das Ausrücken bei einem Drosselklappenwinkel von 0º zuzüglich einem Zugabemaß für einen Anstreifzyklus. Das Getriebesteuergerät 3010 leistet dies, indem es tf = 0 macht und aufrechterhält, bis Schlupf auftritt und dann wird mit EDt weiter gearbeitet.
In Fig. 4D stellt die Kurve 2500 den logischen Zustand des Ausrückelementes dar. Der Schlupfim Getriebe 100 ist in 2502 aufgetragen. Am Punkt 2504 der Kurve 2500 wird das Ausrückelement abgeschaltet bzw. der Druckabbau beginnt. Die Zeitspanne zwischen dem Druckabbau-Beginn bei 2504 bis zu Beginn der Drehzahländerung, nämlich im Punkt 2506 der Kurve 2502, wird mit t* bezeichnet und ist ein vorbestimmter Wert, der für jedes Aufwärtsschalten unterschiedlich ist. Die Kurve 2508 zeigt den logischen Zustand des Einrückelementes. Im Punkt 2510 an der Kurve 2508 wird das Einrückelement anfänglich ausgeschaltet oder entlüftet Im Punkt 2510 ist tf gleich Null und EDt beginnt für das Einrückelement.
Die Schräge für EDt ist so bemessen, daß sie zum Drehmomentaufbau im Einrückelement päßt. Für Drosselklappenwinkel, die größer als 10º sind, erhält das Einrückelement eine 10%ige Verstärkung in der Einschaltdauer ED, so daß der Istwert der Turbinenbeschleunigung αt den gewünschten Beschleunigungswert αsoll erreicht.
Ferner zeigt Fig. 4D eine Kurve 2512 für die Soll-Beschleunigung αsoll und eine Kurve 2514 für den Istwert der Turbinenbeschleunigung αt. Im Punkt 2506 der Kurve 2502 beginnt die Drehzahländerung. αt ist größer als αsoll. Deshalb addiert EDta 10% Verstärkung für die Einschaltzeit von EDt des Einrückelementes, so daß αt momentan gleich αsoll am oder nahe dem Ende von EDt wird.
Wie bereits erläutert, bedeutet EDta die gelernte Nachstellung für EDt. EDta wird so verwendet, daß der Beginn der Drehzahlinderung gerechnet vom anfänglichen Ausrücken innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgt, die Zeitspanne bis zu Beginn der Drehzahländerung tn genannt wird. Diese Zeitspannung gilt dann, wenn die Drehzahländerung beginnen soll, weil der Druck im Ausrückelement bis herab zum Fülldruck derart abgebaut wurde, daß das Element kein Drehmoment mehr liefern kann. Wenn andererseits die Drehzahländerung früher oder später als diese Zeitspanne beginnt, stören sich das Einrück- und Ausrückelement gegenseitig hinsichtlich ihres Drehmomentverlaufs. tn ist wie folgt definiert:
tn - tt - tv am Gangwechselende mit:
tt = Zeitmaß "t" mit Nt ≥ Ni - B oder vorhergehender Wert von tt mit Nt < Ni - B
tv = Zeitmaß "t" beim anfänglichen Druckabbau des Ausrückelementes bzw. letzter Auftritt V ≥ Vf + Va für das Ausrückelement.
Anfänglich ist EDta gleich Null (d.h. Batterie abgeklemmt). Dann folgt für EDta:
EDta = EDta + 1.2%, mit tn > t*a + 0.028 EDta - 1.2%, mit tn < t*a + 0.028
In obiger Gleichung ist t*a ein Nachstellwert von t* (a ist ein vorbestimmter Tabellenwert), basierend auf einem gelernten Wert für Ks. Ks wird dazu benutzt, um vorherzusagen, wann hinsichtlich der Temperaturänderungen der erste Anstreifzyklus erfolgt. Ks wird dazu benutzt, den Wert t* basierend auf der Temperatur so nachzustellen, daß der Beginn der EDt für das Einrückelement gerade vor dem ersten Anstreifzyklus eintritt.
In der Gleichung für EDt wird ein Delta-Ausdruck benutzt, wenn das Getriebesystem die oben genannten Veränderlichen nicht richtig gelernt hat. Ist t* kleiner als der Beginn der Drehzahländerung im Punkt 2506 der Kurve 2502, so wird die Einschaltdauer für EDt vergrößert oder inkrementiert, bis der Beginn der Drehzahländerung am Ende von t* beginnt. Damit sorgt der Delta-Ausdruck für einen zusätzlichen Schutz durch eine sofortige Reaktion.

VERFAHREN FÜR DEN GARAGENGANGWECHSEL

Fig. 4L zeigt den Verlauf bestimmter Werte des Getriebes 100 bei einem derartigen Gangwechsel. Der logische Zustand des Einrückelements (2502), der logische Zustand des Ausrückelementes (2504), die Sollbeschleunigung αsoll (2506), der Istwert der Turbinenbeschleunigung αt (2508), der Druck im Langsam/Rückwärts-Element (2510) und der Druck des Rückwärts-Elementes (2512) sind dargestellt.
Wird das Handventil 604 auf den Rückwärtsgang R umgeschaltet, so beginnt der Druckabbau im Langsam-/Rückwärtselement. Das Magnetventil 636 für die Langsam-/Rückwärtskupplung wird ausgeschaltet, wie Punkt 2514 an der Kurve 2502 zeigt. Der Druck im Langsam-/Rückwärtselement beginnt zu sinken, wie Teil 2516 der Kurve 2510 zeigt. Während dieser Zeit wird das Rückwärtselement gefüllt und der Druck beginnt anzusteigen, wie Teil 2518 der Kurve 2512 zeigt. Hat sich der Druck im Langsam-/Rückwärtselement auf einen ausreichend kleinen Wert abgebaut, wie Punkt 2520 an der Kurve 2510 zeigt, so wird das Langsam-/Rückwärtselement wieder unter ED-Steuerung im Punkt 2520 der Kurve 2504 eingerückt.

ELEKTRONISCHE STEUERUNG FÜR DAS ADAPTIVE AUTOMATIKGETRIEBESYSTEM

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines adaptiven Regelsystems 3000 gemäß der Erfindung. Das adaptive Regelsystem 300 besteht aus dem Getriebesteuergerät 3010, das in der Lage ist, Signale von einem Motorsteuergerät 3020 zu erhalten und Signale an das Steuergerät 3020 zu übertragen. Während das Getriebesteuergerät 3010 ohne weiteres in der Lage ist, ohne ein Motorsteuergerät zu arbeiten, zieht das Getriebesteuergerät 3010 gemäß der Erfindung Vorteil aus der Tatsache, daß die meisten Fahrzeuge heutzutage ein digitales Motorsteuergerät oder auch basierend auf einen Rechner besitzen&sub1; das Signale von verschiedenen Sensoren erhält und verarbeitet. Beispielsweise zeigt Fig. 5, daß sowohl das Getriebesteuergerät 3010 wie auch das Motorsteuergerät 3020 ein Eingangssignal erhalten, das die Motortemperatur (d.h. die Kühlmitteltemperatur) anzeigt. Andere examplarische Eingangssignale für beide Steuergeräte gemeinsam sind auch ein oder mehrere Signale von einem Zündschalter, sind ein Signal für die Batteriespannung und ein Signal vom Verteiler oder einer anderen Zündwinkelsteuereinrichtung. Mit Rücksicht auf das Motorsteuergerät 3020 verarbeitet dieses Steuergerät solche Signale und liefert passende Steuersignale bzw. Befehle an verschiedene Komponenten des Motors. Typische Motorsteuergeräte äuf Computerbasis erzeugen und liefern auch Informationen an ein Diagnosefeld in der Fahrzeugkabine, um eine visuelle und/oder akustische Anzeige bestimmter Motorzustände zu liefern.
Wie von den reziproken Signalleitungen angezeigt, sollte bemerkt werden, daß das Getriebesteuergerät 3010 die Fähigkeit hat, mit bestehenden Motorsteuergeräten zu kommunizieren. Beispielsweise kann es für das Getriebesteuergerät 3010 ratsam sein, Signale dem Motorsteuergerät 3020 zuzuführen, wie ein Signal, das anzeigt, daß das Getriebe 100 einen Gangwechsel beabsichtigt. Aus der vorigen Beschreibung geht hervor, daß das Getriebesteuergerät 3010 vorzugsweise mit einer seriellen Kommunikationsschnittstelle versehen ist, um einen seriellen Datentransfer zwischen dem Getriebesteuergerät 3010 und dem Motbrsteuergerät 3020 auszuführen. Zusätzlich kann das Getriebesteuergerät 3010 auch diagnostische Eigenschaften besitzen, daß es nämlich beispielsweise Informationssignale an den Fahrzeugführer überträgt (beispielsweise "Getriebecheck").
Ein anderes Beispiel für einige Signale, die für das Getriebesteuergerät 3010 und Motorsteuergerät 3020 gemeinsam sind, sind solche Signale, die von einem Drosselklappensensor 3030 und einem Bremsschaltsensor 3040 geliefert werden. Der Drosselklappensensor 3030 kann jeder passende Sensor sein, der eine Anzeige dafür liefert, welche Leistung dem Motor von dem Fahrer abverlangt wird, also beispielsweise ein Geber, der die gegenwärtige Stellung der Drosselklappe anzeigt. Auch der Bremsschalter 3040 kann irgendein passender Sensor sein, der eine Anzeige dafür liefert, daß vom Fahrer die Fahrzeugbremse betätigt wird, beispielsweise ein Grenzschalter, der vom Bremspedal des Fahrzeugs ausgelöst wird. Wie aus der Beschreibung hervorgeht, weist das Getriebesteuergerät 3010 passende Schnittstellen auf, um Signale vom Drosselklappensensor 3030 und dem Bremsschalter 3040 zu erhalten. Weitere Beispiele für gemeinsame Informationen sind Signale bezüglich des Fahrzeugtyps, des Motortyps, den Absolutdruck des Saugrohres (MAP) und der Belastung.
Eine der Hauptfunktionen des Getriebesteuergerätes 3010 besteht darin, Befehls- bzw. Steuersignale für die Magnetventile 630, 632, 634, 636 zu erzeugen, die im hydraulischen System 600 (Fig. 1D) des Getriebes 100 enthalten sind. In Fig. 5 sind drei Magnetventile in einem Block 3050 zusammengefaßt, der mit "Getriebe" (gestrichelte Linie) enthalten ist. Dieser "Getriebe"-Block repräsentiert eine Struktur, die mit dem vorgenannten Getriebesteuergerät 3010 zusammenarbeitet. So würde in dem Getriebe 100 der Block 3050 die Magnetventile 630, 632, 634 und 636 umfassen. In ähnlicher Weise würde der hydraulische Steuerblock 3060 andere Ventile des hydraulischen Systems 600 umfassen, wie ein Druckregelventil 608, ein Handventil 604, ein T/C-Steuerventil 612 usw.. Ferner würde ein Reibelemente-Getriebeblock 3070 das Kupplungssystem 300 und das Zahnradsystem 502,504 umfassen, das bereits erläutert wurde. Es sollte aber festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße adaptive Regelsystem 3000 auch im Zusammenhang mit anderen Getriebekonstruktionen benutzt werden kann.
Fig. 5 zeigt ferner, daß der "Getriebe"-Block auch einen PRNODDL-Sensorblock 3080 aufweist, der auf den Getriebewählhebel anspricht, der vom Fahrer bedient wird. Der PRNODDL-Sensorblock 3080 kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen, die in der Lage sind, eine Anzeige an das Getriebesteuersystem 3010 bezüglich der durch die manuelle Betätigung des Wählhebels ausgewählten Arbeitsweise zu liefern.
Zwei Berührungsgrenzschalter Ns1 und Ns2 sind am Getriebegehäuse 102 in der Nähe des Handhebels 578 angebaut, um es möglich zu machen, daß ein federbelasteter Bolzen dieser Schalter der Umfangsbahn des Deckels 578a am Handhebel 578 folgt.
Ferner erhält in Fig. 5 das Steuergerät 3010 Eingangssignale vom PRNODDL Sensorblock 3080 und erzeugt Ausgangssignale für eine PRNODDL Anzeige im Fahrgastraum. Diese PRNODDL Anzeige kann beispielsweise ein Lichtsignal o.ä. für den Fahrer sein, um das gewählte Betriebsprogramm visuell anzuzeigen.
Fig. 5 zeigt ferner eine Verbindung des Druckschalterblokkes 3090 mit dem hydraulischen Steuerblock 3060. Bei dem Getriebe 100 würde der Druckschalterblock 3090 die Druckschalter 646, 648 und 650 (Fig. 1D) besitzen. Wie bereits beschrieben, ist jeder dieser Druckschalter in der Lage, ein Signal zu liefern, das einen vorbestimmten Druckpegel in den zu den ausgewählten Reibelementen führenden Kanälen anzeigt. Insbesondere liefern die Druckschalter digitale Eingangssignale für das Steuergerät 3010 und damit eine Anzeige, ob dieser Druckpegel erreicht worden ist oder nicht.
Fig. 5 zeigt ferner, daß der Getriebeblock einen Drehzahlsensorblock 3100 besitzt, der an den Reibelementen- Getriebeblock 3070 angeschlossen ist. Für das Getriebe 100 sind im Drehzahlsensorblock 3100 der Sensor 320 für die Eingangs- bzw. Turbinendrehzahl und der Sensor 546 für die Abtriebsdrehzahl untergebracht, die beide im Getriebegehäuse 102 eingebaut sind. Es können aber auch andere passende Drehzahlsensoren entweder im oder außerhalb des Gehäuses 102 vorgesehen sein, um diese Signale für das Steuergerät 3010 zu erzeugen. Der Drehzahlsensorblock 3100 kann auch mit einem Motordrehzahlsensor (beispielsweise Hall- Sensor) aufweisen. Wenn aber ein solches Drehzahlsignal bereits in das Steuergerät 3020 eingespeist wird, dann wird es gemeinsam auch für das Getriebesteuergerät 3010 verwendet, um eine Verdoppelung zu vermeiden.

ELEKTRONISCHES STEUERGERÄT FÜR DAS AUTOMATIKGETRIEBE

Fig. 6 zeigt ein Schaltschema des Steuergerätes 3010. Über die serielle Schnittstelle 3200 erfolgt der serielle Anschluß an das Motorsteuergerät 3020. Diese serielle Schnittstelle 3200 schafft auch eine serielle Verbindung mit anderen Steuergeräten des Fahrzeugs auf Mikrocomputer- Basis. Gegebenenfalls kann auch eine Parallelübertragung erfolgen.
In der vorliegenden Ausführungsform benutzt die serielle Schnittstelle 3200 einen seriellen Datenbus für ein Multiplex-Verfahren, das Chrysler Collision Detection genannt und im U.S. Patent 4,706,082; 4,719,458; 4,739,323; 4,739,324; 4,742,349 und in SAE No. 860389 Frederick O.R. Meisterfield, 1986, beschrieben ist.
In einer weiteren Funktion der Schnittstelle 3200 dient diese als Diagnose-Schnittstelle mit dem Getriebesteuergerät 3010, um dem Wartungspersonal Wartungsinformationen bei der Störungsbeseitigung zu liefern. In einer weiteren Funktion dient die Schnittstelle 3200 zur Eingabe von Daten oder Programmen zum Überprüfen des Steuergerätes 3010 während des Herstellungsprozesses.
Das Steuergerät 3010 umfaßt ferner weitere Schnittstellen zur Eingabe von Signalen, die von verschiedenen Sensoren stammen. So werden im Block 3210 Signale der Drehzahlsensoren 3100 und des Drosselklappensensors 3030 zugeführt. So entspricht die Getriebe-Eingangsdrehzahl der Turbinendrehzahl Nt des Drehmomentwandlers 110 und das Abtriebsdrehzahlsignal entspricht der Abtriebsdrehzahl N&sub0; des Fahrzeugs. Beide Signale werden von reluktanzabhängigen Aufnehmern (Drehzahlsensoren 320 und 526) erzeugt. Auch die Motordrehzahl wird von einem passenden Sensor ermittelt, beispielsweise einem Hall-Aufnehmer im Verteiler des Motors. Dies wird in US-4,602,603 erläutert.
Im Block 3210 werden die Eingangssignale bearbeitet, gefiltert und in Digitalwerte umgesetzt. Der Block 3210 enthält ferner eine Schnittstelle für den Sensor 3030 der Drosselklappenstellung. Nach Aufbereitung dieses Signals wird dieses gemeinsam mit dem Motorsteuergerät 3020 verwendet. Der Sensor 3030 liefert eine Anzeige bezüglich der Winkelstellung der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse. Auch dieses Signal wird aufbereitet und durch einen Differentialverstärker mit dem Faktor 1 geleitet, um in noch zu beschreibender Weise eine Isolierung durchzuführen.
Über die Schnittstellen 3220 und 3230 werden verschiedene Eingangssignale für die Motorzündung und PRNODDL eingespeist. Die Zündsignale bestehen aus einem Signal J2 und S2. Die PRNODDL Signale bestehen aus einem "Neutral-Start"- Signal NSL und einem "Hilfsneutral-Start"-Signal NS2, einem "ersten Rückwärtslicht"-Signal RL1 und einem "zweiten Rückwärtslicht"-Signal RL2. Bei der bevorzugten Ausführungsform spricht das Regelverfahren auf die Bedingungen an, in denen sich die Zündschalter-Spannungssignale befinden. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Getriebe-Steuergerät 3010 in bestimmten Bedingungen, abhängig von der Stellung des Zünd schalters und/oder des Sensors NS1 und/oder des Sensors NS2 gehalten werden soll.
Repräsentiert beispielsweise das Signal J2 die Zündspannung un den Schalterstellungen Motorlauf oder Anlassen, so liegt dieses Signal auf etwa Null oder Batteriespannung. Das Signal S2 repräsentiert die Spannung nur beim Anlassen und wird dazu benutzt, die nötige Spannung für die Startwicklung zu liefern. Um zu bestimmen, ob das Getriebe 100 in Stellung Anlassen ist, wird das NS1-Signal zusammen mit dem S2-Signal abgetastet, um das Getriebe-Steuergerät 3010 zurückgesetzt während des Anlassens zu halten, da die Batteriespannung unter einen für das steuergerät erforderlichen Wert absinken kann.
Über den Block 3230 werden PRNODDL Eingangssignale von den Sensoren NS1, NS2 und den Leuchten RL1 und RL2 eingespeist. Der PRNODDL Schalterblock 3230 steuert das Schalten der Rückwärts-Leuchten, die in Reihe geschaltet sind. Zeigen die Signale RL1 und RL2 eine Rückwärtsbedingung an, so fließt Strom vom Zündschalter J2 über eine Relaiswicklung, welche die Rückwärtsleuchten mit der Batteriespannung über Relaiskontakte verbindet, um so die Rückleuchten des Fahrzeugs einzuschalten. Der PRNODDL Schalterblock dient auch zusammen mit den beiden Sensoren NS1 und NS2 zur Bestimmung der Schalthebelposition, wie bereits erläutert.
In Fig. 6 besitzt das Getriebesteuergerät 3010 ferner einen Druckschalterblock 3240 als Schnittstelle zum Einspeisen und Aufbereiten von Drucksignalen der Druckschalter 3090. Jeder Druckschalter liefert ein digitales Signal mit Null oder auf Batteriespannung, abhängig davon, ob ein bestimmter Druckwert erreicht worden ist. Die Druckschalter werden auch in Verbindungen mit den Kupplungen für Langsam/Rückwärts, Overdrive und 2/4-Gangwechsel (Kick Down) benutzt und bestehen allgemein aus Schaltern zur Masseverbindung, die im Ansaugverteiler 700 eingebaut sind. Die Druckschalter-Schnittstelle 32,40 bereitet die Eingangssignale auf, nämlich filtert und puffert diese Signale. Beispielsweise sind Endwiderstände im Ansaugverteiler 700 im Block 3090 vorgesehen, um Batteriespannung zu liefern, wenn der Druckschalter offen ist. Der Zustand aller Druckschaltersignale wird in das Getriebesteuergerät 3010 eingespeist, um eine Rückführung sowohl beim Überwachen der Kupplungsvorgänge und als Eingang zur Lernlogik und des diesbezüglichen Verfahrens zu bilden.
Das Herz des Getriebe-Steuergeräts 3010 liegt in der Mikrokerneinheit 3250. Die Kerneinheit 3250 enthält einen 8-Bit- Mikrocomputer MCU, einen Speicherchip zum Speichern des Betriebsprogramms und einen Schnittstellenchip zum Adressieren und Ausgeben von Signalen auf verschiedenen Leitungen der Kerneinheit. So sind beispielsweise mehrere Signalausgänge der Schnittstellen mit dem Schnittstellenchip verbunden, von dem die Signale auf den Datenbus gelangen, wenn der Chip von der MCU adressiert wird.
Das Getriebesteuergerät 3010 besitzt ferner einen Block 3260 zur Überwachung/Rückstellung für verschiedene Funktionen in Verbindung mit der Kerneinheit 3250. Beispielsweise steuert der Block 3260 das Initialisieren der MCU, überwacht das richtige Funktionieren der MCU und veranlaßt ein Rückstellen der MCU, abhängig von bestimmten Regelspannungsbedingungen und besitzt einen Frequenzteiler für die Drehzahlsignale. Der Block 3260 liefert auch ein Ausgangssignal an einen Relaistreiberblock 3270, der zum Ausund Einschalten der Magnetventile 630, 632, 634 und 636 im Magnetventilblock 3050 der Fig. 5 unter bestimmten Bedingungen dient.
Eine Hauptfunktion der Kerneinheit 3250 liegt darin, dem Magnetventiltreiberblock 3280 Steuersignale für das Getriebe 100 zu liefern. Der Magnetventiltreiberblock besitzt eine eigene Treiberschaltung für die Magnetventile 630, 632, 634, 636 im Magnetnventilblock 3050 der Fig. 5. Die Treiberschaltungen erzeugen den zur Betätigung der Magnetventile 630, 632, 634, 636 nötigen Strom, abhängig von den Steuersignalen der MCU. Der Magnetventil-Treiberblock 3280 enthält auch Schaltungen zur Spitzenüberwachung hinsichtlich der Betätigung der Magnetventiltreiberschaltungen, indem das Vorhandensein einer induktiven Spannungsspitze erfaßt wird, die beim Abschalten der Magnetventilwicklung auftritt.
Das Getriebesteuergerät 3010 enthält ferner einen Reglerblock 3290 und einen Testprogrammblock 3300. Der Reglerblock 3290 liefert der Überwachungs-/Rückstellschaltung 3260 Signale zur Anzeige bestimmter Bedingungen, welche den Betrieb des Reglers, nämlich einer niedrigen Batteriespannung oder einer hohen Batterspannung, Überlast oder zu hohe Temperatur betreffen. Es handelt sich um einen doppelten Regler mit einem geschalteten 5 V-Ausgang. Der Testprogrammblock 3300 dient zum Ausführen eines Testprogramms, das in den RAM-Speicher der MCU zum Testen des Getriebesystems geladen wird.
In den Fig. 7A bis 7G ist das Getriebesteuergerät 3010 schematisch dargestellt. Dabei entspricht jede Fig. 7A bis 7G einem der in Fig. 6 dargestellten Blöcke. So zeigt beispielsweise Fig. 7A die serielle Schnittstelle 3200 zur seriellen Anschlußverbindung des Steuergeräts 3010 an das Motorsteuergerät 3020. Fig. 78 zeigt den Typ Z 138 für den Mikrocomputer und die Schnittstelle Z 135, die Teil der Mikrokerneinheit 3250 bildet. Der restliche Teil der Kerneinheit 3250 ist in Fig. 7C dargestellt, nämlich das EPROM- Chip Z 141 und eine zugehörige Schaltung. Fig. 7C zeigt ferner einen Chip Z 127 für die Überwachung/Rückstellung und die zugehörige Schaltung, die dem Block 3260 entsprechen.
Ferner zeigt Fig. 7D die Schnittstellen 3210 für die Drehzahl und den Drosselklappen-Signaleingang; Fig. 7E zeigt die PRNODDL Schnittstellen 3230 und einen Teil der Zündschalter-Schnittstelle 3220. Fig. 7F zeigt die Reglerschaltung 3290 und die Relaistreiberschaltungen 3270. Fig. 7G zeigt die Magnetventiltreiberschaltungen 3280.
Die serielle Schnittstelle 3200 ist schematisch in Fig. 7A dargestellt. Diese Schnittstelle bietet zwei serielle Kanäle für das Getriebesteuergerät 3010. Der erste serielle Kanal 3201 basiert auf dem bereits erwähnten Chrysler Collision Detection-Verfahren. Dieses Verfahren ist in dem Kommunikationschip Z 14 enthalten, das eine Aussage darüber liefert, ob eine Nachricht auf einen seriellen Datenbus gegeben wurde und ob Zugang zum Bus gewonnen wurde. Dieser Bus besteht aus den beiden Leitern Z²D+ und Z²D-. Hieraus ist ersichtlich, daß der serielle Bus ein doppelt abgeschlossenes oder Differentialsignal-Übertragungsglied mit dem Motorsteuergerät 3020 besitzt (oder mit einem anderen Steuergerät des Fahrzeugs, das an den Bus angeschlossen ist). Der Kommunikationschip Z 14 erhält Signale aus dem Mikrocomputerchip Z 138 (Fig. 78) über den Anschluß des PD3-Kanals am Mikrocomputer. Ferner werden Signale vom Kommunikationschip Z 14 zum Mikrocomputerchip ZN 138 über den PD2-Kanal übertragen.
Ferner erhält der Kommunikationschip Z 14 ein Taktsignal E mit zwei Sternen vom Taktgenerator E des MCU-Chips Z 138. Gemäß Fig. 7C sind zwei NAND-Gatter Z 195 in Reihe angeschlossen, um das E-Taktsignal doppelt zu puffern und doppelt zu invertieren. Signalübertragungen aus dem MCU-Chip Z 138 werden vom MCU-Chip Z 138 her eingeleitet, das die Steuerleitung des Kommunikationschips Z 14 mittels eines Befehlsignales vom PDS-Kanal abschließt. Das Kommunikationschip Z 14 steuert aber tatsächlich die Datenübertragung aus dem MCU-Chip Z 138, indem ein SCLK-Taktsignal an den PD4-Kanal des MCU geführt wird, der die Daten in und aus dem MCU-Chip taktet.
Ferner wird das Kommunikationschip Z 14 abgeschaltet, wenn das Getriebesteuergerät 3010 im Stop-Zustand ist, nachdem der Zündschalter ausgeschaltet worden ist. Das Kommunikationschip Z 14 wird über die SW/5V-Energieversorgung abgeschaltet. Der SW/5V-Spannungswert wird vom Doppelregler Z 215 in der Reglerschaltung 3290 der Fig. 7F ermittelt. So wird die SW/5V-Energieversorgung von der MCU Z 138 abhängig vom Zündschalter eingeschaltet.
Fig. 7A zeigt ferner den zweiten seriellen Kanal, der allgemein mit 3202 bezeichnet ist. Dieser serielle Kanal 3202 besteht allgemein aus einer Übertragungsleitung SCI-XMT und einer Empfangsleitung SCI-REC. Beide Leitungen beinhalten jeweils ein RC-Filter und einen Pufferinverter Z 15. Die Übertragerleitung SCI-XMT ist an den PD1-Kanal des Mikrocomputerchips Z 138 angeschlossen und die Empfangsleitung SCI-REC ist an den PDO-Kanal des Mikrocomputerchips angeschlossen. Der zweite serielle Kommunikationskanal wird beispielsweise dazu benutzt, geeignete Testprogramme in den MCU-Chip 138 zu laden, wie zum Beenden des Testverfahrens beim Hersteller. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die SCI-REC-Empfängerleitung in Verbindung mit dem Testprogramm benutzt, um ein Signal an den MCU-Chip Z 138 zu übertragen, so daß ein ROM Urlade-Programm im MCU-Chip veranlaßt wird, den Erhalt und die Ausführung der Testprogramme zu steuern.
Die Mikrokerneinheit 3250 ist in den Fig. 7B und 7C dargestellt. Die Mikrokerneinheit 3250 für das Getriebesteuergerät 3010 besteht allgemein aus dem Mikrocomputer 3251 (Chip Z 138), der Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) und dem Speicher 3253 (Chip Z 141). In der bevorzugten Ausführungsform ist der MCU-Chip Z 138 ein 8-Bit-MCU-Chip mit 256 Bytes RAM Speicher und 512 Bytes EPROM (löschbare programmierbare Festspeicher). Es können aber auch andere passende MCU- Chips usw. Verwendung finden. Auch kann der Speicher 3253 von jedem Speicher gebildet sein, der eine ausreichende Kapazität zum Abspeichern der Computerprogramme besitzt, die sich des vorbeschriebenen Regelverfahrens bedienen.
Aus Fig. 7B ist ersichtlich, daß die Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) eine Schaltung beinhaltet, die die in der Zeichnung dargestellten Schaltungen besitzt. So enthält die Schnittstelle 3252 mehrere interne Register zur schnellen Verbindung des Mikrocomputers 3251 mit verschiedenen anderen Schaltungen im Getriebesteuergerät 3010, wie der Druckschalter-Schnittstelle 3240. In der vorliegenden Ausführungsform sind diese verschiedenen Schaltungen zu einer einzigen Chip-Schaltung vereinigt worden, nämlich einer Schnittstelle (Chip Z 135), um Einbauraum an der Schaltkarte des Steuergeräts 3010 zu sparen. Alle Pins oder Kanäle der verschiedenen Chips der Kerneinheit 3250 sind in geeigneter Weise bezeichnet, so daß sich aus den Fig. 7A bis 7G in einfacher Weise die verschiedenen Schaltverbindungen dieser Chips mit den anderen Schaltungen im Steuergerät 3010 ergeben. Beispielsweise sind die Steuer- und Leerlaufleitungen des Kommunikationschips Z 14 in Fig. 7A mit PA7 und PD1 bezeichnet. Wie sich aus Fig. 7B ergibt, sind beide Signalleitungen an die Schnittstelle (Z 135) angeschlossen, insofern dieser Chip mit PA7 und PB1 bezeichnete Kanäle aufweist.
Der Mikrocomputer 3251 (Chip Z 138) und die Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) kommunizieren über einen Adressen-/Datenbus, der mit AD0 bis AD7 bezeichnet ist. Die Adressen- /Datenleitungen in diesem Bus sind bidirektional, um die Übertragung von Adressen- und Dateninf ormation zwischen dem Mikrocomputer 3251 und der Schnittstelle 3252 zu ermöglichen. Fig. 7C zeigt, daß der Speicher (Chip Z 141) auch an den Adressen-/Datenbus angeschlossen ist. Der Speicher (Chip Z 141) ist auch an den Mikrocomputer 3251 (Chip Z 138) über einen Adressenbus angeschlossen, der aus den Adressenleitungen A8 bis A15 besteht. Drei dieser Adressenleitungen, nämlich die Adressenleitungen A13 bis A15 sind ferner an die Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) angeschlossen, um ein bestimmtes Register oder RAM Speicherstellungen auf diesem Chip auszuwählen.
Fig. 7D zeigt schematisch die Eingangsschaltungen 3210 für Drehzahl und Drosselklappe. Diese Schaltungen sind mit 3212, 3214 und 3218 bezeichnet. Die Drehzahl-Eingangssignale heißen Ne/Turbo, Ne, N&sub0; und Nt. Die Drosselklappen-Eingangssignale heißen THD-GND und THR.
Die Ne/Turbo und Ne-Signale werden in Verbindung mit einem Motor mit Turbolader benutzt, der einen doppelten Aufnehmer im Verteiler des Motors aufweist. Dann dienen beide Signale Ne und Ne/Turbo zur Anzeige der Motordrehzahl. Wenn aber auch diese Signale gleiche Daten für die Motordrehzahl liefern, so sind diese Signale doch zueinander phasenversetzt. So soll darauf hingewiesen werden, daß bei Verteilern, die nur einen einzigen Motordrehzahlaufnehmer besitzen, nur das Ne-Signal im Getriebesteuergerät 3010 Verwendung findet. Fig. 7D zeigt, daß die eingangsseitige Schnittstelle für das Ne/Turbo-Signal einen Tiefpaßfilter 3212 mit einem Widerstand R91 und Kondensatoren C90 und C32 aufweist. Das gefilterte Ne/Turbo-Signal gelangt dann an den PW2-Kanal der Schnittstelle 3252 (Chip Z 135). Ein entsprechendes Filter 3214 ist für die Motordrehzahl Ne vorgesehen. Hier ist aber ein Invertierverstärker Z 15 als Puffer vorgesehen, um schnelle Anstiegs- und Abfallzeiten zu erzeugen, die für den Mikrocomputer 3251 wegen Rauschunempfindlichkeit nötig sind.
Das N&sub0;-Eingangssignal repräsentiert die Ausgangsdrehzahl des Getriebes, während das Nt-Signal die Eingangsdrehzahl bzw. Turbinendrehzahl des Getriebes darstellt. Diese Signale werden zuerst gefiltert und dann in eine Detektorschaltung eingespeist, die den Null-Übergang erfaßt und eine Vergleichsstufe Z 47 aufweist. Infolge der Empfindlichkeit dieser Signale (beispielsweise minimale Amplitude von 500 mV Spitzenwert zu Spitzenwert) ist jede Vergleichsstufe Z 47 mit einer positiven Rückführschleife zum Addieren einer Hysterese zu den Null-Durchgangsdetektorschaltungen versehen. Beispielsweise liefern der Widerstand R49 und der Kondensator C48 diese Hysterese für das Ausgangs-Drezahlsignal N&sub0;. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Filterschaltungen für die beiden Drehzahlsignale ein Massesignal benutzen, das mit A/GNB bezeichnet ist. Dieses Massesignal bezeichnet ein reines Massesignal, das vom Mikrocomputer 3251 herrührt, um die Empfindlichkeit der Filterschaltungen zu erhöhen. Sobald das Ausgangs-Drehzahlsignal N&sub0; richtig aufbereitet ist, wird es in den IC2-Kanal des Mikrocomputers 3251 eingespeist. Dagegen wird das aufbereitete Eingangsgetriebe-Drehzahlsignal Nt in den NTI-Kanal des Überwachungs- /Rückstellchips Z 127 (Fig. 7C) eingespeist.
Die THR und TH-GND-Signale werden dazu benutzt, die Drosselklappenstellung im Fahrzeug anzuzeigen. Diese Signale werden in einem Differenzverstärker mit dem Faktor 1 verarbeitet, wie er allgemein mit 3216 bezeichnet ist. Dieser Differenzverstärker mißt das Massepotential des Drosselklappensensors und mißt das Potentiometer-Abgriffsignal dieses Sensors. Der Ausgang des Differenzverstärkers 3216 wird in den Pe0-Kanal des Mikrocomputers 3251 eingespeist. Da das Drosselklappensignal ein analoges Signal ist, besitzt der Mikrocomputer 3251 einen internen Analog-/Digital-Umsetzer, damit dieses Signal in dem vorbeschriebenen Regelverfahren weiterverarbeitet werden kann.
Ferner verdient die Schaltung 3216 in Fig. 7D Aufmerksamkeit. Unterschiedliche Massepotentiale können veränderliche Bezugsspannungen gegenüber Masse erzeugen. Dies hängt von verschiedenen Widerständen und Induktivitäten im Fahrzeug und dem elektrischen System ab. Die veränderliche Masse- Bezugsspannung kann einen erheblichen Prozentsatz der Ausgangsspannung des Drosselklappensensors betragen. Ohne das Merkmal der gemeinsamen Drosselklappen-Sensorschaltung wären deshalb zwei Sensoren nötig.
Fig. 7D zeigt ferner einen Teil der Schnittstelle 3220 für den Zündschalter. So zeigt Fig. 7D die Schnittstelle 3218 für das Zündschaltersignal J2 und die Schnittstelle 3218 ist mit einem Tiefpaßfilter versehen, dessen Ausgang an den FJ2-Kanal des Überwachungs-/Rückstellchips Z 127 geführt ist.
Fig. 7E zeigt die letzte Schnittstelle für den Zündschalter 3220. Genauer gesagt ist eine Schnittstelle 3222 für das Zündsignal S2 zum Anlassen dargestellt. Die Schnittstelle 3222 besitzt einen Spannungsteiler (R 78 und R 80), einen Tiefpaßfilter (R 61 und C 79) und eine Vergleichsstufe Z 47. Der Spannungsteiler verringert den Spannungswert des S2-Signals, so daß dieser nicht die maximale Eingangsspannung für die Vergleichsstufe überschreitet. Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe Z47 ist an den FS2* Kanal des Überwachungs-/Rückstellchips Z 127 angeschlossen. Das S2- Zündsignal wird dazu benutzt, den Mikrocomputer 3250 (Chip Z 138) rückgesetzt zu halten, während der Motor angelassen wird. Dies erfolgt aus Gründen der Genauigkeit, da es möglich ist, daß die Batteriespannung im Fahrzeug während des Anlassens des Motors absinkt.

SCHALTUNG ZUM BESTIMMEN DER ANLASSPOSITION DES ZÜNDSCHALTERS DURCH MESSEN DER SPANNUNG AN DER STARTWICKLUNG UND INFOLGEDESSEN EINHALTEN EINES RÜCKSTELLZUSTANDES IN EINER ELEKTRONISCHEN EINRICHTUNG

Fig. 7E zeigt die PRNODDL-Schnittstelle 3230. Insbesondere zeigt Fig. 7E die Schaltungen für die Schnittstellenübertragung der Signale NS1 und NS2 sowie Schaltungen für die Schnittstellenübertragung der Signale RL1 und RL2 für die Rückleuchten. Alle diese Signale sind digital und liegen auf Null oder Batteriespannungspotential. So besteht jede Schnittstelle für diese Signale aus zwei Spannungsteiler- Widerständen (zusätzlich zu einem Filter), um den Batteriespannungspegel auf 5 V zu bringen. Diesbezüglich sei bemerkt, daß alle diese Eingangssignale über passende Endwiderstände (beispielsweise R82 und R83) an das Zündschalter-Signal J2 angekoppelt sind, um sicher zu gehen, daß diese Signale das Batterie-Spannungspotential führen, wenn die entsprechenden Schalter geöffnet sind.
Während das aufbereitete NS1-Signal an den PES-Kanal des Mikrocomputers 3251 übertragen wird, liefert dieses Signal auch ein Torsignal für den Transistor Q93. Der Transistor Q93 schaltet das S2-Signal ab, das sonst ein Rückstellen des Mikrocomputers 3251 herbeiführen würde. Mit anderen Worten, wenn der Kontaktschalter NS1 offen ist, so liegt das NS1-Signal auf hoch, der Transistor Q93 ist somit durchlässig und schaltet die Eingangsspannung am Vergleicher Z47 ab. Damit ist gewährleistet, daß das S2-Signal kein Rückstellen herbeiführt, außer das Getriebe 100 ist entweder in Neutral- oder in Parkstellung.
Fig. 7F zeigt ferner ein schematisches Schaltbild der Reglerschaltung 3290 und der Relaistreiberschaltung 3270. Ferner zeigt Fig. 7F zwei Kondensatoren C228 und C233, die dazu verwendet werden, das Massepotential der gedruckten Schaltung des Getriebesteuergeräts 3010 auf ein die Schaltung umgebendes Aluminiumgehäuse zu bringen. Dieses Merkmal kann gegebenenfalls dazu benutzt werden, daß die Getrieberegelung auch mit HF oder elektromagnetisch kompatibel ist.

DUALER REGLER

Die Reglerschaltung 3290 der Fig. 7F besitzt allgemein ein duales 5V-Reglerchip Z 215, dem von der Fahrzeugbatterie ein Spannungseingangssignal und vom Überwachungs-/Rückstell-Chip Z 127 ein Steuersignal zugeführt wird. Dieses Steuersignal PSENA* wird dazu benutzt, den V02-Ausgang des Reglerchips aufgrund eines MCU-Befehls ein- oder auszuschalten, wenn die Zündung ausgeschaltet ist. Der VO2-Ausgang dieses Chips liefert das vorgenannte SW/5V-Spannungssignal. Dieses schaltende 5V-Signal ist insbesondere bei Fahrzeugen vorteilhaft, da dann ein erheblicher Teil der peripheren Schaltung (oder der Schaltung mit geringer Priorität), die an die Mikroeinheit 3250 angeschlossen ist, abgeschaltet werden kann, wenn die Fahrzeugzündung ausgeschaltet ist, so daß die Batterie strommäßig geschont wird. Dies läßt sich auch unter Bedingungen ausführen, die ein Abschalten erfordern, um zuletzt gemessene Daten usw. einzuspeichern. An Schaltungen mit hoher Priorität, wie Speicher oder MCU kann dagegen ständig Spannung geliefert werden. So sollen auch Schaltungen hoher Priorität bei ausgeschalteter Zündung versorgt werden, um beispielsweise eine Anzeige der Gangwahl zu liefern, wenn der Motor nicht läuft.

ABSCHALTRELAIS-TREIBERSTUFE

Die Abschaltrelais-Treiberstufe 3270 enthält einen hochseitigen Schalterchip Z 219 mit Selbstschutz, der auf ein RLYCNT-Steuersignal des Überwachungs-/Rückstellchips Z 127 anspricht. Insbesondere veranlaßt das Relais-Steuersignal die Einspeisung der Batteriespannung in den Vout-Kanal des Schalterchips Z 219. Diese Ausgangsspannung des Chips Z 219 wird als Relais-/PWR-Signal bezeichnet und dient dazu, ein Abschaltrelais 3272 zu betätigen, das zum Abschalten der Magnetventiltreiberschaltungen 3280 in Fig. 6 verwendet wird, um auf diese Weise die eingangs erwähnte behelfsmäßige Heimfahrt zu ermöglichen. Genauer gesagt, wenn das Abschaltrelais 3272 geschlossen ist, wird das SW/BATT-Signal in Fig. 7F in die Magnetventiltreiberschaltung 3280 eingespeist. Bevor jedoch dieses SW/BATT-Signal an die Magnetventiltreiberschaltungen 3280 übertragen wird, wird es in der Schaltung 3274 aufbereitet. Die Aufbereitungsschaltung 3274 besitzt eine Diode D 224, die zum Blockieren der Rück-EMK der EMK der Magnetwicklungen verwendet wird, wenn das Abschaltrelais 3272 offen ist. Die Aufbereitungsschaltung 3274 enthält auch einen Endwiderstand R 225, um sicherzugehen, daß die Leitung ungeachtet der Zustände der Magnetventiltreiberschaltung auf Massepotential gelegt wird. Ein Kondensator C 223 ist vorgesehen, um alle induktiven Spannungsspitzen auf der Leitung zu unterdrücken, die beim Schalten der Magnetventile auftreten könnten.

ANSTEUERUNG UND SPANNUNGSSPITZEN-ÜBERWACHUNG DER MAGNETVENTILTREIBERSCHALTUNGEN

Fig. 7G zeigt schematisch die Magnetventiltreiberschaltungen 3280. Diese bestehen jeweils aus einer individuellen Treiberschaltung für jedes der Magnetventile 630, 632, 634 und 636 des Getriebes, bestehen also aus den Treiberschaltungen 3282 bis 3288. Alle diese Treiberschaltungen sind mit zwei Eingangssignalen belegt, eines von der Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) und das andere vom Mikrocomputer 3251 (Chip Z 138). Beispielsweise wird in der Treiberschaltung 3282 ein Einschaltbefehlssignal vom PC6-Kanal der Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) übertragen und ein Stromsteuersignal vom OC2-Kanal des Mikrocomputers 3251 (Chip Z 138). Das OC2-Signal stammt aus einem internen Zeitgeber des Mikrocomputers 3251. So liefert das OC2-Steuersignal des MCU-Zeitgebers eine Reihe von Impulsen, die eine entsprechende Einschaltdauer besitzen, um eine Impulsbreitenmodulation des Stroms für die Magnetwicklung zu veranlassen, nämlich für die Underdrive-Wicklung UD zuzüglich eines "Anzieh-Impulses", der im MCU-Zeitgeber erzeugt wird, wenn die Magnetwicklung zuerst eingeschaltet wird.
Sobald der Mikrocomputer 3251 die Schnittstelle 3252 zum Umschalten des PC6-Kanals in den Hochpegel-Zustand bringt, wird die Treiberschaltung 3282 über die Ansteuerung der Transistoren Q177 und Q169 aktiviert. Der Ansteuerimpuls bzw. Hochpegelimpuls des OC2-Signals führt dazu, daß der Strom in der UD-Magnetwicklung über den Transistor Q179 aufgeladen wird. Wenn dann der Impuls des OC2-Signals abschaltet, so zirkuliert der Strom durch die UD-Magnetwicklung in dem von der Diode D168 und dem Transistor Q169 gebildeten Pfad. Das Ergebnis ist ein ausreichend langsamer Bau des Stroms über die UD-Magnetwicklung. Es sollte hier bemerkt werden, daß der Verbindungspunkü zwischen dem Darlington-Transistor Q169 und dem MOSFET-Widerstand Q179 ein Potential hat, das über dem Potential des SW/BATT-Signals liegt.
Wenn somit der Mikrocomputerchip Z 138 den PC6-Kanal der Schnittstelle 3252 auf Niederpegel umschaltet, so schaltet der Transistor Q177 aus und führt zu einem raschen Abbau des Stroms über die UD-Magnetwicklung. Wenn das Ansteuersignal am Transistor Q177 abgeschaltet wird, so wird auch der Darlington-Transistor Q169 ausgeschaltet. Dieser rasche Stromabbau führt zu einem Spannungsanstieg am Leiter 3289 jiber das SW/BATT-Potential. Bei einem bestimmten Spannungswert (beispielsweise 25 V) bringt das ansteigende Potential den Darlington-Transistor Q169 wiederum zum Einschalten, um so die Spannungsspitze der ansteigenden Spannung zu begrenzen. Es ist jedoch wichtig zu bemerken, daß das Spannungspotential auf der Leitung 3289 über die Diode D 174 in die Zenerdiode D 173 eingespeist wird. Bei einem bestimmten Potential (beispielsweise 24 V) bricht die Zenerdiode D 173 durch und Strom fließt über den Transistor Q 168 zum PB3- Kanal der Schnittstelle 3252 (Chip Z 135).
Die Schaltung zum Überwachen der Spannungsspitzen ist ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, da damit der Mikrocomputer 3251 in der Lage ist zu bestimmen, ob die Magnetwicklung kurzgeschlossen ist oder nicht. Mit anderen Worten, teilt die Spitzenwert-Überwachungsschaltung der Magnettreiberschaltungen 3280 dem Mikrocomputer 3251 mit, daß die Magnetwicklung tatsächlich ausgeschaltet worden ist. Diesbezüglich wird bemerkt, daß das SW/BATT-Signal ständig den Transistor Q 168 im Durchlaßzustand hält, so daß der Strom auf der Leitung 3289 direkt über den Emitter und Kollektor zum PB3-Kanal der Schnittstelle 3252 (Chip Z 135) fließt.
Es wird ferner bemerkt, daß die Diode D 173 jeweils an die Treiberschaltungen 3282 bis 3288 über passende Dioden, beispielsweise D 175 und D 202, angeschlossen ist, so daß der Mikrocomputer 3251 in der Lage ist, das Auftreten von Spannungsspitzen an diesen Treiberschaltungen festzustellen. Wenn auch alle Treiberschaltungen 3282 im wesentlichen identisch sind, so sollen die Anschlüsse für die Treiberschaltung 3282 kurz beschrieben werden.
Der OC2-Anschluß des Mikrocomputers 3251 (Chip Z 138) ist an das Gatter des MOSFET-Transistors Q 179 über den Widerstand R 161 angeschlossen. Die Source des Transistors Q 179 ist an Masse angeschlossen und der Drain an ein Ende der UD-Magnetwicklung. Das andere Ende der UD-Magnetwicklung ist an den Verbindungspunkt zwischen dem SW/BATT-Potential und dem Diodenpaar D 168 angeschlossen. Die gemeinsame Emitter-Verbindung des Darlington-Transistorpaars Q 169 ist über die Umkehr-Vorspannungsdiode im Diodenpaar D 168 angeschlossen und die Kollektorverbindung des Transistors ist an den Drain des MOSFET-Transistors Q 179 angeschlossen. Ein Kondensator C 248 liegt zwischen dem Kollektor und den Basisverbindungen des Darlington-Transistorpaares Q 169 aus Gründen der Stabilität und ein Widerstand R 298 ist zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors angeschlossen, um ausreichend Strom für den Betrieb der Spannungsspitzen-Überwachung zu liefern. Die Basis des Transistors Q 169 liegt über dem Widerstand R 178 an dem Kollektor des Transistors Q 177. Die Basis des Transistors Q 177 ist an den PC6-Kanal der Schnittstelle Z 135 über den Transistor R 176 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q 177 liegt an Masse. Der Leiter 3289 ist an den Kollektor des Transistors Q 177 angeschlossen und über eine der Dioden D 175 an die Diode D 174.

Claims

1. Steuersystem zum Steuern der Anwahl und des Einrückens von Zahnrädern in einem automatischen Getriebe (100) mit mehreren Zahnrädern (500) zur Leistungsübertragung von einem Antriebsmotor zu einer Last in gewünschten Bereichen von Drehmoment und Drehzahl, und mit einer Anordnung von Reibelementen (300), für deren Betätigung hydraulisches Druckmittel vorgesehen ist&sub1; um den Eingriff der Zahnräder mit dem Antriebsmotor wahlweise zu lösen und herzustellen, mit:

Mitteln (320, 546) zum Erfassen der Ein- und Ausgangsdrehzahlen des Getriebes (100),

Mitteln zum Erfassen der Leistungsanforderung des Antriebsmotors,

Mitteln zum Liefern einer Anzeige einer manuell ausgewählten Arbeitsweise für das Getriebe,

Mitteln zum Steuern der hydraulischen Druckmittelströmung (Strömungssteuermittel) für die Betätigung der Reibelemente (300),

einer elektronischen Steuerung (3010) zum Ansteuern der Strömungssteuermittel, um die Druckbeaufschlagung und Druckentlastung der Reibelemente (300) abhängig von Signalen der Drehzahlsensoren (320, 546), der Leistungsanforderungssensoren und der Mittel zum Liefern der Anzeige zu regulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung derart aufgebaut ist, daß die Strömungssteuermittel mit Einstellungen gesteuert werden, die an ihnen in Übereinstimmung mit einer Arbeitszyklusweise derart vorgenommen werden, daß die Einstellungen kontinuierlich in Realzeit und in einer geschlossenen Regelschleife erfolgen, damit das Getriebe einem Satz bestimmter Gangwechselprogramme folgt.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem die Strömungssteuermittel aufweisen: Magnetventile (630, 632, 634, 636), die einschaltdauerabhängig erregt werden und Mittel zum Steuern der Betätigung der Strömungssteuermittel, indem Einstellungen der Einschaltdauer der Magnetventile (630, 632, 634, 636) derart vorgenommen werden, daß die Einstellungen kontinuierlich in Realzeit und in einer geschlossenen Regeischleife erfolgen.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2 mit lernenden Mitteln zum Einstellen der Betätigung der zur Betätigung der Reibelemente gehörenden Strömungssteuermittel abhängig von früheren Gangwechseln des Getriebes (100).

4. Steuersystem nach Anspruch 3, bei dem die lernenden Mittel auch die Reibelementfüllzeiten bestimmen und auf diese ansprechen.

5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit Mitteln zum Identifizieren mehrerer Arbeitsweisen des Getriebes durch Benutzen von zu den Reibelementen gehörenden Druckdaten des hydraulischen Strzmungsmittels, um die Betätigung des Getriebes zu ermöglichen.

6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit Mitteln zum Zuordnen von mit der Betätigung der Reibelemente (300) verknüpften Strömungsmitteldruckdaten.

7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Getriebe einen von dem Antriebsmotor angetriebenen Drehmomentwandler (110) und eine Anordnung von hydraulisch betätigten Reibelementen (300) aufweist, die Bremsfunktionen ausführen, mit:

Pumpmittel (200) zum Liefern von hydraulischem Strömungsmittel in das hydraulische System (600),

Regelventilmittel (608) zum Regulieren des Strömungsmitteldruckes der Pumpmittel,

manuelle Ventilmittel (604) zum Beauf schlagen des hydraulischen Systems mit Strömungsmittel von den Pumpmitteln, abhängig von einer manuell ausgewählten Betriebsweise für das Getriebe,

Magnetventilmittel zum Steuern von Strömungsmittel, das jedem der Reibelemente mindestens teilweise von den manuellen Ventilmitteln zugeführt wird, wobei die Magnetventilmittel mehrere Magnetventile (630, 632, 634, 636) aufweisen und

mit Schaltventilmitteln (610), die betriebsmäßig den Magnetventilmitteln zugeordnet sind, um zwei Reibelemente (300), in die Lage zu versetzen, daß sie nur von einem der Magnetventile angesteuert werden.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, bei dem mindestens eines der Magnetventile (630, 632, 634, 636) unmittelbar auf eines der Reibelemente (300) wirkt.

9. Steuersystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem jedes Magnetventil (630, 632, 634, 636) eine normale Stellung besitzt, in der das Getriebe auch ohne elektrische Versorgung arbeiten kann.