DE69723621T2 - Automatisches Mehrganggetriebe und Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft Mehrgeschwindigkeits-Drehmomentwandler-Getriebe für Kraftfahrzeuge und elektrohydraulische Regelungen, um den Eingriff und das Lösen einer Wandlerkupplung zu bewirken.
  • In einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang angeordnete Mehrgeschwindigkeits-Planetengetriebe schließen typischerweise einen hydrokinetischen Drehmomentwandler ein, der zwischen dem Drehmomenteingangs-Planetenräderwerks des Getriebes und einem drosselgesteuerten Verbrennungsmotor angeordnet ist. Das Räderwerk umfaßt zwei einfache Planeten-Getriebeblöcke, die in einer der Räderwerk-Anordnung des wohlbekannten Simpson-Sammelgetriebes ähnlichen Art und Weise angeordnet sind. Zwischen der Turbine des Drehmomentwandlers und den Eingangselementen des Simpson-Getriebes ist ein dritter einfacher Planeten-Getriebeblock mit einer Reibungskupplung angeordnet, die angepaßt ist um zwei Elemente des dritten Getriebeblocks für eine Drehung im Gleichklang miteinander zu verbinden. Eine Reibungsbremse wird außerdem verwendet um ein Reaktionselement des Planeten-Getriebeblocks zu verankern. Eine Überholkupplung schafft einen Ein-Wege-Drehmomentdurchfluß zwischen zwei Elementen des Räderwerks. Die Bremse ist bezüglich der Kupplung in Reihenbeziehung angeordnet.
  • Eine zweite Überholkupplung in einem Getriebeblock des Simpson-Getriebes wird für den Zweck verwendet eine asynchrone Übersetzungsverhältnis-Schaltung zu schaffen. Ein Vorwärtseingriff wird durch Einrücken einer Vorwärtskupplung bei einer Schaltung vom Leerlauf in einen Fahrzustand erzielt. Ähnlich wird eine getrennte Rückwärtseingriff-Kupplung verwendet um einen Drehmoment-Durchflußweg für den Rückwärtsgang zu schaffen. In jedem Fall wird die Turbinendrehzahl als ein Rückführungssignal benutzt, um den Beginn des Vorwärts- oder Rückwärtseingriffs einzuleiten.
  • Übersetzungsverhältnis-Wechsel zwischen dem ersten Übersetzungsverhältnis und dem zweiten Übersetzungsverhältnis auf ein Hochschalten hin werden, ebenso wie ein Zurückschalten von dem zweiten Übersetzungsverhältnis zu dem ersten Übersetzungsverhältnis, in unserem verbesserten Getriebe durch Regelung des Eingriffs einer Überholkupplung erreicht. Die Überholkupplung ist bezüglich einer Reibungsbremse in einer seriellen Beziehung angeordnet, während ein Reaktionsdrehmoment-Durchflußweg für die mit dem Zwischen-Übersetzungsverhältnis in Zusammenhang stehende Reibungsbremse geschaffen und aufgehoben wird. Das Bremsen der Reibungsbremse wird mit einer Regelung im geschlossenen Regelkreis erreicht, so daß Schroffheit vermieden wird wenn die Überholelemente des Reaktionsdrehmoment-Durchflußweges einrücken. Dies steht im Gegensatz zu Anordnungen nach bisheriger Technik, wie etwa der in U.S.-Patent Nr.5,157,608 gezeigten, wo eine asynchrone Schaltung unter Verwendung von Überholkupplungen ohne den durch die vorliegende Erfindung verfügbar gemachten Dämpfungseffekt erzielt wird, wenn die zugehörige Reibungsbremse betätigt wird.
  • Diese Erfindung schließt einen Regler für einen Drehmomentwandlerkupplungs-Aufbau ein, der einen einzelnen Wandler-Speisedurchgang und einen einzelnen Wandler-Rückströmdurchgang besitzt. Derartige Wandlerkupplungs-Aufbauten sind von Wandlerkupplungs-Aufbauten der zum Beispiel in U.S.-Patent Nr.5,305,663 gezeigten Art unterscheidbar, wo ein Wandlerkupplungs-Umgehungsdurchgang in Zusammenarbeit mit zwei anderen Speisedurchgängen wirkt - einer wirkt als Rückströmung, und der andere wirkt als Stromzufuhr zur Torusschaltung des Wandlers. Im Falle des im '663er Patent gezeigten Wandlers wird ein fortwährender Strom durch den Wandler hindurch erreicht, ungeachtet ob die Kupplung eingerückt oder gelöst ist.
  • Teilstücke der Kupplungs-Regelstrategie der vorliegenden Erfindung sind den Lehren von U.S.-Patent Nr. 5,029,087 gemein, erteilt an Ronald T. Cowan, Roger L. Huffmaster and Pramod K. Jain. Wie im Falle der Wandlerregelung des '087er Patents schließt unsere vorliegenden Erfindung einen Regler zur fortwährenden Überwachung des tatsächlichen Wandlerschlupfs und zum Vergleich dieses tatsächlichen Werts mit einem gewünschten Wert ein. Jeder vom Regler detektierte Fehler wird in der Berechnung eines neuen Zielschlupfes resultieren. Während der Einrückzeit der Wandlerkupplung wird sich der Fehler dauernd ändern, und die Größe dieses Fehlers wird ununterbrochen überwacht werden. In jedem Fall wird ein neuer Zielschlupf berechnet. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der tatsächliche Schlupf sich dem Zielwert nähert.
  • Diese Strategie wurde auf das oben beschriebene, sogenannte Zwei-Durchgangs-Wandlersystem angepaßt. In den hier besprochenen Lehren der bisherigen Technik ist der Wandler ein Drei-Durchgangs-System, das ungeachtet des Verhaltens der Kupplung einem kontinuierlichen Strom durch den Wandler hindurch Rechnung trägt. Ungeachtet der Tatsache daß der Wandler unserer vorliegenden Erfindung nur zwei Durchflußwege besitzt, einen zum Wandler hin und den anderen vom Wandler weg, ist der Wandler-Ölstrom wegen einer verbesserten Wandlerstrom-Anordnung in der Wandlerschaltung - mit einem Wandlerkupplungs-Modulatorventil, das den Wandler-Ölstrom bereitstellt - in der Lage eine ausreichende Wärmeverteilung beizubehalten. Der Wandler-Ölstrom wird in zwei Komponenten aufgeteilt, von welchen ein Teil zu einem Thermostat-Umgehungsventil in ein Schmiersystem hinein geleitet wird, während die andere Stromkomponente in den Getriebeölkühler eintritt.
  • Die Regelung für den Wandler verwendet Merkmale die der elektronisch geregelten Umgehungskupplungs-Strategie von U.S.-Patent Nr. 5,303,616 gemein sind, wo der Prozentsatz des Schaltabschlusses als ein Eingabeparameter zur Regelung des Eingriffs einer Umgehungskupplung für einen Wandler verwendet wird, besonders während Übersetzungsverhältnis-Wechseln.
  • Das Wandler-Regelventil-System, mit welchem die Regelstrategie verwendet wird, ist in der Lage die Druckdifferenz über einen Wandlerkupplungs-Kolben in der Wandler-Torushöhlung hinweg genau einzustellen. Dies schließt die Verwendung eines einzelnen Wandlerdruck-Modulator-Schaltventils oder eines Druckmodulator-Schaltventils plus eines Druckmodulator-Ventils ein, welches den Torushöhlen-Druck direkt regelt. Im Gegensatz dazu sind in Konstruktionen der bisherigen Technik, in welchen die Freigabeseite des andlerkupplungs-Kolbens ebenso geregelt ist wie der Torushöhlen-Druck, zwei Druckmodulatoren plus ein Druckmodulator-Schaltventil erforderlich. Dieses Merkmal vereinfacht das Wandler-Regelventil-System der vorliegenden Erfindung.
  • Das die vorliegende Erfindung verkörpernde Ventilsystem benutzt außerdem ein vereinfachtes Speicherventil, um auf der Freigabeseite des Wandlerkupplungs-Kolbens einen geregelten Rückdruck zu schaffen; wodurch die Regelung der Druckdifferenz über den Wandlerkupplungs-Kolben hinweg vereinfacht wird, während die Wandlerkupplungs-Drehmomentkapazität reguliert wird.
  • Die Wandlerkupplungs-Regelung macht es möglich die Wandlerkupplung in jedem Übersetzungsverhältnis unter Verwendung von Rückführungsregelung im geschlossenen Regelkreis zu betreiben. Änderungen des Trägheits-Drehmoments während Schaltvorgängen werden auf diese Weise gemildert, wodurch eine Schroffheit des Schaltens gemindert wird. Die Fähigkeit, die Wandlerkupplung in allen Übersetzungsverhältnissen einzusetzen, trägt zur verbesserten Kraftstoffersparnis bei.
  • EP-A-0 707 165 beschreibt ein Regelsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, um eine Drehmomentwandler-Umgehungskupplung einzurücken und zu lösen, und um die Drehmomentkapazität der Kupplung durch Anpassen des Drehmomentwandler-Toruskammer-Drucks in Übereinstimmung mit sich ändernden Betriebsvariablen anzupassen. Die Umgehungskupplung schließt eine Kupplungsfreigabe-Druckkammer ein, die durch ein Schwellenwert-Ventil bei einem kalibrierten Druck gehalten wird; wodurch Druckkupplungs-Kapazitätsregelung erreicht wird, indem die Druckdifferenz in dem Wandler geregelt wird. Die vorliegende Erfindung stellt eine Alternative zu dem in EP-A-0 707 165 beschriebenen Regelsystem bereit, und für die Implementierung der vorliegenden . Erfindung betreffende Hintergrundinformationen sollte darauf Bezug genommen werden.
  • Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Planetengetriebes mit Zwischengetrieben ist, das für die Regelung durch ein die vorliegende Erfindung verkörperndes, verbessertes Regelsystem angepaßt ist;
  • 2 eine schematische Darstellung der Getriebeelemente aus 1 ist;
  • 3 eine schematische Darstellung des Gesamt-Datenflußweges für den elektronischen Regler ist, während die Getriebe-Regelstrategie auf Grundlage von Eingaben des Fahrers und des Motors selbst Regelalgorithmen ausführt;
  • 4 ein Diagramm ist, welches das Kupplungs- und Bremsen-Einruck-und-Ausrück-Muster für die in 2 schematisch veranschaulichten Kupplungen und Bremsen zeigt, während das Getriebe das Übersetzungsverhältnis wechselt;
  • Abb. 5a und 5b zusammengenommen ein Schaltdiagramm für die Erfindung zeigen;
  • 6 eine vergrößerte Ansicht des Wandler-Regelventil-Aufbaus ist, der im Schaltdiagramm von 5a gezeigt ist;
  • 7 eine vergrößerte Ansicht des thermostatischen Umgehungsventils und Kühler-Begrenzungsventils ist, welches im Schaltungsdiagramm von 5a gezeigt ist;
  • 8 für den Ventilaufbau von 7 eine Auftragung der Übertragungsfunktion des thermostatischen Ventils ist;
  • 9 eine vergrößerte Ansicht des Wandlerkupplungs-Speicherventils ist, welches Teil der Regelventil-Schaltung von 5b ist;
  • 10 eine vergrößerte Ansicht des Wandlerdruck-Modulatorventils ist, welches Teil des Schaltungsdiagramms von 5b ist;
  • 10a und 10b vergrößerte Ansichten der Stege unterschiedlichen Durchmessers der Ventilspule des Ventilsystems von 10 sind; und
  • 11 eine Auftragung der Systemcharakteristik des Wandlerdruck-Modulatorventils. ist, welche die Beziehung zwischen dem durch Ventil 332 entwickelten, pulsweiten-moduliertem Druck und sowohl dem Arbeitszyklus wie auch dem Wandlerkupplungs-Modulatordruck zeigt.
  • Überblick der Getriebe-Hardware:
  • Getriebe-Drehmomentfluß
  • Das Getriebe-Räderwerk enthält ein in Reihe mit einem Simpson-Getriebe verbundenes Schnellgang-Planetensammelgetriebe. 1 zeigt die verschiedenen Kupplungen und Bänder mit herkömmlichen Abkürzungen. 2 zeigt, in schematischer Form, die Drehmoment-Durchflußwege für das Getriebe.
  • Drehmomentfluß: Erster Gang in DRIVE
  • Das Motor-Drehmoment wird auf das Gehäuse der Drehmomentwandlerpumpe oder das Flügelrad 22 übertragen. Das Wandlerflügelrad ist eine Kreiselpumpe, welche die Flüssigkeit innerhalb des Drehmomentwandlers in Richtung der Schaufeln von Turbine 24 beschleunigt. Das beschleunigte Öl wird dann an den Turbinenschaufeln verzögert. Das Öl am Turbinenausgang wird über den Reaktor erneut in das Flügelrad zurückgeleitet, wodurch der Effekt einer Drehmoment-Vervielfachung erreicht wird.
  • Von der Antriebswelle 26 wird das Drehmoment auf Überholkupplung OWC1 übertragen, welche in der Drehrichtung des Motors ein Gegendrehmoment bewirkt. Die Kupplung OWC1 läuft in der entgegengesetzten Richtung frei. Die eingerückte Kupplung CL3 überträgt das Drehmoment von der Zentralwelle auf das erste von zwei einfachen Planeten-Sammelgetrieben eines Simpson-Sammelgetriebes.
  • Das Drehmoment wird zum Hohlrad 30 geliefert und wird dann in zwei Komponenten aufgespalten. Ein Teil wird über den Planetenradträger 32 an die Hauptwelle 34 geliefert, welche in der selben Drehrichtung wie das Hohlrad 30 dreht. Das zentrale Ritzel 36 überträgt den verbleibenden Teil des Drehmoments in der entgegengesetzten Richtung zum hinteren Sammelgetriebe des Simpson-Planetensammelgetriebes. Der Planetenradträger 38 des hinteren Planetensammelgetriebes wird durch Überholkupplung OWC2 gehalten. Das zum zentralen Ritzel 42 gelieferte Drehmoment wird dann über die Planetenräder auf das Hohlrad 40 übertragen, was die Geschwindigkeit herabsetzt und das Drehmoment zur Hauptwelle vervielfacht. Diese Anordnung stellt eine Zähnezahlenverhältnis von 2,474 bereit.
  • Im Leerlauf laufen OWC1 und OWC2 frei, und der Freilauf ist in Kraft. Die Wandlerkupplung 44 bleibt offen bis keine Drehmomentvervielfachung auftritt. Sie kann dann verriegelt werden.
  • Drehmomentfluß: Zweiter Gang in DRIVE
  • Der Drehmomentfluß ist der selbe wie im ersten Gang, außer daß B2 angelegt ist. Mit dem Einrücken; von B2 wird die Geschwindigkeit des zentralen Ritzels auf Null vermindert. Das Bremsenband (B2) dient dann als Rückkopplungselement für das vordere Planetensammelgetriebe und erzeugt eine Übersetzung des Ausgangsdrehmoments von 1,474, indem das 0,474-fache des Motordrehmomentes als Reaktion auf die Leistungsabgabe gehalten wird. Die Leistungsabgabe des hinteren Planetensammelgetriebes ist Null, weil das zentrale Ritzel 42 eine Geschwindigkeit von Null hat (siehe 2). Abhängig von der Fahrbedingung kann die Wandlerkupplung 44 im zweiten Gang verriegelt oder entriegelt sein.
  • Drehmomentfluß: Dritter Gang in DRIVE, Schnellgang-Umgehungsschalter = AUS
  • Im dritten Gang ist B2 gelöst und CL2 ist angelegt. Der Übergang vom zweiten in den dritten Gang muß synchronisiert werden, weil kein Rückkopplungselement zum Halten der Trommel von CL2 zur Verfügung steht, wenn B2 gelöst wird. Die Wandlerkupplung kann, abhängig von der Fahrbedingung, verriegelt oder entriegelt sein. Das zu CL2 und CL3 zugeführte Drehmoment wird abhängig vom Übersetzungsverhältnis aufgespalten. CL2 überträgt das 0,321-fache Motordrehmoment und CL3 überträgt das 0,679-fache Motordrehmoment. Der Drehmomentfluß zu CL2 ist der selbe wie im ersten oder zweiten Gang.
  • Bei ausgeschaltetem Schnellgang-Umgehungsschalter ist die Freilaufkupplung (CL1) ausgerückt - d. h. elektronisch gelöst - und es findet ein Freilauf statt, da OWC1 im Leerlauf (siehe 2) freiläuft. Dies ist der Direktgang mit einem Übersetzungsverhältnis von Eins. Da der Gangwechsel vom zweiten in den dritten Gang und vom dritten in den zweiten Gang synchronisiert werden muß, werden für diese Gangwechsel komplexere Regelfunktionen implementiert.
  • Drehmomentfluß: Dritter Gang in DRIVE, Schnellgang-Umgehungsschalter = EIN
  • Ist der Schnellgang-Umgehungsschalter (ODC) EIN, so ist CL1 elektronisch angelegt und im Leerlauf findet eine Motorbremsung statt. CL1 wird elektronisch geregelt und wird zusammen mit B1 hydraulisch betätigt (siehe 2).
  • Drehmomentfluß: Vierter Gang in DRIVE
  • Im vierten Gang ist B1 angelegt und überträgt als Reaktion auf die Leistungsabgabe das -0,25-fache Motordrehmoment. B1 verzögert das zentrale Ritzel des Schnellgang-Planetensammelgetriebes auf Nullgeschwindigkeit und erzeugt ein Übersetzungsverhältnis von 0,75. Ein Einrücken von CL1 wird hydraulisch gehemmt und OWC1 läuft frei. Weil B1 das 0,25-fache Motordrehmoment überträgt und weil das Schnellgang-Planetensammelgetriebe ein Eingang zum Simpson-Aggregat ist, halten CL2 und CL3 den 0,75-fachen Teil des gesamten Motordrehmomentes. Das Übersetzungsverhältnis ist 0,75. Beruhend auf der Fahrbedingung (siehe 2) kann die Wandlerkupplung verriegelt oder entriegelt sein.
  • Drehmomentfluß: Erster Gang in Stellung MANUAL
  • Der Drehmomentfluß in MANUAL1 ist der selbe wie im ersten Gang der Position DRIVE, außer daß B3 und CL1 angelegt sind, um im Leerlauf eine Motorbremsung zu erzeugen. Die Wandlerkupplung ist hydraulisch gehemmt und kann nicht elektronisch angelegt werden. B3 verhindert einen Freilauf von OWC2, und CL1 verhindert einen Freilauf von OWC1. Das Übersetzungsverhältnis ist 2,474 (siehe 2).
  • Drehmomentfluß: Zweiter Gang in Stellung MANUAL2
  • Der Drehmomentfluß in MANUAL2 ist der selbe wie im zweiten Gang der Stellung DRIVE, außer daß CL1 angelegt ist, um im Leerlauf eine Motorbremsung zu erreichen. Im Zustand "POWER OFF" verhindert CL1 ein Freilaufen von OWC1.
  • Wandlerkupplungs-Regelsystem
  • Das Wandlerkupplungs-Regelsystem besitzt ein dediziertes hydraulisches Regelsystem, ebenso wie eine einzigartige Regelstrategie. Die Wandlerkupplung ist elektronisch geregelt und kann in jedem Gang eingerückt werden. Gewöhnlich wird die Wandlerkupplung mit Start im zweiten Gang blockiert sein und bleibt blockiert. Indem Motordrehzahl "N" und die Turbinendrehzahl "NT" überwacht werden, wird der Zustand der Wandlerkupplung oder der Betrag an Schlupf bestimmt.
  • Um in der Lage zu sein die Wandlerkupplung in jedem Gang zu verriegeln muß die Wandlerkupplung während einer Schaltung moduliert werden. Es ist dann notwendig die Drehmoment-Wandlerkupplung während Hochschaltvorgängen und Rückschaltvorgängen teilweise zu öffnen, um aus dem Dämpfungseffekt des Drehmomentwandlers während einer Schaltung Vorteil zu ziehen. Das Regelsystem ist in der Lage auf den gewünschten Betrag an Drehzahlunterschied während eines Hochschaltereignisses oder eines Rückschaltereignisses anzupassen. Dies. erfordert ein Regelsystem das fähig ist die Kapazität der Wandlerkupplung anzupassen.
  • Wandlerkupplungs-Regelsysteme für einige bekannte Getriebe sind teilweise elektronisch gesteuert (EIN/AUS-Schaltmagnete), und sind nur in der Lage die Wandlerkupplung entweder in den Zuständen "EIN" oder "AUS" zu steuern. Dies beschränkt den Wandlerkupplungs-Betrieb auf den Betrieb nur im vierten und dritten Gang.
  • Das Wandlerkupplungs-Regelsystem der vorliegenden Erfindung kann als ein einfaches EIN/AUS-System betrieben werden, da die Kupplungskapazität von 0% bis 100% variiert werden kann. Es kann jedoch auch als "vollständig" modulierte Kupplung mit kontinuierlichem Schlupf unter allen Betriebsbedingungen betrieben werden.
  • Die Wandlerkupplung kann als eine mittels PWM-Schaltmagnet geregelte Wandlerkupplung mit einem zwischen dem PWM-Schaltmagnet und dem Wandlerkupplungs-Regelventil angeordneten Wandlerdruck-Modulatorventil geregelt werden, wie es in 5a–5b zu sehen ist.
  • Die Wandlerkupplungs-Regelstrategie wird für jede Konfiguration beschrieben werden. Eine kurze Beschreibung der Strategie wurde zuvor ausgeführt. Das Kühlsystem mit einem Thermostat-Umgehungsventil-System wird auch beschrieben werden.
  • Die folgenden Hardware-Komponenten sind Teil des Wandlerkupplungs-Regelsystems der Hardware-Konfigurationen 1 und 2, ebenso wie des Kühl- und Umgehungsventil-Regelsystems:
  • Druckaufbau:
    • – Haupt-Regulierventil 104 in Bohrung 208s
    • – Schaltmagnet 1 - Druckregulierer 158 in Bohrung 201
    • – Schaltmagnet mit variabler Kraft VFS 18 in Bohrung 203
    • – PWM-Schaltmagnet 20 in Bohrung 200
    • – Wandler-Begrenzungsventil 94 (Abblasventil)
  • Schaltventil-Konfiguration:
    • – Wandlerkupplungs-Regelventil 98 in Bohrung 200
    • – Schaltmagnet (SS4) 16 in Bohrung 201
    • – Thermostat-Umgehungsventil 93 in Bohrung 216
    • – Kühler-Begrenzungsventil 92 in Bohrung 216
    • – Wandlerkupplungs-Speicherventil 86 in Bohrung 216
  • Das Folgende sind die Regelparameter für das vollständige Regelsystem der Hardware-Konfigurationen 1 und 2, einschließlich der Regelstrategie:
  • Regelstrategie:
    • – NE = Motordrehzahl
    • – NT = Turbinendrehzahl
    • – SLIP_ACT = tatsächlicher Schlupf = (NE – NT)
    • – ERR_TO = Differenz zwischen tatsächlichem Schlupf und gewünschtem Schlupf
    • – SLIP_ERR_PID = gesamter PID-Schlupffehler
    • – SLIP_DES = gewünschter Schlupf für Wandlerkupplung
    • – SLIP_TCAP = gesamt gewünschter Schlupf
    • - K_CONV = Drehmomentwandler-Koeffizient
    • – TCAP_CON = durch den Drehmomentwandler getragenes Drehmoment
    • – TQ_IALPHA = Drehmomentwert zum Halten des Trägheitsdrehmoments
    • – TQ_BAR = Motordrehmoment
    • – TCAP_REQ = geforderte Drehmomentkapazität
    • – BCSDC = Prozentsatz des Arbeitszyklus
    • – GR_DS = gewünschter Gang
    • – GR_CM = angeordneter Gang
    • - FLG_SS_4 = Schaltmagnet-Merker 4
    • – PCSFTCMPT = Prozentsatz des Schaltabschlusses
    • – SLIP_TARGET = Schlupf-Zielwert
  • Drücke:
    • – CDC/MOD = Wandlerentladungs/Modulationsdruck
    • – CC/PACC = Wandlerladungs/Modulationsdruck
    • – SS4 = Druck an Schaltmagnet 4
    • – SOL1 = Druck an Schaltmagnet 1
  • Mittels PWM-Schaltmagnet geregelte Wandlerkupplung mit einem zwischen dem PWM-Schaltmagent und dem Wandlerkupplungs-Regelventil angeordneten Wandlerdruck-Modulatorventil
  • In 5a und 5b zeigen wir ein alternatives Drehmoment-Wandlerkupplungs-Regelsystem zu dem in EP-A-0 707 165 beschriebenen, das ein Wandlerkupplungs-Regelventil 320, ein zusätzliches Wandlerdruck-Modulatorventil-System 322, ein modifiziertes Wandlerkupplungs-Speicherventil 324 und ein Schaltmagnet-Regulierventil 326 einschließt. 6 zeigt das Wandler-Regelventil 320 und das Kühler-Begrenzungsventil bei 330 in vergrößerter Form. 7 zeigt eine detaillierte Ansicht des Kühler-Begrenzungsventils. Das Wandlerkupplungs-Speicherventil 324 ist in 9 in vergrößerter Form gezeigt. Das Wandlerdruck-Modulatorventil-System 322 ist in 10 in vergrößerter Form gezeigt. Ein pulsweitenmoduliertes Schaltmagnet-Ventil 332 empfängt durch Signalleitungen 336 ein PWM-Signal von dem Mikrocomputer-Regler 334. Das pulsweitenmodulierte Ventil 332 moduliert den Druck SOLI in Durchgang 338 und verteilt eine modulierte Druckausgabe durch Durchgang 340 hindurch zu dem Wandlerdruck-Modulatorventil 322 hin. Öldruck in Durchgang 342 wird von dem Handventil 344 zu dem Wandlerdruck-Modulatorventil-System 322 verteilt. Durchgang 342 ist druckbeaufschlagt wenn sich das Handventil in den Positionen D, 3, 2 oder 1 befindet.
  • Wie in 10 gezeigt, umfaßt das Ventilsystem 322 eine Ventilspule die Stege unterschiedlichen Durchmessers aufweist, und den bei 344 gezeigten größeren Steg und den bei 346 gezeigten größeren Steg. Ventilfeder 348 zwingt die Ventilspule in eine Richtung nach unten. Das obere Ende der Ventilkammer, in welcher die Ventilspule angeordnet ist, ist entleert, wie bei 350 gezeigt.
  • Die modulierte Druckausgabe des Ventilsystems 322 wird an Durchgang 352 verteilt, welcher sich zum Wandler-Regelventil 320 hin erstreckt. Der modulierte Druck in Durchgang 352 wirkt auf die Differenzfläche der Stege 344 und 346, um die Kraft der Feder 348 zu ergänzen.
  • Der pulsweitenmodulierte Druck in Durchgang 340 wird an ein Vorsteuerventil 354 verteilt; dieses Ventil ist ein Einzeldurchmesser-Ventil und wirkt auf das untere Ende der Ventilspule des Wandlerdruck-Modulatorventils. Der Durchmesser des Vorsteuerventils ist geringer als der Durchmesser von entweder Steg 344 oder Steg 346.
  • Auslaßöffnung 356 ist direkt an Steg 346 angrenzend angeordnet, und die Ausgabe-Drucköffnung ist direkt an Steg 344 angrenzend angeordnet.
  • Das Wandler-Regelventil 320 umfaßt eine Ventilspule: 358, welche drei Stege 360, 362 und 364 besitzt. Ventilspule 358 wird, wie in 6 gezeigt, durch Ventilfeder 366 in eine Richtung nach unten gezwängt. Wenn sie sich in der in 6 gezeigten Stellung befindet, sitzt Ventilspule 358 auf einem Ventilstopfen 368, welcher durch eine Drahthalterung 370 an Ort und Stelle gehalten wird. Der modulierte Druck in Durchgang 352 wirkt auf das untere Ende der Ventilspule, um eine Kraft zu erzeugen die der Kraft der Feder 366 entgegenwirkt.
  • Wandler-Ladedruck in Durchgang 372 steht durch den Raum zwischen den Ventilstegen 360 und 362 mit Wandlerkupplungs-Druckdurchgang 374 in Verbindung, wodurch die Wandlerkupplungs-Freigabeseite mit Druck beaufschlagt wird.
  • Durchgang 376 steht mit der Arbeitsseite der Wandlerkupplung in Verbindung. Sie ist durch Wandler-Ladedruck von der Freigabeseite der Wandlerkupplung her mit Druck beaufschlagt, wenn das Wandler-Regelventil 320 sich in der abwärts gerichteten Stellung befindet.
  • Der durch Pumpe 380 erzeugte Öldruck steht über Durchgang 382 mit dem Haupt-Regulierventil in Verbindung. Regulierter Ausgabedruck wird an Durchgang 372 verteilt. Der Kühlerstrom in Durchgang 384 wird geschaffen während eine Verbindung zwischen Durchgang 372 und Durchgang 376 stattfindet, abhängig davon ob das Wandlerkupplungs-Regelventil 320 sich in der aufwärts oder abwärts gerichteten Stellung befindet. Modulierter Wandlerkupplungs-Druck wird geschaffen während Durchgang 352 mit dem Wandlerkupplungs-Regelventil 320 in Verbindung tritt, und somit das Regelventil in seine aufwärts gerichtete Stellung bewegt. Dies verbindet den Ausgabedurchgang 352 der Wandlerkupplungs-Arbeitsseite 376 und schafft Wandlerkupplungs-Kapazität.
  • Der Ausgabedruck des Wandlerkupplungs-Speicherventils wird durch Durchgang 386 verteilt, welcher durch den Raum zwischen den Stegen 366 und 362 mit dem Kupplungsfreigabe-Druck in Durchgang 374 in Verbindung steht. Der Druck auf der Freigabeseite der Wandlerkupplung wird durch Wandlerkupplungs-Speicherventil 324 bei einem konstanten Wert gehalten, wenn die Wandlerkupplung eingerückt ist. Die Eingabe zu dem Wandlerkupplungs-Speicherventil ist der Wandler-Ladedruck in Durchgang 372. Der Rückdruck-Weg 388 schafft, zusammen mit der Ventilfeder-Kraft von Feder 390 und Auslaßöffnung 392, einen konstanten Druck in Durchgang 386.
  • Die Wandlerkupplungs-Regelventil-Spule wird während des Rückwärtsfahrt-Betriebs und während Betrieb im handgewählten niedrigen Gang, wie er durch das Handventil gewählt wird, in eine. abwärts gerichtete Richtung gezwungen. Das thermostatische Ventil 328 schließt eine Innenfeder ein, gezeigt bei 394. Die Übertragungsfunktion des thermostatischen Ventils von 7 ist in 8 aufgetragen.
  • Das Wandlerkupplungs-Speicherventil ist ein Druck begrenzendes Ventil mit einer Rückführungsregelung. Es ist in der Lage - ungeachtet einer Eingabe variablen Stromes - einen konstanten Rückdruck auf der Freigabeseite der Wandlerkupplung beizubehalten. Die Fähigkeit einen konstanten Rückdruck mit variabler Stromeingabe bereitzustellen verbessert den Wandlerkupplungs-Betrieb, indem ein konstanter Rückdruck auf der Kupplungs-Freigabeseite erreicht wird.
  • Das Wandlerdruck-Modulatorventil-System ist in der Lage einem hohen Lecköl-Strom, einschließlich Leckagestrom, aus der Wandlerkupplungs-Arbeitsseite heraus Rechnung zu tragen, wenn die Getriebeöl-Temperaturen erhöht werden: Es ist in der Lage den notwendigen Arbeitsdruck auf der Wandlerkupplungs-Arbeitsseite beizubehalten wenn dem Wandler befohlen wird zu entriegeln.
  • Das Einzeldurchmesser-Ventilelement 354 des Wandlerdruck-Modulatorventil-Aufbaus macht es möglich das Ventilsystem ohne Änderung wesentlicher Hardware-Komponenten (d. h. Ventilkörper-Bearbeitung) für verschiedene Motoranwendungen zu kalibrieren, weil es eine getrennte Ventilfläche einführt, die zu Kalibrierzwecken wie gewünscht geändert werden kann. Das Ventil 354 kann folglich als ein Vorsteuerventil für das Modulatorventil wirken.
  • 11 zeigt die modulierte Druckübertragungs-Funktion der Wandlerkupplung in einer Auftragung von PWM-Druck gegen modulierten Wandlerkupplungs-Druck. Die Modulatordruck-Übertragungsfunktion der Wandlerkupplung wirkt als ein Verstärker für den durch das PWM-Schaltmagnet-Ventil 332 entwickelten PWM-Druck. Die linke Seite der Auftragung von 11 zeigt die PWM-Druck-Übertragungsfunktion bezüglich des Arbeitszyklus des PWM-Schaltmagnet-Ventils 332. Sie ist mit zwei verschiedenen Eingabedrücken aufgetragen, d. h. sechs bar Maximum und vier bar Minimum. Die Beziehung von PWM-Druck gegen Wandlerkupplungs-Modulatordruck ist in der in 11 aufgetragenen Übertragungsfunktion gezeigt.
  • Die Steigungen der in 11 aufgetragenen Drücke kann geändert werden, indem man einen Vorsteuerventil-Durchmesser ändert und indem man die Federlast ändert, um das System für verschiedene Motoranwendungen anzupassen. Die als ein Drehmoment-Vorwärtskopplungs-System bekannte Regelstrategie, welche in 5d des zuvor erwähnten EP-A-0 707 165 veranschaulicht ist, kann kalibriert werden um jener in der vorliegenden 5 veranschaulichten Modifikation Rechnung zu tragen. Die Struktur des "inverses Ventilmodell" genannten Zustandsmodell-Regelblocks kann im Einklang mit den Steigungen der in 11 gezeigten Auftragungen angepaßt werden. Der Regelblock in 5d des zuvor erwähnten EP-A-0 707 165, welcher "inverses PWM-Modell" genannt ist, kann im Einklang mit dem unter Bezug auf die vorliegende 5 beschriebenen maximalen Eingabedruck von sechs bar angepaßt werden.
  • Legenden zu den Abbildungen
  • 3
    • Driver Selected Signals = Vom Fahrer ausgewählte Signale
    • Engine = Motor
    • Enhanced EEC = erweiterte EEC
    • Transmission Control... = Getriebe-Regelverfahren (Regelalgorithmen)
    • Calibration Data = Kalibrierdaten
    • Engine Control... = Motor-Regelverfahren
    • Selection = Auswahl
    • Transmission Sensors = Getriebesensoren
    • Transmission Signals = Getriebesignale
    • Transmission Actuators = Stellorgane des Getriebes
    • Hydraulic Control Unit = Hydraulische Regeleinheit
  • 4
    • Voll schraffiert: Schaltmagnet erregt oder Kupplung eingerückt
    • Nicht schraffiert: Kupplung oder Schaltmagnet kann abhängig vom Fahrzeug erregt/eingerückt oder abgeschaltet ausgerückt sein
    • Halb schraffiert: Schaltmagnet abgeschaltet oder Kupplung ausgerückt
    • Sternchen: Hydraulisch verriegelt
    • Aufgetragen sind: – Stellung des handbetätigten Schalthebels – Reibungs- und Reaktionselemente - Schaltmagnetzustände
  • 5a und 5b
    • Additional Land = zusätzlicher Steg
    • Apply Side = Arbeitsseite, arbeitsseitig
    • Back Lubricatin = Schmierung Hinten
    • Band = Band, Bandbremse
    • Booster Valve = Verstärkungsventil
    • Blow-Off-Valve = Abblasventil
    • Bore = Bohrung
    • Bypass = Bypass, Umgehung
    • Center Lubrication = Schmierung Mitte
    • Clutch = Kupplung
    • Cooler = Kühler
    • Control Strategy = Regelverfahren
    • Converter = Wandler
    • Converter = Bushing Laufbuchse des Wandlers
    • Downshift = Zurückschalten, Rückschaltvorgang
    • Engagement = Einrücken
    • Exhaust = Auslaß
    • Exhausted = entleert
    • Front Lubrication = Schmierung Vorne
    • Forward = vorwärts
    • Forward Clutch = Vorwärtskupplung
    • Gear = Gang
    • Gear Stage = Zustand im ... Gang
    • High Clutch = Direktkupplung
    • Intermediate Servo = Zwischenservo
    • Intermediate Step = Zwischenschritt
    • Limit Valve = Begrenzerventil
    • Line = Öldruck
    • Lock-Up Clutch = Sperrkupplung
    • Lubrication = Schmierung
    • Manual Valve = Handbetätigtes Ventil
    • Main Regulator Valve = Haupt-Regulierventil
    • Modulator Valve = Modulatorventil
    • Modified = modifiziert
    • O/D, On Demand = bei Bedarf, Bedarfs–
    • Overdrive = Schnellgang
    • Overdrive Cancel Light = Anzeigelampe des Schnellgang-Umgehungsschalters
    • Overdrive Cancel Switch = Schnellgang-Umgehungsschalter
    • Pressure = Druck
    • Pressure Modulator = Druckmodulator
    • Pressurized = druckbeaufschlagt, unter Druck
    • Pump = Pumpe
    • Release = Auslaß, auslaßseitig
    • Release Side = Freigabeseite, Auslaßseite, Ausrückseite
    • Reverse = Rückwärts, Umkehr–
    • Sensor = Sensor, Meßwertfühler
    • Servo = Servo
    • Shift = schalten, Schaltvorgang, Schalt–
    • Shift Control Valve = Schaltregel-Ventil
    • Shift Valve = Schaltventil
    • Solenoid = Schaltmagnet
    • Solenoid Stage = Zustand/Stellung des Schaltmagneten
    • Speed = Geschwindigkeit, Drehzahl, Gang
    • Sump = Sumpf
    • Timing Valve = Zeitgeber-Ventil
    • Upshift = Hochschalten, Hochschaltvorgang
  • zusätzliche Erläuterungen in Abb. 5b
    • Cooler Flow Split...: Kühlerstrom-Aufteilung in Kühler- und Umgehungsschaltung
    • Converter Bypass...: Wandler-Umgehungskupplung im Entriegelungsmodus (0% Arbeitszyklus auf PWM-Schaltmagnet angewandt)
    • Lock/Unlock...: Übergangspunkt Verriegeln/Entriegeln
    • Accumulator Pressure: Speicherdruck
  • 6
    • R/I: vom Handventil
    • ACC/EX: vom Speicher-Regelventil
    • CC: von Hauptregulierung
    • MOD: vom Wandlerdruck-Modulator
    • To Cooler: zum Kühler
    • 374: zu Wandlerkupplungs-Freigabeseite
    • 376: zu/von Wandlerkupplungs-Arbeitsseite
  • 8
    • X -Achse: Temperatur
    • Y-Achse: Hub
  • 9
    • CC von: Haupt-Regulierventil/Wandler-Ladeschaltung
    • ACC/EX: zu Wandlerkupplungs-Regelventil (Bohrung 200)/Wandlerkupplungs-Seite
  • 10
    • MOD: zu Wandlerkupplungs-Regelventil
    • D/3/2/1: von Handventil
    • PMW: von PMW-Schaltmagnet
  • 11
    • X-Achse: Arbeitszyklus
    • Y-Achse: Druck
    • PWM-Transfer...: PWM-Übertragungsfunktion
    • 6 bar SOL1...: Druck SOL1 6 bar

Claims (3)

  1. Eine automatische Regelung für ein hydrokinetisches Mehrgeschwindigkeits-Getriebe, um Drehmoment von einem Motor zu einem angetriebenen Bauglied (34) zu liefern, die einen hydrokinetischen Drehmomentwandler und ein Räderwerk mit mehreren Übersetzungsverhältnissen umfaßt; wobei dieser Drehmomentwandler ein durch diesen Motor angetriebenes Flügelrad (22) und eine mit einem Drehmoment-Eingangselement dieses Räderwerks verbundene Turbine (24) aufweist, und ein Drehmoment-Abgabeteil dieses Räderwerks mit diesem angetriebenen Bauglied (34) verbunden ist; wobei dieses Getriebe mit Flüssigkeitsdruck betätigte Kupplungs- und Bremsenvorrichtungen einschließt, um in diesem Räderwerk Drehmomentverhältnis-Wechsel zu schaffen und aufzuheben; wobei dieses automatische Regelsystem umfaßt: eine Druckquelle, ein diese Druckquelle mit diesen Kupplungs- und Bremsenvorrichtungen verbindendes Regelventil-System; eine druckbetätigte Drehmomentwandler-Drehmomentumgehungs-Kupplung (44) in diesem Wandler, wobei diese Umgehungskupplung (44) einen Reibungsdrehmoment-Durchflußweg zwischen dieser Turbine (24) und diesem Flügelrad (22) schafft wenn sie eingerückt ist; und dieses Umgehungskupplung (44) einen Kupplungskolben in diesem Wandler umfaßt und in diesem Wandler eine Umgehungskupplungs-Freigabedruck-Kammer und eine Umgehungskupplungs-Arbeitsdruck-Kammer begrenzt; wobei dieser Kupplungskolben mit eine Kapazität übertragenden Drehmoment angegriffen wird, der vom Druckunterschied über diesen Kupplungskolben hinweg abhängt; einen mit diesem Wandler in Verbindung stehenden Umgehungskupplungs-Arbeitsdruck-Durchgang (376), einen mit dieser Freigabedruck-Kammer in Verbindung stehenden Umgehungskupplungs-Freigabedruck-Durchgang (374); eine Haupt-Druckregulierventil-Vorrichtung (378) in diesem Ventilsystem, um den Regeldruck in diesem Ventilsystem zu regulieren; eine Speicherventil-Vorrichtung (324) in diesem Ventilsystem, die mit dieser Haupt-Druckregulierventil-Vorrichtung (378) in Verbindung steht, um einen Speicher-Schwellenwertdruck in dieser Freigabekammer zu schaffen; einen Wandlerflüssigkeits-Kühler und eine Getriebeschmierungs-Schaltung, die Wandlerkühler und Schmierabschnitte einschließen; eine zwischen ersten und zweiten Stellungen bewegliche Wandlerkupplungs-Regelventil-Vorrichtung (320), die mit diesem Arbeitsdruck-Durchgang (376) in Verbindung steht um Druck in diesen Arbeitsdruck-Durchgang zu dieser Kühler- und Schmierschaltung zu liefern, wenn sie diese erste Stellung annimmt; gekennzeichnet durch eine mit dieser Haupt-Druckregulierventil-Vorrichtung (378) in Verbindung stehende Wandlerdruck-Modulatorventil-Vorrichtung (322) zur Modulation dieses Regeldrucks, um in diesem Umgehungskupplungs-Arbeitsdruck-Durchgang (376) einen Wandlerkupplungs-Arbeitsdruck zu erzeugen, wenn diese Wandlerkupplungs-Regelventil-Vorrichtung (320) diese zweite Stellung einnimmt, um diese Druckdifferenz über diesen Kupplungskolben hinweg zu variieren; eine Wandlerdruck-Schaltmagnet-Ventilvorrichtung (332) in diesem Ventilsystem, die mit dieser Modulatorventil-Vorrichtung (322) in Verbindung steht, um einen Vorsteuerdruck auf dieser Modulatorventil-Vorrichtung (322) zu schaffen; und eine auf Betriebsvariablen reagierende elektronische Regelvorrichtung (334), um diese Schaltmagnet-Ventilvorrichtung (332) zu erregen, wodurch diese Umgehungskupplungs-Kapazität geregelt wird um weichen Eingriff und weiches Lösen zu bewirken.
  2. Eine automatische Regelung gemäß Anspruch 1, in der diese Betriebsvariablen die Motordrehzahl, Turbinendrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit einschließen, und diese Schaltmagnet-Regelvorrichtung (334) auf diese Variablen reagiert, um während Wechseln im Übersetzungsverhältnis in diesem Räderwerk eine geregelte Verringerung in der Umgehungskupplungs-Kapazität zu bewirken.
  3. Eine automatische Regelung gemäß Anspruch 1 oder 2, in der dieses Ventilsystem eine mit dieser Haupt-Druckregulierventil-Vorrichtung (378) in Verbindung stehende Wandlerkupplungs-Speicherventil-Vorrichtung (324) einschließt, um einen konstanten Wandlerkupplungs-Freigabedruck zu schaffen; wobei dieser Wandlerkupplungs-Speicherventil-Vorrichtung die Kupplungsdruck-Freigabekammer durch diese Wandlerkupplungs-Regelventil-Vorrichtung (320) in Verbindung steht.
DE69723621T 1996-06-07 1997-06-06 Automatisches Mehrganggetriebe und Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung Expired - Lifetime DE69723621T2 (de)

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