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Diese Erfindung betrifft das Gebiet
des Steuerns der Änderung
der Übersetzungsverhältnisse
in einem Automatikgetriebe. Insbesondere betrifft diese Erfindung
eine Technik zum Verhindern von Regelschwankungen des Antriebsstranges,
d. h. Regelschwankungen bei einem solchen Automatikgetriebe.
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Die Erfindung betrifft allgemein
Steuerungen von Kraftfahrzeuggetrieben der Art, wie sie aus US-Patentschrift
4,943,921 und US-Patentschrift 5,016,175 bekannt ist.
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Bei einem elektronisch gesteuerten
drehzahlveränderlichen
Automatikgetriebe wird das augenblickliche Übersetzungsverhältnis anhand
eines Programms bestimmt, das die Fahrzeuggeschwindigkeit in Bezug
zur Stellung der Drosselklappe setzt, wobei das Programm in einem
elektronischen Speicher gespeichert ist, auf den ein Mikroprozessor
zugreifen kann. Das Programm definiert Grenzen zwischen Betriebszuständen, die
durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Drosselklappenstellung
definiert werden, wobei jede Grenze einen Betriebsbereich für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis von einem
benachbarten Bereich abtrennt, wo ein anderes Übersetzungsverhältnis das
richtige ist. Im allgemeinen erstellt das Gangwechselprogramm für jedes Übersetzungsverhältnis eine
Referenzfahrzeuggeschwindigkeit, die abhängige Variable, wenn der Speicher
mit der augenblicklichen Drosselklappenstellung, der unabhängigen Variable, adressiert
wird. Die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit wird in regelmäßigen Abständen mit
der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen, so dass,
vom jeweils anliegenden Übersetzungsverhältnis ausgehend,
herauf- oder heruntergeschaltet wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt oder unter die Fahrzeuggeschwindigkeit
abfällt,
bei der laut dem Programm eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
gegenüber
dem augenblicklichen Übersetzungsverhältnis zu erfolgen
hat.
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Wenn sich aber der Fahrbahnverlauf
von einer ebenen Straße
zu einer Steigung ändert,
so sinkt die hahrzeuggeschwindigkeit, wenn die Drosselklappenstellung
unverändert
bleibt. Um die Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten, wird daraufhin
die Drosselklappe geöffnet,
indem ein Gaspedal niedergetreten wird. In der Regel bewirkt diese
Aktion ein Herunterschalten in ein niedrigeres Arbeitsübersetzungsverhältnis, wobei
ein größeres Drehmoment
an die Antriebsräder
des Fahrzeuges abgegeben wird. Folglich erhöht sich die Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn
jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit anschließend die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt,
so schließt
der Fahrzeuglenker die Drosselklappe ein Stück, wodurch ein Heraufschalten
in ein höheres Übersetzungsverhältnis bewirkt
wird, wobei das an den Antriebsrädern
anliegende Drehmoment verringert wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit
abfällt.
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Diese Arbeitsweise des Getriebes
in Kombination mit der Drosselklappe des Motors nennt man "Regelschwankungen" – ein zyklisches Hin- und Herwechseln
zwischen benachbarten Übersetzungsverhältnissen
mit einer entsprechenden Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Zu einer ähnlichen Situation kann es
kommen, wenn sich der Fahrbahnverlauf von einer ebenen Straße zu einem
Gefälle ändert. Die
Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch teilweises Freigeben des Gaspedals
aufrecht erhalten werden, was aber in der Regel mit einem Hochschalten
in ein höheres Übersetzungsverhältnis und
einer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit beantwortet wird.
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Neben der Veränderung der Fahrbahnneigung
können
auch andere Betriebszustände
bewirken, dass ein Automatikgetriebe zwischen Übersetzungsverhältnissen
hin- und herwechselt oder schwankt. Änderungen des atmosphärischen
Drucks infolge von Höhenänderungen
gegenüber
dem Druck, der dem Gangwechselprogramm entspricht, eine deutliche Änderung
der Fahrzeuglast gegenüber
dem Bruttogewicht, das dem Gangwechselprogramm entspricht, wie beispielsweise
beim Ziehen eines schweren Hängers,
eine Verschlechterung des Motorzustandes oder eine deutlich erhöhte Umgebungstemperatur
können
Regelschwankungen des Antriebsstranges hervorrufen. Es wurden bereits
verschiedene Techniken erdacht, um dieses Problem zu vermeiden.
So beschreibt beispielsweise US-Patentschrift 4,335,418 eine Technik
zum Erkennen einer zunehmenden Motorlast, wenn das Fahrzeug eine Steigung
hinauffährt,
und zum Ermitteln des richtigen Übersetzungsverhältnisses
entsprechend der Größe der mit
der Steigung verbundenen Last. Es werden Steigungserkennungsreferenzdaten,
die für
Fahrzeuggeschwindigkeiten bei verschiedenen Steigungsbereichen stehen,
welche bestimmten Drosselklappenöffnungen
bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen
entsprechen, zur Erkennung des Vorhandenseins einer Steigung verwendet,
indem das augenblickliche Übersetzungsverhältnis, die Drosselklappenöffnung und
die Fahrzeuggeschwindigkeit mit den Steigungserkennungsreferenzdaten verglichen
werden.
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Signale, die für die Stellung des Gangwahlhebels,
die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Drosselklappenöffnung stehen,
werden in einen Mikroprozessor eingespeist. Ein Steigungserkennungsprogramm
ermittelt aus diesen Daten das Vorhandensein einer Steigung und
modifiziert Standardschaltdaten so, dass Schaltreferenzdaten entstehen, die
anschließend
in den Speicher geschrieben werden. Durch Vergleichen des augenblicklichen Übersetzungsverhältnisses,
der Drosselklappenöffnung und
der Fahrzeuggeschwindigkeit mit den entsprechenden Referenzdaten
wird ein Geschwindigkeitsverhältnis
ermittelt und dazu verwendet, Magnetventile zu betätigen, um Änderungen,
des Übersetzungsverhältnisses
entsprechend den Steuerungsprogrammen herbeizuführen. Die Gangwechselsteuerung
aus US-Patentschrift 4,285,252 arbeitet mit einem gespeicherten
Fahrzeugbeschleunigungs-Programm und einem Vergleich der tatsächlichen
Fahrzeugbeschleunigung mit dem gespeicherten Wert, um den programmierten
Gangwechsel entsprechend den Unterschieden zwischen der gespeicherten
und der tatsächlichen
Fahrzeugbeschleunigung zu ändern.
Die Steuerung enthält
ein erstes Gangwechselprogramm, das geeignet ist, wenn das Fahrzeug
auf ebener Straße
fährt,
und ein zweites Programm für Änderungen
des Übersetzungsverhältnisses,
das für Steigungen
geeignet ist. Anhand eines gespeicherten Fahrzeugbeschleunigungs-Programms, der erkannten
Drosselklappenöffnung
und der tatsächlichen
Fahrzeugbeschleunigung wird der Steigungswinkel ermittelt, und es
wird ein Gangwechselprogramm, das der Steigung entspricht, gewählt, um
die Gangwechsel zu steuern, während
das Fahrzeug die Steigung hinauffährt.
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Die Gangwechselsteuerung aus US-Patentschrift
4,897,790 überspringt
bewusst ausgewählte Übersetzungsverhältnisse
anhand erkannter Fahrtzustände
und modifiziert die programmierte Änderung des Übersetzungsverhältnisses
anhand der Fahrzeugbeschleunigung.
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Es ist wünschenswert, dass eine Gangwechselsteuerung
in einem Kraftfahrzeug häufige,
unnötige
Schaltvorgänge
automatisch verhindert. Langwierige Berechnungen eines Mikroprozessors
für das Erkennen,
dass ein programmierter Gangwechsel Regelschwankungen des Antriebsstranges
hervorruft, oder für
das Ermitteln einer akzeptablen Alternative sollten vermieden werden.
Techniken zur Gangwechselsteuerung nach dem Stand der Technik erfordern
langwierige Berechnungen und eine inakzeptabel hohe Speicherkapazität.
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Aus
EP
533,370 ist eine Steuerung für ein Kraftfahrzeuggetriebesystem
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, das eine Getriebeantriebswelle
und eine Getriebeabtriebswelle aufweist. Die Drehzahl der Antriebswelle,
die Drehzahl der Abtriebswelle und die Beschleunigung der Abtriebswelle
werden erfasst. Die erfasste Drehzahl der Antriebswelle wird mit
einer Mindest-Hochschaltgeschwindigkeit verglichen. Sobald die Mindest-Hochschaltgeschwindigkeit überschritten
wird, wird die augenblickliche Beschleunigung der Abtriebswelle
mit einem Referenzwert verglichen, der in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Antriebswelle errechnet wurde. Wenn der Referenzwert durch die Beschleunigung der
Abtriebswelle überschritten
wird, wird ein Hochschalten zugelassen. Indem Schaltvorgänge bei
Vorliegen stärkerer Änderungen
der Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch vorgewählt werden können, ist die
Steuerung zu einem gewissen Grad lastsensibel.
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Aus US-Patentschrift 5,738,605 ist
eine Steuerung für
ein Anti-Regelschwankungs-Getriebe bekannt,
die eine erlernte Fahrzeugträgheit
sowie ein Fahrwiderstandsdrehmoment und das erwartete Drehmoment
bei einem Hochschaltvorgang ermittelt. Anhand des erwarteten Drehmoments,
des Fahrwiderstandsdrehmoments und der Fahrzeugträgheit wird
eine prognostizierte Beschleunigung, die nach dem Schaltvorgang
anliegen wird, ermittelt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und die
Drosselklappenstellung innerhalb einer zulässigen Schaltzone liegen und
wenn die prognostizierte Beschleunigung, die nach dem Schaltvorgang
anliegen wird, einen Schwellenwert überschreitet, so wird ein Hochschalten
des Getriebes zugelassen.
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Die Erfindung stellt nun ein Verfahren
zum Steuern der Änderung
der Übersetzungsverhältnisse in
einem Automatikgetriebe bereit, welches für die Verwendung mit einem
Motor, der eine Drosselklappe aufweist, beschaffen ist und folgende
Schritte umfasst:
Ermitteln der augenblicklichen Fahrzeugbeschleunigung;
Ermitteln einer Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit,
bei der ein Hochschalten aus dem augenblicklichen Gang geschehen
kann; Ermitteln, ob die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit
diese Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet, und wenn ja,
Vergleichen der augenblicklichen Fahrzeugbeschleunigung mit einem
Referenzbeschleunigungswert, um zu ermitteln, ob der Hochschaltvorgang
zulässig
ist; gekennzeichnet durch: Ermitteln der augenblicklichen Drosselklappenstellung
und der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit, Ermitteln eines
Wertes für
die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit, der in Abhängigkeit
von der augenblicklichen Drosselklappenstellung variiert, Ermitteln der
Größe einer
Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der augenblicklichen Fahrzeugge schwindigkeit
und der Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit; wenn die augenblickliche
Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als
die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit, ermitteln einer Hochschalt-Fahrzeugbeschleunigung
mit einem Wert, welcher der Geschwindigkeitsdifferenz und der augenblicklichen
Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht; wenn die augenblickliche Fahrzeugbeschleunigung
größer ist
als die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit, zulassen eines Hochschaltvorgangs;
und wenn die augenblickliche Fahrzeugbeschleunigung nicht größer ist
als die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit,
verhindern des Hochschaltens.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung steuern Hochschaltvorgänge
eines Automatikgetriebes anhand der gleichen Betriebsparameter, d.
h. Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Drosselklappenstellung,
wie es ein Fahrzeuglenker bei einem manuellen Getriebe tun würde, wenn
er entscheidet, ob er einen Gang höher schalten soll oder nicht.
Folglich gilt gemäß dem Steuerungsverfahren,
welches diese Erfindung verkörpert, das
Prinzip: Je näher
die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer zuvor festgelegten Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit
liegt, desto höher
muss die Fahrzeugbeschleunigung sein, damit ein Hochschaltvorgang erfolgen
kann. Die Häufigkeit
der Hochschaltvorgänge
wird bei einem elektronisch gesteuerten Mehrgang-Automatikgetriebe verringert. Die Größe der thermischen
Belastung von Kupplungskomponenten infolge häufiger Wechsel des Übersetzungsverhältnisses
wird verringert, so dass einem vorzeitigen Verschleiß dieser
Kupplungskomponenten entgegengewirkt wird.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft
unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ist
eine schematische Darstellung der kinematischen Anordnung des Getriebes,
das für
die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung beschaffen ist.
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2 ist
ein Kurvenschaubild eines zuvor festgelegten Hochschalt-Programms,
wobei die Fahrzeugbeschleunigung als ein Parameter dargestellt ist.
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3 ist
eine schematische Darstellung der Schaltsteuerungslogik für das Aktivieren
und Deaktivieren eines Hochschaltvorgangs des Getriebes aus 1.
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4 ist
eine Funktion in Form einer Nachschlagetabelle mit Fahrzeugbeschleunigungswerten, die
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Delta- Fahrzeuggeschwindigkeit
indexiert sind.
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5 und 6 sind schematische Darstellungen
eines Steuerungsalgorithmus für
das Aktivieren und Deaktivieren der Bypasskupplung des Drehmomentwandlers
des Getriebes aus 1.
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7 zeigt
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verknüpfte kalibrierte Zeiträume zum
Dekrementieren einer Zählung
von Drehmomentwandler-Ereignissen.
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8 zeigt
mit der augenblicklichen Zählung von
Drehmomentwandler-Ereignissen verknüpfte kalibrierte Verzögerungszeiträume.
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In der Querschnittsansicht des Getriebes
in 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 10 einen
hydrokinetischen Drehmomentwandler, und die Bezugszahl 12 bezeichnet
einen Verbundplanetengetriebeblock. Der Wandler 10 und
der Getriebeblock 12 sind im Getriebegehäuse angeordnet.
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Der Wandler 10 enthält ein Flügelrad 16,
eine Schaufelradturbine 18 und ein Leitrad 20.
Die Wandlerelemente 16, 18 und 20 bilden
in bekannter Weise einen ringförmigen
Fluidströmungspfad,
wodurch das Flügelrad-Drehmoment
hydrokinetisch so vervielfacht wird, dass ein Turbinendrehmoment
entsteht, welches über
die Turbinennabe 22 zur Turbinenwelle 24 übertragen
wird. Das Flügelrad
ist in einem Flügelradgehäuse 26 gekapselt,
das bei 28 durch die Nabe eine Antriebsplatte 30 mit
einer Motorkurbelwelle verbunden ist, wobei diese Antriebsplatte
am äußeren Umfang
des Flügelradgehäuses 26 befestigt
ist.
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Das Leitrad 20 ist an einer
Einwegbremse 32 befestigt und wird durch die stationäre Turbinenhohlvrelle 34 gestützt.
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Eine Drehmoment-Bypasskupplung, allgemein
bei 42 gezeigt, enthält
eine Kupplungsplatte 44, die so beschaffen ist, dass sie
in die benachbarte Wand des Flügelradgehäuses 26 eingreift.
sie ist mittels einer Dämpferbaugruppe 46 an
der Turbinennabe 22 befestigt. Fluid wird radial nach außen durch den
Spalt zwischen der Kupplungsplatte 44 und der benachbarten
Wand des Flügelradgehäuses verteilt, wenn
die Kupplung ausgerückt
wird. Der Wandler agiert in dem Moment als ein offener Wandler und
ist in der Lage, das Drehmoment hydrokinetisch zu vervielfachen.
Dem ringförmigen
Hohlraum des Wandlers wird kontinuierlich Fluid zugeführt, und
der so entstehende Druck betätigt
die Kupplung, indem die Kupplungsplatte 44 gegen die benachbarte
Reibfläche
des Flügelradgehäuses in
Eingriff gebracht wird. Die radial nach außen gerichtete Strömung durch den
Spalt zwischen der Platte 44 und der benachbarten Wand
des Flügelradgehäuses wird
unterbrochen, wenn die Kupplung eingerückt wird.
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Drehmoment, das an die Turbinenwelle 24 abgegeben
wird, wird über
die Turbinenwelle zur Drehmomenteingangsseite 52 der Vorwärtskupplung 54 übertragen.
Die Ausgangsseite 56 der Vorwärtskupplung 54 wird
mit dem Sonnenrad 58 des Planetengetriebeblocks 12 verbunden.
Ein Zahnkranz 60 des Getriebeblocks 12 wird über das
Drehmomentübertragungsglied 64 mit
einer Drehmomentabtriebswelle 62 verbunden. Das Sonnenrad 58 nimmt
eine erste Gruppe Planetenräder 66,
die auf einem Träger 68 gelagert
sind, in Eingriff. Die Räder 66 nehmen Mitläuferräder 70 in
Eingriff, die ebenfalls in den Zahnkranz 60 eingreifen.
Die Räder 70 greifen
in ein zweites Sonnenrad 72 ein. Die Drehmomentabgabeseite
der Rückwärtskupplung 50 ist über das Drehmomentübertragungsglied 74 mit
dem Sonnenrad 72 verbunden. Ein Bremsband 74 bildet
einen Bestandteil des Drehmomentabgabeabschnitts der Rückwärtskupplung 50.
Das Bremsband 76 für
Trommel 74 wird während
des Overdrive-Betriebes betätigt, um
das Sonnenrad 72 festzustellen.
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Der Träger 68 trägt beide
Rädergruppen 70 und 66 und
ist mit der Rückwärtsbremstrommel 78 verbunden.
Das Bremsband 80 umgibt die Bremstrommel 78 und
wird während
des Rückwärtsfahrbetriebes
betätigt.
Eine Auflaufbremse 82 stellt den Träger 68 während des
Betriebes im Übersetzungsverhältnis des
ersten Ganges fest, wenn Vorwärtsfahrtreaktionsdrehmoment
an das Gehäuse 14 abgegeben
wird.
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Der Träger 68 ist über die
Direktantriebskupplung 84 lösbar mit der Turbinenwelle 24 verbunden.
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Die Bremstrommel 74 ist
mit dem inneren Laufring einer Auflaufbremse 88 verbunden.
Der äußere Laufring 86 wird
durch die Reibungsbremse 90 zum Getriebegehäuse 14 gebremst.
Wenn die Bremse 90 betätigt
wird, so gibt die Auflaufbremse 88 aufgrund ihrer Bauweise über die
Reibungsbremse 90 während
des Betriebes im Zwischenübersetzungsverhältnis ein
Reaktionsdrehmoment an das Gehäuse
ab.
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Eine detaillierte Beschreibung der
Arbeitsweise des Getriebes von 1 ist
in US-Patentschrift 4,934,216
nachzulesen.
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1 enthält das Symbol
B1 zur Kennzeichnung des Overdrive-Bremsbandes 76, das
Symbol B2 zur Kennzeichnung des Rückwärtsbremsbandes 80,
das Symbol C1 zur Kennzeichnung der Vorwärtskupplung 54, das
Symbol C2 zur Kennzeichnung der Rückwärtskupplung 50, das
Symbol C3 zur Kennzeichnung der Direkt- und Overdrive-Kupplung 84, das
Symbol C4 zur Kennzeichnung der Auflaufbremse 82, das Symbol
C5 zur Kennzeichnung der Zwischenkupplung 90 und das Symbol
C6 zur Kennzeichnung der Auflaufbremse 88.
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Während
des Betriebes im Übersetzungsverhältnis des
ersten Gangs im Automatikfahrmodus wird die Kupplung C1 eingerückt und
die Bremse C4 angelegt. An die Turbinenwelle 24 wird Drehmoment abgegeben
und dann über
die Kupplung C1 zum Sonnenrad 58 übertragen. Der Träger 68 fungiert
als Reaktionsglied, da er durch Bremse C4 gebremst wird. Somit wird
der Zahnkranz 60 in Vorwärtsantriebsrichtung mit dem
größtem Drehzahlvervielfältigungsverhältnis angetrieben.
Wird Schubbetriebsbremsen gewünscht
(manueller Bereich), so wird Bremsband 80 angelegt, wodurch
das Reaktionsdrehmoment zum Gehäuse 14 in
Rückwärtsantriebsrichtung übertragen
wird. Durch Anlegen der Zwischenbremse C5 wird ein Hochschalten
in das zweite Übersetzungsverhältnis bewirkt.
Somit kann das Sonnenrad 72 als Reaktionspunkt fungieren,
und die Auflaufbremse C4 beginnt aufzulaufen. Durch die Bremse C5
und die Auflaufbremse C6 wird Drehmoment an das Gehäuse verteilt.
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Ein Hochschalten aus dem zweiten Übersetzungsverhältnis in
das dritte Übersetzungsverhältnis wird
bewirkt, indem die Direktantriebskupplung C3 eingerückt wird,
während
Kupplung C1 eingerückt bleibt.
Somit werden alle Elemente des Getriebeaufbaus miteinander verbunden
und drehen als einheitliches Ganzes.
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Das vierte Ülersetzungsverhältnis wird
bewirkt, indem Kupplung C1 ausgerückt und Bremsband B1 angelegt
wird. Das Sonnenrad 72 fungiert dann als Reaktionspunkt,
wenn das Eingangsdrehmoment über
die Kupplung C3 angelegt wird, wodurch der Zahnkranz 60 in
den Overdrive-Modus geht.
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Rückwärtsfahrt
wird durch Anlegen der Bandbremse 80 bewirkt, wodurch der
Träger
festgestellt wird. Das Einkuppeln der Rückwärtskupplung 50 bewirkt
eine Übertragung
von Drehmoment von der Welle 24 zum Sonnenrad 72.
Während
der Träger 68 als
Reaktionsglied. fungiert, wird der Zahnkranz 60 in Rückwärtsrichtung
angetrieben, da das Sonnenrad 72 als Drehmomenteingangselement
fungiert.
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2 zeigt
eine zuvor festgelegte Gangwechsellinie 100, welche die
Fahrzeuggeschwindigkeit VS und die relative Drosselklappenstellung TP_REL
für einen
Hochschaltvorgang vom 2. in den 3. Gang zueinander in Beziehung
setzt. Die Koordinaten der Punkte der Linie 100 sind die
augenblickliche Drosselklappenstellung und die entsprechende Fahrzeuggeschwindigkeit,
die erreicht sein muss, bevor ein Steuerungsalgorithmus einen Befehl
zum Hochschalten vom zweiten in das dritte Übersetzungsverhältnis erzeugen
kann.
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Ein kalibrierbarer Parameter, die
Hochschalt-Fahrzeugbeschleunigung, wird empirisch ermittelt, bevor
ein Gangwechselsteuerungsalgorithmus verwendet wird, um zu ermitteln,
ob ein Hochschaltvorgang gemäß der vorliegenden
Erfindung gestattet werden soll. Die Kalibrierung erfolgt am besten über Meereshöhe auf einer
geneigten Straße mit
einem im wesentlichen konstanten Gradienten von etwa sieben Prozent
bei aktiviertem Tempomat. Ein Fahrzeug, das mit einem Antriebsstrang
des zu steuernden Typs ausgestattet ist, fährt die Steigung in einem anderen
Gang als dem höchsten
Getriebegang bei konstanter Drosselklappenstellung mit zunächst etwa
96 km/h (60 mph) und mit konstanter Fahrzeugbeschleunigung hinauf.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird kontinuierlich in häufigen Intervallen
gemessen und im zeitlichen Verlauf differenziert, um die entsprechenden
augenblicklichen Beschleunigungswerte zu ermitteln.
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Während
der Kalibrierung wird für
jeden Hochschaltvorgang eine Datei erstellt, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit,
die Fahrzeugbeschleunigung, die Drosselklappenstellung, die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit,
bei der ein Hochschaltvorgang gemäß einem zuvor festgelegten Gangwechselprogramm,
das Drosselklappenstellung und Fahrzeuggeschwindigkeit zueinander
in Beziehung setzt (2),
erfolgen sollte, und die Differenz zwischen der augenblicklichen
Fahrzeuggeschwindigkeit und der Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit, wo der Hochschaltvorgang
erfolgt, umfasst. Dann wird der Zeitraum ermittelt und aufgezeichnet,
während
dem das Fahrzeug nach dem Hochschaltvorgang in dem Übersetzungsverhältnis bleibt.
Die Fahrzeugbeschleunigung wird über
einen Bereich variiert, der groß genug
ist, um die Werte zu ermitteln, die ein Hochschalten in ein Übersetzungsverhältnis veranlassen,
das für
einen Zeitraum beibehalten bleibt, der für den Fahrzeuglenker akzeptabel ist.
Wenn ein Hochschaltvorgang inakzeptabel ist, so wird der Kalibrierungstest
unter identischen Bedingungen wiederholt, mit der Ausnahme, dass
die Fahrzeugbeschleunigung unmittelbar vor einem Hochschaltvorgang
so lange erhöht
wird, bis ein Gangwechsel von hoher Qualität und in Übereinstimmung mit den Kriterien,
die nach dem Schaltvorgang vorliegen müssen, das Ergebnis ist. Die
Kalibrierung wird auf diese Weise für jedes der niedrigeren Übersetzungsverhältnisse
wiederholt, bis ein akzeptabler Hochschalt-Standard erfüllt ist.
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Die Annehmbarkeit für den Fahrzeuglenker wird
anhand einer Indexeinstufung oder Annehmbarkeitskennziffer ermittelt,
die jedem Hochschaltvorgang durch Mitglieder einer Gruppe erfahrener
Fahrer zugewiesen wird. Letztendlich erstellt diese Gruppe einen
Konsens-Einstufungsindex, der besagt, dass jeder Hochschaltvorgang
für die
kraftfahrende Öffentlichkeit
akzeptabel ist.
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Eine Datei, die Werte der Fahrzeugbeschleunigung
und die entsprechende Fahrzeuggeschwindigkeit und die Differenz
zwischen der Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit und der augenblicklichen
Fahrzeuggeschwindigkeit enthält,
wird ermittelt und vorzugsweise in einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet,
wie sie in 4 zu sehen
ist. Die Fahrzeugbeschleunigungswerte aus der Tabelle sind die bevorzugten
Werte, die den augenblicklichen relevanten Betriebszuständen entsprechen,
bei denen ein akzeptabler Hochschaltvorgang erfolgt. Diese Daten
werden wie nachstehend beschrieben abgerufen, um Hochschaltvorgänge des
Getriebes zu aktivieren oder zu deaktivieren.
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In 2 stellen
die Linien 102, 104, 106, 108 und 100,
die sich oberhalb der Linie 100 befinden, parametrische
Fahrzeugbeschleunigungswerte dar, und zwar 1,0, 0,5, 0,0, –1,0 bzw. –5,0 mph/s
(1 mph/s = 0,44 m/s2). Die Fahrzeugbeschleunigung
ist neben dem Kriterium von Linie 100 ein weiteres Kriterium, das
erfüllt
sein muss, bevor ein Steuerungsalgorithmus einen Hochschaltbefehl
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranlassen kann. Beispielsweise stellt Linie 112 eine
augenblickliche Motordrosselklappenstellung dar, und Linie 114 stellt
eine augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit dar. Ihre Überschneidung
bei 116 stellt den Zustand dar, bei dem – unter
einem herkömmlichen
Steuerungssystem – normalerweise
ein Hochschaltbefehl vom 2. in den 3. Gang gegeben werden würde, weil
Punkt 116 oberhalb der Linie 100 liegt. Doch die zusätzlichen
Steuerungskriterien der vorliegenden Erfindung verlangen außerdem,
dass das Kriterium der Fahrzeugbeschleunigung erfüllt sein
muss. Punkt 116 verlangt eine Fahrzeugbeschleunigung ungefähr in der
Mitte zwischen 0,44 m/s2 (1 mph/s), Linie 102,
und 0,22 m/s2 (0,5 mph/s), Linie 104.
Doch die augenblickliche Fahrzeugbeschleunigung von 0,22 m/s2 (0,5 mph/s) ist weniger als die erforderliche
Hochschalt-Beschleunigung.
Darum erfüllt
sie nicht das Fahrzeugbeschleunigungs-Kriterium für ein Hochschalten
vom 2. in den 3. Gang. Folglich wird kein Hochschaltbefehl gegeben.
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Sollte der Fahrzeuglenker die Öffnung der Drosselklappe
mittels Veränderung
der Gaspedalstellung verringern, während er die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit
beibehält,
so könnte
Punkt 118 anstelle von Punkt 116 den augenblicklichen
Betriebszustand darstellen. Unter den durch Punkt 118 repräsentierten
Zuständen
würde mit
der Steuerung der vorliegenden Erfindung ein Retourgang-Hochschaltvorgang
in das dritte Übersetzungsverhältnis zugelassen
werden, weil die Fahrzeugbeschleunigung, die für das Veranlassen dieses Hochschaltvorgangs
erforderlich ist, auf 0,22 m/s2 (0,5 mph/s)
abfällt – der Zustand,
der durch Linie 104 repräsentiert ist.
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Ein zweiter Betriebszustand, in 2 dargestellt, wird durch
die augenblickliche Drosselklappenstellung, Linie 120,
und die Fahrzeugbeschleunigung von 0,89 m/s2 (2
mph/s) definiert. In diesem Fall wird mit der Steuerung der vorliegenden
Erfindung ein Hochschaltvorgang in das dritte Übersetzungsverhältnis zugelassen,
weil die Fahrzeugbeschleunigung das Fahrzeugbeschleunigungskriterium übersteigt,
das bei 0,5 m/s2 (1,1 mph/s) an der Hochschalt-Linie 100 liegt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Hochschaltvorgang zugelassen, wann immer die
augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrzeuggeschwindigkeitskoordinate
am Punkt 122 übersteigt,
sofern die augenblickliche Fahrzeugbeschleunigung größer als
0,5 m/s2 (1,1 mph/s) ist.
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Aus dieser Besprechung ist zu ersehen, dass,
je näher
die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit
der Punkte auf der Linie 100 liegt, die erforderliche augenblickliche
Fahrzeugbeschleunigung um so größer sein
muss, damit ein Hochschaltvorgang zugelassen wird. Diese Technik
verringert deutlich die Zahl der Schaltvorgänge infolge übermäßiger Drosselklappenbewegungen,
wozu es in der Regel auf Straßen
mit ständiger
Berg- und Talfahrt und vielen Kurven kommt. Bei dieser Strategie
wird die relative Drosselklappenstellung für das Ermitteln der Fahrzeugbeschleunigung
genutzt, die für
einen Hochschaltvorgang erforderlich ist.
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Ein Verfahren zwar Verringerung von
Regelschwankungen bei einem Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet die Differenz zwischen der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit
und einer Geschwindigkeit, bei der ein Hochschaltvorgang zum nächsthöheren Übersetzungsverhältnis stattfinden
sollte. Diese Differenz dient als Kriterium zur Ermittlung der augenblicklichen
Fahrzeugbeschleunigung, die erforder lich ist, um einen Hochschaltvorgang
zum nächsthöheren Übersetzungsverhältnis zuzulassen.
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Es wird ein Gangwechselprogrammierungsalgorithmus
zum Ermitteln, ob ein Hochschaltvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung
deaktiviert oder aktiviert werden soll, vor einem Gangwechselsteuerungsalgorithmus
ausgeführt,
der den Ergebniswert erhält,
welcher von Gangwechselprogrammierungsalgorithmus errechnet wurde.
Nach Ausführung
der Gangwechselsteuerungslogik kann ein Hochschaltbefehl ergehen,
aber nur, wenn der Hochschaltvorgang zuvor aktiviert wurde.
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Ein Verfahren, das diese Erfindung
verwendet, wird als nächstes
unter Bezug auf 3 beschrieben.
Die Gangwechselprogrammierung beginnt bei Schritt 124,
woraufhin bei 126 anhand der augenblicklichen Drosselklappenstellung
eine Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird, vorzugsweise
von einem Gangwechselprogramm wie beispielsweise Linie 100 für einen
Hochschaltvorgang aus einem augenblicklichen Übersetzungsverhältnis heraus.
Bei 128 passiert die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit
einen Filter, der mit rollendem Durchschnitt nach erster Ordnung
filtert, indem ein gewichteter Durchschnitt der Fahrzeuggeschwindigkeit
gebildet wird, beispielsweise durch Addieren von 0,60-mal die augenblickliche
Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit und 0,40-mal die unmittelbar
vorangegangene Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Bei 130 wird die Differenz
zwischen der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit und der augenblicklichen
Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Bei 132 wird
ein Vergleich vorgenommen, um zu ermitteln, ob die augenblickliche
Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist
als die augenblickliche Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn
der Vergleich bei 132 zu dem Ergebnis kommt, dass dies der
Fall ist, so geht die Steuerung sofort zu 134 über. Wenn
der Vergleich bei 132 zu dem Ergebnis kommt, dass dies
nicht: der Fall ist, so wird die bei 130 ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz
bei 142 gleich null gesetzt, und die Steuerung geht anschließend zu 134 über. Der
Gangwechselsteuerungsalgorithmus endet bei 144. Bei 134 wird
ein kalibrierter Parameter, nämlich
die Hochschalt-Fahrzeugbeschleunigung, aus einer Tabelle wie der
aus 4 erzeugt, deren
Inhalt entsprechend der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit
und der bei 130 ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz
indexiert wird.
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Die Fahrzeuggeschwindigkeit-Hochschaltkurve 100 wird
anhand der augenblicklichen Drosselklappenstellung ermittelt. Bei 128 passiert
die Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit einen Filter, der vorzugsweise
mit rollendem Durchschnitt nach erster Ordnung filtert, beispielsweise
durch Errechnen eines gewichteten Durchschnitts der jüngsten Fahrzeuggeschwindigkeit,
die mit 0,60 multipliziert werden kann, und der unmittelbar vorangegangenen Hochschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit,
die mit 0,40 multipliziert werden kann.
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Bei 136 erfolgt ein Vergleich,
um zu ermitteln, ob die tatsächliche
Fahrzeugbeschleunigung größer ist
als der aus der Tabelle entnommene Hochschalt-Fahrzeugbeschleunigungswert.
Wenn der Vergleich ergibt, dass dies der Fall ist, so wird bei 138 ein
Signal erzeugt, wie beispielsweise das Setzen oder Rücksetzen
einer Hochschalt-Markierung, welches von dem hier beschriebenen
Gangwechselsteuerungsalgorithmus zu einem Gangwechselprogrammierungsalgorithmus
weitergegeben wird. Wenn dann die Bedingungen für das Befehlen eines Hochschaltvorgangs
vorliegen, so erfolgt als Reaktion auf den Befehl ein Hochschaltvorgang.
Wenn aber der Vergleich bei 136 ergibt, dass dies nicht
der Fall ist, so deaktiviert der Gangwechselsteuerungsalgorithmus
das Hochschalten bei 140 durch Setzen oder Rücksetzen
einer Markierung, um anzuzeigen, dass ein Hochschalten in das nächste Übersetzungsverhältnis erfolgen
sollte.
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Als nächstes wird anhand von 5 und 6 ein Steuerungsalgorithmus zur Vermeidung übermäßiger Aktivität der Drehmomentwandler-Bypasskupplung
besprochen. Bei 152 erfolgt eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob die
in einem Verzögerungszähler gespeicherte
Zählzahl
der Bypasskupplungs-Wiederverriegelungen gleich Null ist. Wenn diese Überprüfung ergibt,
dass dies der Fall ist, so wird bei Schritt 154 ein Zählerdekrementierungs-Timer
gelöscht,
d. h. auf Null gesetzt. Der Zählerdekrementierungs-Timer
zählt die
Zeit seit der letzten Wiederverriegelung der Kupplung. Wenn der
Vergleich bei 152 ergibt, dass dies nicht der Fall ist,
so geht die Steuerung an Schritt 156 über, wo eine Abfrage erfolgt,
um zu ermitteln, ob sich zwischen der unmittelbar vorangegangenen
Ausführung
dieses Steuerungsalgorithmus und seiner augenblicklichen Ausführung eine Änderung
von einem Betriebszustand, in dem die Wandler-Bypasskupplung verriegelt
sein soll, zu einem Zustand, in dem die Wandler-Bypasskupplung nicht
verriegelt sein soll, vollzogen hat. Wenn die Überprüfung bei 156 ergibt,
dass dies der Fall ist, so geht die Steuerung an 158 über, um
zu ermitteln, ob der Verzögerungszähler weniger
als einen Maximalwert enthält,
bei dem es sich um einen kalibrierbaren Parameter der Maximalzählzahl der
Verriegelungsereignisse der Drehmomentwandler-Bypasskupplung handelt.
Der Maximalwert beträgt
vorzugsweise 50 solcher Ereignisse.
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Wenn die Überprüfung bei 158 ergibt,
dass dies der Fall ist, so wird der Wandler-Ereigniszähler bei 160 um eine
Zählzahl
inkrementiert, und die Steuerung geht an 162 über.
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Wenn die Überprüfung bei Schritt 156 ergibt, dass
dies nicht der Fall ist, so geht die Steuerung sofort geht an 162 über. Analog
geht, wenn die Überprüfung bei 158 ergibt,
dass dies nicht der Fall ist, die Steuerung an 162 über.
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7 zeigt
Daten, die in einem Timer zum Dekrementieren des Zählers anhand
der Fahrzeuggeschwindigkeit enthalten sind, wobei es sich um den Timer-Verzögerungszeitraum,
einen kalibrierbaren Parameter, handelt. Die linke Spalte in 7 zeigt die augenblickliche
Fahrzeuggeschwindigkeit, und die rechte Spalte zeigt die entsprechenden
Verzögerungszeiträume, ausgedrückt in Sekunden.
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Bei 162 erfolgt eine Überprüfung, um
zu ermitteln, ob der augenblickliche Zeit-Wert im Zählerdekrementierungs-Timer
größer ist
als die Schwellenverzögerungszeit,
die der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, welche
aus dem Timer von 7 ermittelt
wurde. Wenn dieser Vergleich ergibt, dass dies der Fall ist, so
erfolgt bei 164 eine Überprüfung, um
zu ermitteln, ob die Zählzahl
im Verzögerungszähler größer als
Null ist. Wenn. die Überprüfung bei 164 ergibt,
dass dies der Fall ist, so wird der Zähler bei 166 um eine
Zählzahl
dekrementiert, und der Dekrementierungs-Timer wird gelöscht. Wenn
bei 162 oder bei 164 festgestellt wird, dass dies
nicht der Fall ist, oder bei Ausführung von 166, endet
dieser Abschnitt der Steuerung.
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Die Bypasskupplungssteuerung beginnt
bei 168, wo eine Überprüfung erfolgt,
um zu ermitteln, ob die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit
geringer ist als die Mindest-Fahrzeuggeschwindigkeit,
vorzugsweise etwa 30 mph, die erforderlich ist, um die Ausgabe dieses
Steuerungsalgorithmus zu aktivieren und so die Funktion der Drehmomentwandler-Bypasskupplung
auszulösen.
Außerdem
erfolgt bei 170 eine Überprüfung, um
zu ermitteln, ob die Getriebefluidtemperatur hoch ist, bei 172,
um zu ermitteln, ob das Getriebe in einem Störungsverriegelungsmodus arbeitet,
und bei 174, um zu ermitteln, ob das Getriebe sich in einem
Verriegelungstestmodus befindet. Wenn jede der Überprüfungen 168, 170, 172 und 174 ergibt,
dass dies nicht der Fall ist, so geht die Steuerung an 176 über, wo
eine Überprüfung erfolgt,
um zu ermitteln, ob die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit
geringer ist als eine Mindest-Fahrzeuggeschwindigkeit, wo der Drehmomentwandler-Ereigniszähler die
aktuelle Zählzahl
unverändert
beibehält oder
einfriert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der die Zählzahl im
Ereigniszähler
unverändert
beibehalten bleibt, ist ein kalibrierbarer Parameter, vorzugsweise
etwa 35 mph.
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Wenn jede der Überprüfungen 168–176 ergibt,
dass dies nicht der Fall ist, so wird bei 178 die Zählzahl des
Verzögerungszählers gemäß der Steuerung
aktualisiert, die anhand von 5 beschrieben wurde,
und die Steuerung geht an 182 über.
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8 zeigt
eine Funktion für
das Verzögern der
Bypasskupplungsverriegelung. Die Funktion ist anhand der Zahl der
Ereignisse der Drehmomentwandler-Kupplungsverriegelung indexiert,
die im Verzögerungszähler gespeichert
sind. Die Ausgabezeiträume
sind kalibrierbare Parameter, die zu der augenblicklichen Größe des Zählers in
Beziehung gesetzt werden, was durch die linke Spalte in 8 dargestellt ist. Wenn beispielsweise
die Zählzahl
im Verzögerungszähler 20 ist,
so ist der Verzögerungszeitraum,
bevor eine Bypasskupplungsverriegelung aktiviert werden kann, 60
Sekunden ab dem Eintritt des letzten Ereignisses. Vorzugsweise verändert die
erste Wiederverriegelung der Wandler-Bypasskupplung nach einem Gangwechsel – sei es
ein Hochschalten oder Herunterschalten – nicht die Zählzahl des
Verzögerungszählers.
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Der Verzögerungszeitraum wird bei 182 ermittelt.
Dann erfolgt bei 184 eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob der
Verzögerungszeitraum
abgelaufen ist. Wenn der Verzögerungszeitraum
abgelaufen ist, so wird bei 186 die Verriegelung der Drehmomentwandler-Bypasskupplung
aktiviert, vorzugsweise durch Setzen einer entsprechenden Markierung.
Die Ausführung
des Steuerungsalgorithmus endet bei 188. Wenn jedoch der
Verzögerungszeitraum
noch nicht abgelaufen ist, so erfolgen bei 190 Überprüfungen,
um erneut zu ermitteln, ob die Getriebefluidtemperatur hinreichend
hoch ist und ob das Getriebe im Störungsverriegelungsmodus arbeitet.
Wenn diese beiden Zustände
vorliegen, so wird bei 186 die Verriegelung der Bypasskupplung
aktiviert. Wenn jedoch einer der beiden Zustände nicht vorliegt, so wird
bei 192 eine Verriegelung der Drehmomentwandler-Bypasskupplung
deaktiviert, indem eine entsprechende Markierung gesetzt wird. Die
aktuelle Ausführung des
Steuerungsalgorithmus endet bei 188.