WO1994004852A2 - Verfahren zum steuern eines drehmomenten-übertragungssystems - Google Patents

Verfahren zum steuern eines drehmomenten-übertragungssystems Download PDF

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Thomas Pfund
Klaus Herzog
Anton Rink
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Luk Getriebe-Systeme Gmbh
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    • F16H59/72Inputs being a function of gearing status dependent on oil characteristics, e.g. temperature, viscosity

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a torque transmission system that is operatively connected to the output of a drive unit, for example an internal combustion engine and via an output shaft with an automatic transmission, which has a flow converter and a friction clutch parallel to it, a measured value recording system and one has a central computer unit, wherein the force applied to the friction clutch and thus the torque that can be transmitted by it can be specifically changed in cooperation with the central computer unit.
  • a drive unit for example an internal combustion engine and via an output shaft with an automatic transmission
  • an automatic transmission which has a flow converter and a friction clutch parallel to it, a measured value recording system and one has a central computer unit, wherein the force applied to the friction clutch and thus the torque that can be transmitted by it can be specifically changed in cooperation with the central computer unit.
  • the invention relates to a lock-up clutch for the flow converter of such a torque transmission system, the flow converter having a pump wheel, a turbine wheel, a stator wheel and a converter cover which is centered on the axis of rotation and is connected in a rotationally fixed manner to the pump wheel and encloses the turbine wheel a central annular piston arranged between the converter cover and the turbine wheel is provided radially on the outside with a conical clutch friction surface and on the radially inside has a sealing hub received on a counter-sealing hub which is connected to the turbine wheel in a rotationally fixed manner.
  • Methods for controlling torque transmission systems in which the torque to be transmitted by the friction clutch, which is arranged in parallel to a converter and bridging the latter, are set by specifically adjusting the differential pressure between the pressure chambers.
  • DE-OS 31 30 871 a control method is described in connection with a torque transmission system of the type specified above, in which the slip values occurring between input and output are measured, compared with specified slip setpoints and any differences that are found are counteracted. The latter is done in such a way that the difference between the fluid pressurizations of the two pressure chambers of a friction clutch is changed. It is therefore a control procedure based on the classic slip control.
  • a reduction in the torque on the part of the drive machine results in a reduction in the slip in the torque transmission system.
  • the torque transmitted by the friction clutch must be withdrawn.
  • the dynamics of a control system are limited by system-related delay and dead times, so that a minimum slip speed is necessary, which experience has shown that it cannot be less than 50 rpm.
  • a time-optimized controller will try to counteract the slip increase by increasing the force applied to the friction clutch, which at the end of the shift leads to the friction clutch sticking and thus to a transmission of the torque uniformity of the drive unit to the rest of the drive train.
  • a control method for a torque transmission system of the aforementioned type is also known from DE-PS 37 12 223, in which the clutch engagement force is controlled in a predetermined driving speed range depending on the degree of throttle opening so that a slip between the input and output can occur.
  • this is a control system which, depending on the degree of throttle valve opening, anticipatively sets a force application to the friction clutch, in which the slip between the input and output of the torque transmission system is set as a function of this force application.
  • Friction clutches for bridging the hydrodynamic flow converter of such torque transmission systems are also generally known.
  • the friction radius depends on the pressurization and, due to the low rigidity, a uniform pressure distribution over the entire friction lining cannot be guaranteed.
  • the torque that can be transmitted by the friction clutch is directly dependent on the friction radius, which, in conjunction with the oil pressure available in the automatic transmission, requires a minimal radial installation space.
  • a converter lock-up clutch of the type described above requires a larger axial installation space, which is not available in many vehicle transmissions, especially if elastic damping means are to be arranged over a large radius in the piston damper unit. These mechanical damping means are necessary in order to ensure optimum vibration isolation even in the case of very high vibration excitation on the part of the drive machine, even at low slip speeds.
  • Another object of the invention is to provide an improved lock-up clutch of the aforementioned type and purpose.
  • the object on which the invention is based with regard to the control method is achieved in that, in the control method according to the preamble of patent claim 1, the torque to be transmitted by the friction clutch is determined as a function of the torque of the drive unit and the force required to transmit the predetermined clutch torque Friction clutch is calculated and adjusted adaptively, with a minimum slip between the input and output of the torque transmission system depending on the magnitude of the calculated clutch torque, and deviations from the ideal state are compensated for in the long term by corrections.
  • the invention is that the input torque is divided into a hydraulic component to be transmitted by the converter and a mechanical component to be transmitted by the friction clutch.
  • the lock-up clutch is subjected to variable force, which is controlled by an intelligent control system so that there is an optimal distribution of torque converter and lock-up torque for the respective driving situation.
  • the torque to be transmitted by the friction clutch can expediently be dependent on the torque of the drive unit according to the torque equation
  • the control method according to the invention is thus characterized by good vibration isolation with small slip, better responses in the drive train during switching operations and load change operations, as well as larger acceleration reserves, but also enables smaller and / or flatter torque converters, which is what motor vehicles with front-wheel drive and transversely installed engine engines of Meaning is. Finally, there is a consumption advantage that should not be underestimated, since in the method according to the invention the converter is bridged in all gears by the friction clutch.
  • the torque distribution factor k ⁇ of the torque relationship specified in claim 2 can be one of the output speed, the speed of the drive unit alone, both the speed and the torque of the drive unit or also a both of the output speed and the torque of the Drive unit dependent value is.
  • the speed of the prime mover is therefore also an important indicator for the factor k ⁇ , either alone or in conjunction with that emitted by the prime mover Torque.
  • the friction clutch can be operated with fluid pressure and is designed such that two separate pressure chambers are formed between the friction clutch and the converter cover or between the friction clutch and the rest of the converter housing a differential pressure existing between these pressure chambers determines the torque transmitted by the friction clutch.
  • its operating state in a transmission system with an internal combustion engine as the drive unit, its operating state can be determined as a function of the engine speed and the throttle valve angle, as a function of the engine speed and of the intake manifold vacuum or as a function of the engine speed and injection time.
  • the engine speed always serves as an indicator of the operating state in conjunction with a further variable, such as the throttle valve angle, the intake manifold vacuum or the injection time.
  • the parameter can be used to excite vibrations of different frequencies due to an excessive amount of the jerk or the friction clutch sticks.
  • a sensible development of the invention provides that the setting of a newly calculated amount, which differs from the previous one, of a parameter influencing the distribution of the torque to be transmitted between the converter and friction clutch, preferably the differential pressure, is delayed after a function as a function of time.
  • Distribution of the torque to be transmitted between the converter and the friction clutch influencing parameter can also be delayed according to a function depending on the differential speed between the input and output of the torque transmission system.
  • the desired differential pressure on the friction clutch can be adjusted with the aid of a PI or PID controller, the controlled system being dependent on the torque required to be transmitted by the friction clutch Differential pressure at the friction clutch to the resulting differential pressure can not be clearly described analytically.
  • the desired differential pressure can also be set on the friction clutch by taking and adjusting a pressure-proportional signal, such as a valve current, from a characteristic curve, the differences occurring between the setpoint and actual pressure being compensated for by means of an I-feedback.
  • a pressure-proportional signal such as a valve current
  • the desired differential pressure on the friction clutch can also be set in such a way that a signal proportional to the desired differential pressure, such as a current or duty cycle, is calculated and with the aid of a PI-I or
  • PID controller is regulated.
  • Another important variant of the method provides that deviations of the torque actually transmitted by the friction clutch from the desired torque are determined by measuring the slip that occurs between the input and output of the torque transmission system and comparing it with target values. Such deviations can also be determined, according to another development, by the fact that the torque transmitted by the torque converter is out its characteristics are calculated and the actual torque distribution between the converter and the friction clutch is checked.
  • deviations of the torque actually transmitted by the friction clutch from the desired torque can also occur on multiplicative errors, on errors additive to engine torque, on errors additive on clutch torque, on multiplicative and additive errors on engine torque, on multiplicative and additive to clutch torque incoming errors or to multiplicative and additive incoming errors to both the engine torque and the clutch torque and such errors are compensated with a time constant of several seconds in order to achieve only an adaptive character of the control.
  • a further variant of the method is characterized in that when the driver signals a request for acceleration, which is preferably noticeable by the rate of change of the throttle valve angle, the slip in the torque transmission system is increased by reducing the k ⁇ factor and, as a result, the torque increase offered by the converter as additional torque reserve can be used.
  • the slip in the torque transmission system in all gears is determined by the friction clutch, as a result of which the efficiency of the power transmission through the converter takes a back seat and permits a converter design with regard to a high stall speed speed and a wide converter range .
  • the available torque reserve can thus be significantly increased if the slip in the torque transmission system is specifically increased.
  • a fluid pressure clutch with a pump wheel, a turbine wheel, a stator wheel and a converter cover that is central to the axis of rotation, non-rotatably connected to the pump wheel and enclosing the turbine wheel, in which a between the converter cover and the turbine wheel Centric annular piston arranged radially on the outside as a conical clutch friction disc is formed, as described in more detail below.
  • the annular piston can have a sealing hub received radially on the inside on a counter-sealing hub which is non-rotatably connected to the turbine wheel.
  • a further basic idea of the invention relates to a method for controlling a torque transmission system which is operatively connected to the output of a drive unit, for example an internal combustion engine and is in drive connection via an output shaft to an automatic transmission, which has a flow converter and a friction clutch which can be actuated in parallel with the flow pressure medium has two pressure chambers arranged between a turbine wheel of the converter and a converter cover and designed in such a way that a differential pressure existing between these pressure chambers determines the torque that can be transmitted by the friction clutch, which furthermore, with a measured value recording system, a central computer unit and a specific change in cooperation with the computer unit of the differential pressure between the two pressure chambers and thus the hydraulic system which transmits the torque which can be transmitted by the friction clutch.
  • DE-OS 31 30 871 a control method is described in connection with a torque transmission system of the type specified above, in which the slip values occurring between input and output are measured, compared with specified slip setpoints and any differences that are found are counteracted. The latter is done in such a way that the difference between the fluid pressurizations of the two pressure chambers of a friction clutch is changed. It is therefore a control procedure based on the classic slip control.
  • Slip control systems of this type in which the difference between the output speed of a drive machine and the input speed of a transmission downstream of the torque transmission system or a value corresponding to this speed difference are measured, compared with target values and counteracted a possible deviation of the actual from the target values have proven to be not entirely satisfactory.
  • the speed difference changes during shifting due to torque changes.
  • the speed control takes place so late that undesired overshoots can occur on the output side or in the transmission torque.
  • the friction clutch bridging the converter sticks. Accordingly, the friction clutch must be opened during switching operations become.
  • the slip control tries to keep the speed difference between the output speed of the drive machine and the input speed of the transmission at the setpoint value during shifting operations, so it works against the transmission downstream of the torque transmission system.
  • Another inventive basic concept relates to a method for controlling a torque transmission system that is operatively connected to the output of a drive unit, for example an internal combustion engine, and that is connected to an automatic transmission via an output shaft Flow converter and a friction clutch arranged in parallel, a measured value recording system and a central computer unit, the force applied to the friction clutch and thus the torque transmitted by the same can be specifically changed in cooperation with the central computer unit, the torque to be transmitted by the friction clutch depending on the operating state of the drive unit according to the moment equation
  • M Kupphm ⁇ k j X kko ⁇ .
  • X with k j 1 ⁇ as the torque distribution factor and k to ⁇ as the correction factor, and the force application of the friction clutch required for the transmission of the predetermined clutch torque is calculated and set, the slip between the input and output of the torque transmission system depending on the size of the over the entire operating range of the drive train constant torque distribution factor k ,. independently and the correction factor m compensates for deviations of each special drive train from the ideal state.
  • the object on which the invention is based can also be achieved by a method for controlling a torque transmission system which is operatively connected to the output of a drive unit, for example an internal combustion engine, and which is in drive connection via an output shaft to an automatic transmission and which has a flow converter and a parallel arranged to it Friction clutch, has a measured value recording system and a central computer unit, the application of force to the friction clutch and thus the torque transmitted by the same can be specifically changed in cooperation with the central computer unit, the torque to be transmitted by the friction clutch depending on the operating state of the drive unit after Moment equation
  • M Kup pi ung K.
  • X j -orr MAntri j fc jj ggregrt with IJ, K n « as the moment distribution factor and k ⁇ as the correction factor
  • Another possible solution to the problem consists in a method for controlling a torque transmission system that is operatively connected to the output of a drive unit, for example an internal combustion engine, and is connected to the drive via an output shaft with an automatic transmission, which has a flow converter and a friction clutch arranged in parallel with it, a measured value recording system and a central computer unit, the force applied to the friction clutch and thus the torque transmitted by the same can be specifically changed in cooperation with the central computer unit, the torque to be transmitted by the friction clutch depending on the operating state of the drive unit after the torque equation
  • the invention is that the input torque is divided into a hydraulic component to be transmitted by the converter and a mechanical component to be transmitted by the friction clutch.
  • the lock-up clutch is subjected to variable force, which is controlled by an intelligent control system so that the torque converter and lock-up torque are optimally divided for the respective driving situation.
  • the friction clutch is fluid pressure-operated and is designed such that two separate pressure chambers are formed between the friction clutch and converter cover or between the friction clutch and the rest of the converter housing and that a differential pressure existing between these pressure chambers determines the torque transmitted by the friction clutch.
  • Characteristic of the control method according to the invention is thus that can be used in all operating areas with slipping friction clutch and Friction clutch is not controlled depending on slip, but torque-dependent. The slip then sets itself up and a slow slip control is subordinated to correct the transmission torque. During switching operations, the friction clutch bridging the converter is not opened, but continues to be controlled depending on the torque. An increasing friction characteristic is helpful for torque control, the friction coefficient expediently increasing with increasing slip and the static friction coefficient being smaller than the sliding friction coefficient.
  • a slip value of the friction clutch bridging the converter results which is determined by specifying the factors k. and k t o ⁇ . can be kept low.
  • the factor In certain areas, such as low speed and high load (there are many internal combustion engines showing a weakness in torque), the factor must be selected so that the torque to be transmitted by the friction clutch is so low that a higher differential speed is obtained.
  • an increase in the output torque is then achieved in the particularly important operating areas, which simulates a higher torque of the drive unit.
  • the control method according to the invention is thus characterized by good vibration isolation with small slip, better responses in the drive train during switching operations and load change operations, and greater acceleration reserves, but also enables smaller and / or flatter torque converters, which is the case with motor vehicles with front-wheel drive and transversely installed internal combustion engines Meaning is. Finally, there is a consumption advantage that should not be underestimated, since in the method according to the invention the converter is bridged in all gears by the friction clutch.
  • its operating state in a transmission system with a combustion engine as the drive unit, its operating state can be determined as a function of the engine speed and the throttle valve angle, as a function of the engine speed and of the intake manifold vacuum or as a function of the engine speed and injection time.
  • the engine speed in always serves as an indicator of the operating state Connection with another variable, such as the throttle valve angle, the intake manifold vacuum or the injection time.
  • the factor k. the torque relationship specified in claim 1 is a constant value over the entire operating range of the drive train, dependent on the speed of the drive unit alone or on both the speed and the torque of the drive unit. Also for the factor k. niithin the speed of the prime mover is an important indicator, either alone or in connection with the torque output by the drive unit.
  • the control method according to the invention can also be characterized in that a torque which is determined in the central computer unit as a function of a change in torque in the drive train and which is to be transmitted by the friction clutch and which differs from the instantaneous torque is set by predetermining the after a sampling interval At a point in time t + desired value of any parameter X which determines the torque transmitted by the friction clutch according to a function which excludes undesirable events, such as sticking of the friction clutch, by calculating the value required to achieve the desired value of the parameter X after a time interval .DELTA.t required gradient .DELTA.X, by setting the calculated gradient .DELTA.X by means of the hydraulic system and repeating the above sequence of steps until a target value X ⁇ is reached.
  • the method according to this embodiment can be characterized by a proportionality control, in which the differential pressure ⁇ P between the pressure chambers of the clutch is predetermined as a parameter according to the relationship
  • one in the central computer unit can also be used as a function of one Torque change in the drive train determined new value of the torque transmitted by the friction clutch can be set by calculating the gradient ⁇ X of any parameter X which determines the torque transmitted by the friction clutch according to a function which excludes undesired events, such as, for example, the brief adhesion of the friction clutch, by setting the desired gradient ⁇ X by means of the hydraulic system and by repeating the sequence of steps until the required setpoint X ⁇ u is reached.
  • the gradient of the pressure difference ⁇ P between the pressure chambers of the clutch can be calculated as a parameter according to the relationship
  • ⁇ P C, x ( ⁇ P ⁇ - ⁇ PJ
  • ⁇ P C, x ( ⁇ P ⁇ - ⁇ P (see also Figure 10).
  • the gain factor determines how quickly a deviation between AP ⁇ u and
  • Ci 1 equals a setpoint jump, since the entire deviation between setpoint and start value ( ⁇ Ps ,,,,, AP ⁇ in FIG. 10) would have to be carried out in a time interval. These two limit values are therefore only of theoretical value.
  • the range 0 ⁇ C x ⁇ 1 is important. It influences how quickly a deviation between the setpoint and actual value occurs. The lower the C, the longer the adjustment takes.
  • a still further variant of the method provides that the correction factor k ⁇ compensates for deviations of each special drive train from the ideal state by preferably measuring the slip occurring in a fixed, quasi-stationary operating range and with target slip values which guarantee optimum vibration isolation with the highest possible fuel economy, compared and the factor k ⁇ is compared if there is a deviation between the target and actual slip values.
  • a further variant of the method is characterized in that when signaling an acceleration request from the driver, which is preferably noticeable by the rate of change of the throttle valve angle, by reducing one of the factors k. or k ⁇ the slip in the torque transmission system is increased and the torque increase offered by the converter can thus be used as an additional torque reserve.
  • the slip in the torque transmission system is preferably determined in all gears by the friction clutch, as a result of which the efficiency of the power transmission through the converter takes a back seat and a converter design with regard to the widest possible range Conversion range allowed, with which the available torque reserve can be increased significantly with a specific increase in the slip in the torque transmission system.
  • a further fundamental idea of the invention relates to a torque transmission system for the drive train of a vehicle equipped with a gear change transmission, in particular a motor vehicle with internal combustion engine drive, with a flow converter which is in drive connection with a drive unit of the vehicle and via an output shaft with a downstream automatic transmission is operatively connected, with a friction clutch arranged parallel to the hydrodynamic converter, which can be actuated by fluid pressure medium and each has a pressure chamber arranged between a turbine wheel of the converter and an annular piston operatively connected to a friction disk on the one hand and between the latter and a converter cover on the other, which are designed in this way that a differential pressure existing between these pressure chambers determines the torque that can be transmitted by the friction clutch, with a data acquisition system, a central computer unit and, in cooperation with the computer unit, a specific change in the differential pressure between the two pressure chambers and thus in the hydraulic system that transmits the torque that can be transmitted by the friction clutch.
  • Torque transmission systems in which the torque to be transmitted by the latter is set by specifically adjusting the differential pressure between the pressure chambers of a friction clutch arranged in parallel with and bridging the latter are known.
  • a torque transmission system of the type specified above is also known from US Pat. No. 4,577,737, in which the torque transmission is measured directly by a hydrodynamic converter by means of a torque sensor and the torque transmission is determined as a function of the operating state of the drive machine. The end of the friction clutch bridging the converter is adjusted so that the required torque transmission is ensured.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved torque transmission system in such a way that in the interest of acceleration reserves in the medium and also in the higher speed range an effective torque increase is achieved and that the fuel consumption can be reduced.
  • the torque converter used in connection with the invention has a smaller capacity factor than the torque converters previously used for this internal combustion engine. So that means that with a given by the Brennl raft machine torque curve, the brake speed of the torque converter according to the invention is higher than in a conventional converter.
  • Fixed brake speed is to be understood as the speed at which the course of the torque absorbed by the turbine wheel intersects with the torque characteristic of the internal combustion engine. In order to determine this speed, the turbine wheel is blocked and the pump wheel is driven by the internal combustion engine.
  • the parking brake speed is in the order of 1800 to 3000 revolutions per minute.
  • this fixed brake speed can also be shifted into the range above 3000 revolutions per minute.
  • the converter is thus designed to be “soft” and can also have a much wider secondary characteristic map.
  • the additionally usable area of the secondary characteristic map of the converter designed according to the invention is predominantly only approached in the case of unsteady states.
  • the amount of heat generated during this time is no higher than that of conventional systems and is therefore not critical.
  • Proven useful if the torque generated in the torque transmission system by means of the computer unit extrapolates the heat generated during driving and the actual heat balance thus created is compared with the design-related allowable heat quantity.
  • the oil temperature is also measured so that the current temperature level can be used in the calculation.
  • This measure detects a disproportionately high amount of heat in good time and thus creates the conditions for a reduction in the amount of heat. If the thermal load on the entire system becomes too great, the slip is reduced. If the load on the friction surface becomes too large, the slip is changed depending on the driver's request: if the driver wants to accelerate and conversion can still be offered, the lock-up torque is reduced and thus the slip is increased. Otherwise, the lock-up moment is increased and thus the slip is reduced.
  • a damper unit which is effective between the turbine of the converter and the friction disk of the lock-up clutch is preferably designed for the part-load range in which a complete converter bridging can be considered. This enables much better damping of torsional vibrations than with conventional dampers that are designed for full load. In the remaining area, the isolation of high-frequency vibrations is guaranteed via the slip.
  • a further basic idea of the invention relates, as already mentioned, to a lock-up clutch for a hydrodynamic flow converter with a pump wheel, a turbine wheel, a stator wheel and one that is central to the axis of rotation, rotatable with.
  • the converter cover connected to the pump wheel and enclosing the turbine wheel, whereby according to a further independent or in combination with at least one further feature on which the present application is based, invention feature that is provided between the converter cover and the turbine wheel, the central annular piston arranged radially on the outside with a conical clutch friction surface is.
  • the annular piston can have a sealing hub received radially on the inside on a counter-sealing hub that is non-rotatably connected to the turbine wheel, and at least one annular damper element of a damper unit can be accommodated in the circumferential direction between a damper drive part that is non-rotatably connected to the annular piston and a damper output part that is non-rotatably connected to the turbine wheel.
  • the damper unit can comprise a damper with torsionally resilient means, which are designed in a ring shape and are arranged on the side of the annular piston facing the converter cover between its hub part and the friction surface interacting with a correspondingly conically designed counter-friction surface of the converter cover.
  • a lock-up clutch of the aforementioned type with cones opening towards the side facing away from the turbine wheel has a particularly small axial length and also enables the arrangement of a spring damper with large angles of rotation, since the annular damper element is located between the radially outer region of the turbine wheel and the one with a friction surface provided clutch friction disc of the annular piston can be arranged. This leads to an enlargement of the gusset between the peripheral area of the turbine wheel and the clutch friction disc of the annular piston and thus to improved installation options for the intestinal unit.
  • the interacting friction surfaces of the annular piston and converter cover are designed as cones opening towards the turbine wheel. This design also ensures the power amplification typical of conical couplings and the particularly rigid design of the ring piston.
  • a structurally sensible embodiment provides that the damper output part is non-rotatably connected to the turbine wheel in its radially outer region, on which the damper element is supported on the output side, while the drive-side support mediates a damper drive part which is non-rotatably connected to the annular piston.
  • This damper output part can expediently be a ring part welded to the turbine wheel with driver fingers projecting in the direction of the friction disk of the ring piston.
  • the damper drive part is preferably designed in the form of a leaf spring, non-rotatably connected to the annular piston and provided with arms projecting on the side of the clutch friction disk pointing towards the turbine wheel of the torque converter and encompassing the damper spring elements, as well as at one end end supporting drivers.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a torque transmission system with a flow converter and one arranged in parallel and the
  • FIG. 2 shows a half-sectional view of the torque transmission system corresponding to the schematic representation in FIG. 1 with a converter and a lock-up clutch and with a diagram of the associated pressure media control
  • Fig. 3 in a graph the division of the engine torque into one of the Torque converter and a torque to be transmitted by the lock-up clutch as a function of the slip occurring on the converter and the friction clutch to bridge it,
  • Fig. 4 shows the engine speed and the differential speed on the converter as a function of the time when accelerating a motor vehicle with a switching operation with torque-controlled converter lockup according to the invention.
  • FIG. 5 corresponds to FIG. 4, the output torque over time when accelerating a vehicle with a switching operation with torque-controlled
  • FIG. 6 is a view as in FIG. 4, the speed behavior during acceleration and with slip-controlled converter lock-up,
  • FIGS. 4 and 6 is a view as in FIGS. 4 and 6 shows the speed behavior when accelerating with the gearbox open during a shift and after
  • Fig. 9 corresponding to Fig. 8 in a view as in Figs. 5 and 6, the output torque over time when accelerating with open during a shift and closed after the shift
  • FIG. 10 is a graph illustrating the course of the pressure difference effective at the lock-up clutch as a function of time, for determining in advance the value of the pressure difference desired after a sampling interval,
  • 11 shows a torque transmission system with a friction clutch bridging a hydrodynamic converter
  • 12 shows a diagram of the division of the engine torque into a torque to be transmitted by the torque converter and a torque to be transmitted by the lock-up clutch as a function of the slip occurring on the converter and the friction clutch that bridges it
  • Fig. 15 shows the output map of a "hard” designed in a conventional manner
  • Fig. 16 in a view as in Fig. 15, the primary map of a "soft" designed
  • FIG. 19 shows in a view like FIG. 17 the output characteristic map of the converter designed soft according to FIG. 18.
  • the torque transmission system 10 illustrated in FIGS. 1 and 2 comprises a torque converter 11 and a lock-up clutch 12 which can be actuated by a fluid pressure medium and which is connected in parallel with the torque converter.
  • the torque transmission system is via an only indicated shaft 13 with a
  • the internal combustion engine, not shown, is operatively connected and in turn is in drive connection on the output side via an output shaft 14 to an automatic transmission arranged in the output line, which is also not shown.
  • the torque converter 11 is a conventional flow converter.
  • This flow converter consists of a converter cover 16 connected to the output of an internal combustion engine, a pump wheel 17 forming the converter housing together with the converter cover, a turbine wheel 18, which in turn is connected via an output shaft to the automatic transmission (not shown), and a stator 19 arranged between the pump and turbine wheel
  • the friction clutch 12 bridging the converter is arranged between the turbine wheel 18 and the converter cover 16 and has a clutch disc 20 which is connected to the turbine wheel of the converter in a rotationally fixed manner, the friction lining 21 of which cooperates with a counter surface 22 of the converter cover 16.
  • the friction clutch also has a rear chamber 24 facing the turbine wheel 18 and a front chamber 25 facing the converter cover 16.
  • the converter 11 is supplied in a known manner with flow medium from a pressure medium source (not shown) via a line 30 opening into the converter housing on the pump wheel side, the pressure being controlled via a control valve 31, which in turn is controlled by a control element 31.
  • the flow medium is discharged via a line (not shown) to a cooler 32, which is only indicated.
  • the pressure of the flow medium on the outflow side of the pump wheel 17 also acts in the rear chamber 24 of the friction clutch 12, acts on the clutch disc 20 and presses this to the counter surface 22 of the converter cover 16 which interacts with the friction lining 21 thereof.
  • the clutch is operated with slip in all operating areas, the more or less large gap, depending on the slip, between the friction lining 21 of the clutch disk 20 and the mating surface 22 of the converter cover 16 that interacts with it, results in a throttled fluid pressure application between the clutch disc 20 and the converter cover 16 extending front chamber 25.
  • the fluid pressure admission to the front chamber 25 can be controlled by means of a valve connected to this chamber via a line 34 in such a way that an adjustable differential pressure effective between the rear and front chamber is different from that Friction clutch 12 determines transmissible torque.
  • the engine torque is equal to the sum of the moments transmitted by the converter and by the clutch and therefore equal to the transmission torque, insofar as there are no losses in the transmission system
  • FIG. 3 The division of the engine torque into a torque to be transmitted by the converter and by the bridging friction clutch is illustrated in FIG. 3 as a function of the slip. It can be seen that with increasing slip, the portion of the engine torque transmitted by the converter increases and, accordingly, the torque transmitted by the clutch drops.
  • the slip is not regulated, but the proportion of the engine torque to be transmitted by the friction clutch is determined as a function of the operating state of the engine and the differential pressure on the friction clutch required for the transmission of the predetermined torque is set by a computer unit, for example a microprocessor .
  • the slip then arises automatically.
  • FIG. 4 shows the engine speed 40 and the differential speed 41 on the converter during acceleration and when shifting up from, for example, second to third gear.
  • the engine speed initially rises in second gear until the shifting process is triggered and falls during the shifting process beginning at 42.
  • the differential speed on the converter on the other hand, initially remains constant, but then increases sharply during the switching process.
  • the engine speed and the differential speed on the converter drop at 43, the latter after a slight decrease Overshoot to a value that remains at a higher level than before the switching process. This is illustrated in Fig. 4.
  • the engine speed increases slightly again in view of the assumed acceleration in third gear. It can be seen that the friction clutch bridging the converter is never liable. Rather, it slips in all operating areas.
  • 6 and 7 show that when the converter lock-up is controlled by slip, the conditions during the switching process are quite different. 6 and 7 also relate to switching from second to third gear of an accelerating vehicle.
  • the engine speed drops, while the differential speed at the converter increases.
  • the engine speed and the differential speed drop again at the converter.
  • FIGS. 8 and 9 also show, analogously to FIGS. 4 and 5, the acceleration of a vehicle with a gearshift operation, the converter lock-up being opened during the gearshift operation but being closed after switching to a higher gear.
  • curve 50 shows the course of the pressure difference ⁇ p acting on the lock-up clutch as a function of time.
  • the pressure difference initially rises steeply over time, which indicates the tangent 51 applied to .DELTA.p, then gradually weakens as it rises and finally asymptotically approximates a desired differential pressure indicated by the dash-dotted line 52.
  • the torque transmission system 60 illustrated as an exemplary embodiment in FIG. 11 is a hydrodynamic torque converter 61 with a lock-up clutch 62 and a damper unit 63 which acts between the torque converter and the lock-up clutch.
  • the torque converter 61 comprises a pump wheel 65 which is connected in a rotationally fixed manner to an internal combustion engine (not shown), a turbine wheel 67 which is operatively connected to an output-side hub 66, a stator wheel 68 which is fixedly arranged in the flow circuit between the pump wheel and the turbine wheel, and a stator wheel which is non-rotatably connected to the pump wheel and the turbine wheel enclosing wall cap 70.
  • the converter cover 70 is connected in a rotationally fixed manner to the pump wheel 65 and conveys its drive connection to the internal combustion engine via driver pins 71, 72 protruding on the side facing away from the pump wheel, on which a flywheel (not shown) of the internal combustion engine is received.
  • annular piston 74 Arranged between the turbine wheel 67 and the converter cover 70 is an annular piston 74 which is central to the axis of rotation of the converter and which is a shaped sheet metal part. This annular piston is received radially on the inside with a sealing hub 75 on a counter-sealing hub 76 extending from the hub part 66 connected in a rotationally fixed manner to the turbine wheel, and is designed radially on the outside as a clutch friction disk 78 with a conical friction surface 79.
  • the conical friction surface 79 of the friction disk 78 of the annular piston 74 which is equipped with a suitable coating, interacts with a correspondingly conical counter-friction surface 80 of the converter cover 70, which is connected in a rotationally fixed manner to the pump wheel 65.
  • the cones of the interacting friction surfaces open, according to the embodiment provided with hatches lying far apart, on the side facing away from the turbine wheel 65.
  • a gusset-like annular space is enclosed, which is radially outside the converter cover 70.
  • the damper unit 63 is accommodated with ring-shaped damper spring elements 82 which, in the circumferential direction, are attached to damper drive parts 83, which are connected in a rotationally fixed manner to the annular piston 74, and with their other ends to damper output parts which are connected in a rotationally fixed manner to the turbine wheel 67 Support 84.
  • the Därnpferantriebsmaschine 83 are designed like leaf springs, arranged on the side of the ring piston 74 pointing toward the turbine wheel 67 and with this in the area between the ring piston sealing hub 75 and the clutch friction disk 78 by means of Rivets 85 non-rotatably connected.
  • Rivets 85 non-rotatably connected.
  • arms 86, 87 projecting and engaging around the damper spring elements 82 and each spring element 88, 89 supporting a front end .
  • the damper output parts 84 are ring segments welded to the peripheral region of the turbine wheel 67, from which protruding fingers 90 project in the direction of the clutch friction disk 78 of the annular piston 74, which mediate the support of the damper spring elements 82 at their other ends.
  • the spring elements are thus received between the drivers 88, 89 of the damper drive parts 83 and the projecting driver fingers 90 of the damper drive parts 84.
  • the damper unit 43 of the converter 41 is preferably designed for the main driving range, which is indicated in FIGS. 18 and 21 in the form of hatched areas.
  • Such a damper design which is indicated in view of the complete converter lock-up which is only considered in this main driving range, ensures a substantially better damping of torsional vibrations than would be possible with a damper design designed for a larger driving range.
  • the lock-up clutch shown in the drawing as an exemplary embodiment and explained above has a front pressure chamber 92 between the annular piston 74 and the turbine wheel 67 and a rear pressure chamber 93 between the annular piston and the converter cover 70.
  • the clutch friction disk 78 is actuated into it with the counter friction surface 80 of the converter cover 70 cooperating clutch position due to the application of fluid pressure to the front pressure chamber 92 and the setting of the torque to be transmitted by the friction clutch takes place as a function of the differential pressure acting between the front pressure chamber 93.
  • the damper spring elements 82 direct mechanical transmission of the input torque introduced on the converter cover to the turbine wheel 67 and from the latter via the drive hub 66, which is firmly connected therewith, to an output train which is operatively connected to a downstream automatic transmission.
  • the lock-up clutch operates with slip, the input torque introduced via converter cover 70 becomes one depending on the slip Torque transmitted by the lock-up clutch 62 on the one hand and on the other hand by the converter 61 is divided, as shown schematically in FIG.
  • the friction clutch 12, 42 can be controlled according to the invention in such a way that it is at least partially closed at least temporarily in all forward gears.
  • slip control of the clutch is also provided in the first or from the first gear, and complete engagement can also take place.
  • the conical friction surfaces of the converter cover 70 and the friction disk 78 can also be designed as cones inclined towards the turbine wheel, as is shown by the embodiment shown with close-fitting hatching lines and as indicated at 70a and 78a.
  • the damper springs 82 can then be accommodated radially further inwards, for example above the hub 66.
  • FIG. 13 shows the primary characteristic field of a “hard” converter with the pump torque over the pump speed and the speed ratio turbine / pump as parameters.
  • FIG. 13 a map of a drive motor with the engine output torque above the engine speed corresponding to the turbine speed is also entered.
  • the main driving range is also shown hatched in FIG. 13, which roughly covers the speed range between 750 to 2000 revolutions per minute.
  • the secondary characteristic diagram illustrated in FIG. 14 shows the turbine torque over the turbine speed with indication of the efficiencies in the most varied of performance ranges for the hard-designed converter according to the characteristic diagram according to FIG. 15.
  • the pump torque over the pump speed is shown with the speed ratio turbine / pump as a parameter of a "soft" converter.
  • the characteristics of the "soft" transducer have a much flatter course for the same parameters as in FIG.
  • the conversion range extends from the middle to the upper speed range.
  • This acceleration reserve is shown in particular in FIG. 18, in which the secondary field belonging to a hard transducer according to FIG. 14 is placed over the secondary field assigned to the soft transducer according to FIG. 17.
  • the area shown in dashed lines between the two load lines of the two converters is obtained for an excessive torque.
  • FIG. 19 This is also shown by the output characteristic diagram of a torque transmission system with a soft converter design, which is illustrated in FIG. 19 as in FIG. 15.
  • the usable conversion area has increased compared to the output map according to FIG. 15 by the area lying above the dashed line.
  • the main driving area shown as a hatched area and the area with minimal slip are also entered in this map.
  • a useful further development of the invention provides that the setting of a newly calculated amount, which differs from the previous one, of a parameter influencing the distribution of the torque to be transmitted between converter and friction clutch, preferably the differential pressure, 5 is delayed after a function depending on the time .
  • the setting of a newly calculated amount, which differs from the previous one, of a parameter influencing the distribution of the torque to be transmitted between the converter and the friction clutch can also be carried out according to a function as a function of the differential speed between the input and output of the torque transmission system delayed.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown and described, but in particular also includes variants which can be formed by combining features or elements described in connection with the present invention. Furthermore, individual features or modes of operation described in connection with the figures can represent an independent invention on their own.

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Drehmomenten-Übertragungssystems mit einem Strömungswandler (11) und einer letzteren überbrückenden Reibungskupplung (12) sowie Überbrückungskupplung und Strömungswandler eines derartigen Systems. Bei dem Steuerungsverfahren handelt es sich um eine Momentensteuerung, bei der das von einem Antriebsaggregat bereitgestellte Eingangs-Drehmoment in ein vom Wandler (11) und ein von der Lock-up-Kupplung (12) zu übertragendes Drehmoment aufgeteilt wird. Bei der Überbrückungskupplung ist ein zwischen dem Wandlerdeckel und dem Turbinenrad angeordneter zentrischer Ringkolben radial außen als Kupplungsscheibe ausgebildet und radial innen auf einer Gegendichtnabe aufgenommen. Der Strömungswandler ist 'weich' ausgelegt und besitzt einen flachen Primärkennlinienverlauf sowie ein breites Sekundärkennfeld, mithin also einen großen Wandlungsbereich.

Description

Verfahren zum Steuern eines Drehmomenten-Übertragungssystems
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbunden und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmo- menten-Übertragungssystems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallele Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von dieser übertragbare Drehmoment im Zusammenwirken mit der zentralen Rechnereinheit gezielt veränderbar ist.
Femer bezieht sich die Erfindung auf eine Überbrückungskupplung für den Strö- mungswandler eines derartigen Drehmomenten-Übertragungssystems, wobei der Strömungswandler ein Pumpenrad, ein Turbinenrad, ein Leitrad und einen zur Drehachse zentrischen, drehfest mit dem Pumpenrad verbundenen sowie das Turbinen¬ rad umschließenden Wandlerdeckel besitzt und ein zwischen dem Wandlerdeckel und dem Turbinenrad angeordneter zentrischer Ringkolben radial außen mit einer konischen Kupplungsreibfläche versehen ist sowie radial innen eine auf einer drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Gegendichtnabe aufgenommene Dichtnabe besitzt.
Verfahren zum Steuern von Drehmomenten-Übertragungssystemen, bei denen durch gezielte Einstellung des Differenzdruckes zwischen den Druckkammern einer zu einem Wandler parallel angeordneten und diesen überbrückenden Reibungskupplung das von letzterer zu übertragende Drehmoment eingestellt wird, sind bekannt.
So ist in der DE-OS 31 30 871 in Verbindung mit einem Drehmomenten-Über- tragungssystem der oben angegebenen Art ein Regelungsverfahren beschrieben, bei dem die zwischen An- und Abtrieb auftretenden Schlupfwerte gemessen, mit vorgegebenen Schlupfsollwerten verglichen und etwaig festgestellten Differenzen entgegengeregelt wird. Letzteres geschieht in der Weise, daß die Differenz zwischen den Strömungs- mitteldruckbeaufschlagungen der beiden Druckkammern einer Reibungskupplung verändert wird. Es handelt sich somit um ein auf der klassischen Schlupfregelung basierendes Regelungsverfahren.
Aus der US-PS 5 029 087 ist ebenfalls ein Regelungsverfahren für Wandler mit parallel angeordneter Reibungskupplung vorbekannt, bei dem der Schlupf an der Kupplung gemessen, mit vorgegebenen Sollschlupfwerten verglichen und in Abhängigkeit von festgestellten Abweichungen der Differenzdruck zwischen den beiden Druckkammern der Reibungskupplung verändert wird. Auch hier handelt es sich somit um eine typische Schlupfregelung, bei der gemessenen Abweichungen von den vorgegebenen Schlupfwer¬ ten entgegengeregelt wird.
Aus der US-PS 4 577 737 ist ein Verfahren zum Beeinflussen eines Drehmomenten- Übertragungssystems der oben angegebenen Art bekannt, bei dem die Drehmomenten¬ übertragung durch einen hydrodynamischen Wandler mittels eines Drehmomenten- Sensors direkt gemessen und die Drehmomentenübertragung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Antriebsmaschine festgelegt wird. Der Schluß der den Wandler überbrückenden Reibungskupplung wird dabei so eingeregelt, daß die geforderte Drehmomenten-Übertragung gewährleistet ist.
Bei diesem Steuerungsverfahren kann das vom Wandler übertragene Drehmoment, ähnlich dem sich einstellenden Schlupf, naturgemäß erst dann gemessen und beeinflußt werden, nachdem es sich eingestellt hat. Insoweit handelt es sich auch hier um ein der Schlupfregelung verwandtes Regelungskonzept, obgleich hier mit dem vom Wandler zu übertragenden Drehmoment gearbeitet wird.
Derartige Systeme zur gezielten Beeinflussung des von der Reibungskupplung eines Drehmomentenübertragungssystems der vorstehend erörterten Art übertragenen Drehmomentes haben sich in der Praxis als nicht oder zumindest nicht voll befriedigend erwiesen. So kann bei einer Schlupfregelung systemgemäß erst dann auf Schlupfanderungen reagiert werden, wenn sie gemessen, also bereits vorhanden sind. Diese Tatsache birgt vor allem bei dynamischen Prozessen verschiedene Nachteile, die in ihrer Bekämpfung gegenläufig sind.
So bewirkt eine Rücknahme des Drehmoments seitens der Antriebsmaschine eine Verringerung des Schlupfes im Drehmomentenübertragungssystem. Um einen Zustand des Haftens der Reibungskupplung und damit eine ungehinderte Übertragung der Drehmomentenschwankungen von der Antriebsmaschine zum übrigen Antriebsstrang zu vermeiden, muß eine Rücknahme des von der Reibungskupplung übertragenen Drehmomentes erfolgen. Die Dynamik einer Regelung ist jedoch in praxi durch systembedingte Verzögerungs- und Totzeiten begrenzt, so daß eine Mindestschlupf- drehzahl notwendig ist, die erfahrungsgemäß nicht unter 50 U/min liegen kann.
Weiterhin existieren Fahrsituationen, in denen eine zeitoptimierte Reglerauslegung hinderlich ist.
Bedingt durch die Verteilung der Drehmassen im Fahrzeug wird die Drehzahl am Eingang des Gangschaltgetriebes und damit am Ausgang des Drehmomentenüber- tragungssystems bei einer Ganghochschaltung erniedrigt, während die Drehzahl am Ausgang des Gangschaltgetriebes relativ konstant bleibt. Verbunden mit der Erniedri¬ gung der Abtriebsdrehzahl des Drehmomentenübertragungssystems ist eine Erhöhung des Schlupfes, wodurch wiederum, bedingt durch das Verhalten des hydrodynamischen Wandlers, ein erhöhtes Drehmoment am Eingang des Drehmomentenübertragungs- Systems gefordert wird. Dieses erhöhte Drehmoment wird zu diesem Zeitpunkt vom Antriebsaggregat jedoch nicht bereitgestellt. Demgemäß wird das Antriebsaggregat abgebremst und es stellt sich selbständig wieder ein Schlupf auf niederem Niveau ein, wenn die Beaufschlagung der Reibungskupplung während der Ganghochschaltung konstant gehalten wird. Ein zeitoptimal ausgelegter Regler jedoch wird versuchen, der Schlupferhöhung zu begegnen, indem er die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung erhöht, was am Schaltende zu einem Haften der Reibungskupplung und damit zu einer Übertragung der Drehmomenrangleichförmigkeit des Antriebsaggregats auf den übrigen Triebstrang führt. Schließlich ist aus der DE-PS 37 12 223 auch schon ein Steuerungsverfahren für ein Drehmomentübertragungssystem der vorgenannten Art bekannt, bei dem in einem vorbestimmten Fahrgeschwindigkeitsbereich die Kupplungseingriffskraft abhängig vom Drosselklappenöffnungsgrad so gesteuert wird, daß sich ein Schlupf zwischen An- und Abtrieb einstellen kann. Im Gegensatz zu der oben erörterten Schlupfregelung handelt es sich hierbei um eine Steuerung, die vorausschauend in Abhängigkeit vom Drossel- klappenöffhungsgrad eine Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung einstellt, bei der sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems abhängig von dieser Kraftbeaufschlagung einstellt.
Unbefriedigend bei dieser Steuerung ist jedoch, daß das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment nicht allein von der Kupplungseinrückkraft, sondern auch vom Reibwert des Reibbelages abhängig ist, der seinerseits bekanntlich in Abhängigkeit von der Temperatur, der Schlupfdrehzahl, dem Verhalten des eingesetzten Öles und anderen Einflüssen starken Schwankungen unterworfen ist. Das bedeutet, daß auch bei dieser Steuerungsvariante eine Mindestschlupfdrehzahl eingehalten werden muß, um auch bei Schwankungen im Systemverhalten eine zur Schwingungsisolation genügend große Schlupfdrehzahl zu gewährleisten.
Alle bisher bekannten Systeme weisen den Nachteil auf, daß nur mit relativ großen Mindestschlupfdrehzahlen von mehr als 50 U/min gearbeitet werden kann. Dies bringt einerseits kaum Vorteile im Kraftstoffverbrauch gegenüber dem unüberbrückten Wandler und läßt andererseits die an der Reibungskupplung auftretenden Verlustleistungen schwer beherrschbar werden.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung unter anderem in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Steuern eines Drehmomentenübertragungssystems, welches das Einstellen von Schlupfdrehzahlen deutlich kleiner als 50 U/min in allen Fahr¬ situationen eines Fahrzeugs mit Wandler und nachgeschaltetem Automatikgetriebe erlaubt.
Es sind auch schon Reibungskupplungen zum Überbrücken des hydrodynamischen Strömungswandlers derartiger Drehmomentenübertragungssysteme allgemein bekannt. Bei Überbrückungskupplungen mit ebenen Reibflächen ist der Reibradius von der Druckbeaufschlagung abhängig und angesichts geringer Steifigkeit eine gleichmäßige Pressungsverteilung über dem gesamten Reibbelag nicht gewährleistet. Dies führt bei schlupfenden Kupplungen zur partiellen Überbitzung des Reibbelages und damit zur Zerstörung desselben sowie des in diesem Bereich befindlichen Öles (Automatic Transmission Fluid = ATF).
Außerdem ist das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment direkt abhängig vom Reibradius, was in Verbindung mit dem im Automatikgetriebe zur Verfügung stehenden Öldruck einen minimalen radialen Bauraum erfordert.
Eine Wandlerüberbrückungskupplung der oben beschriebenen Art erfordert jedoch einen größeren axialen Bauraum, der bei vielen Fahrzeuggetrieben nicht zur Verfügung steht, vor allem, wenn bei der Kolbendämpfer-Einheit elastische Dämpfungsmittel auf großem Radius angeordnet werden sollen. Diese mechanischen Dämpfungsmittel sind notwendig, um auch in Bereichen sehr großer Schwingungsanregung seitens der Antriebsmaschine eine optimale Schwingungsisolation auch bei kleinen Schlupfdrehzahlen zu gewähr¬ leisten.
Ausgehend von diesem Stande der Technik besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer verbesserten Überbrückungskupplung der vorgenannten Art und Zweckbestimmung.
Die der Erfindung hinsichtlich des Steuerungsverfahrens zugrundeliegende Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei dem Steuerungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1 das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Ab¬ hängigkeit vom Drehmoment des Antriebsaggregats ermittelt sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung die Reibungskupplung berechnet und adaptiv eingestellt wird, wobei sich ein minimaler Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des berechneten Kupplungsmomentes selbständig einstellt und Abweichungen vom idealen Zustand durch Korrekturen langfristig ausgeglichen werden. Bei der Erfindung handelt es sich darum, daß eine Aufteilung des Eingangsmomentes in einen vom Wandler zu übertragenden hydraulischen und einen von der Reibungs¬ kupplung zu übertragenden mechanischen Anteil erfolgt. Für die stufenlose Steuerung wird die Überbrückungskupplung mit veränderlicher Kraft beaufschlagt, die von einer intelligenten Steuerung so gesteuert wird, daß sich für die jeweilige Fahrsituation eine optimale Aufteilung von Wandlermoment und Lock-up-Moment ergibt.
Kennzeichnend für das Steuerungsverfahren nach der Erfindung ist, daß in allen Betriebsbereichen mit schlupfender Reibungskupplung gefahren werden kann und die Reibungskupplung nicht schlupfabhängig, sondern momentenabhängig angesteuert wird. Der Schlupf stellt sich dann von selbst ein und zur Korrektur des Übertragungsmoments wird eine langsame Schlupfregelung bzw. Adaption unterlagert. Bei Schaltvorgängen wird die den Wandler überbrückende Reibungskupplung nicht geöffnet, sondern weiterhin momentenabhängig angesteuert. Für die Momentensteuerung ist eine steigende Reibkerinlinie hilfreich, wobei der Reib wert zweckmäßigerweise mit ansteigendem Schlupf zunehmen und der Haftreibwert kleiner als der Gleitreibwert sein sollte.
Zweckmäßigerweise kann im Rahmen einer Weiterbildung das von der Reibungskupp¬ lung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Drehmoment des Antriebs- aggregats nach der Momentgleichung
ttφpiuog — 1-τne X kfeHj X
Figure imgf000008_0001
mit
MR^IUO, - Moment an der Reibungskupplung k,,,,. - Drehmomentaufteilungsfaktor (0 < k^ < 1) ktor, - Korrekturfaktor zum Ausgleich multiplikativ eingehender Fehler
MkOfτ M0r " Korrekturmoment zum Ausgleich additiv zum Motormoment eingehender Fehler
Mkorr wo - Korrekturmoment zum Ausgleich additiv zum Kupplungsmoment eingehender Fehler
ermittelt werden, wobei sich ein minimaler Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des über den gesamten Betriebsbereich des Antriebsstranges konstanten Momentenaufteilungsfaktors i-oe selbständig einstellt und Abweichungen vom idealen Zustand durch den Korrektur¬ faktor k,^ und die Korrekturmomente M^, MOT und Mkorr wo langfristig ausgeglichen werden.
Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens ergibt sich ein Schlupfwert der den Wandler überbrückenden Reibungskupplung, der durch Vorgabe der Faktoren k^ und k^ gering gehalten werden kann. In bestimmten Bereichen, etwa bei niedriger Drehzahl und hoher Last (dort zeigen viele Brennkraftmaschinen eine Drehmomentenschwäche) sind die Faktoren so zu wählen, daß das von der Reibungs¬ kupplung zu übertragende Moment möglichst so gering ist, daß sich eine höhere Differenzdrehzahl einstellt. Vor allem im Zusammenwirken mit einem weichen Wandler und einer großen Wandlung wird dann in den besonders wichtigen Betriebsbereichen eine Erhöhung des Abtriebsmomentes erreicht, was ein höheres Moment des Antriebs¬ aggregates vortäuscht.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren zeichnet sich somit durch gute Schwin¬ gungsisolation bei kleinem Schlupf, bessere Reaktionen im Triebstrang bei Schaltvor- gangen und Lastwechselvorgängen sowie größere Beschleunigungsreserven aus, ermöglicht aber auch kleinere und/oder flachere Drehmomentenwandler, was bei Kraftfahrzeugen mit Frontantrieb und quer eingebauten Brerinkraftmaschinen von Bedeutung ist. Schließlich ergibt sich ein nicht zu unterschätzender Verbrauchsvorteil, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Wandler in allen Gängen von der Reibungskupplung überbrückt wird.
Bei dem Momentenaufteilungsfaktor k^ der im Patentanspruch 2 angegebenen Momentenbeziehung kann es sich um einen von der Abtriebsdrehzahl, von der Drehzahl des Antriebsaggregats allein, sowohl von der Drehzahl als auch vom Drehmoment des Antriebsaggregats oder auch um ein sowohl von der Abtriebsdrehzahl als auch vom Drehmoment des Antriebsaggregat abhängigen Wert handelt. Auch für den Faktor k^ ist mithin die Drehzahl der Antriebsmaschine ein wichtiger Indikator, und zwar entweder für sich allein oder in Verbindung mit dem vom Antriebsaggregat abgegebenen Drehmoment.
Für den Aufbau und die Funktion des Drehmoment-Übertragungssystems bzw. zur Realisierung des Verfahrens ist es zweckmäßig, wenn die Reibungskupplung strömungs- druckmittelbetätigbar und so ausgeführt ist, daß sich zwischen Reibungskupplung und Wandlerdeckel bzw. zwischen Reibungskupplung und dem übrigen Wandlergehäuse zwei getrennte Druckkammern bilden und ein zwischen diesen Druckkammern bestehender Differenzdruck das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment bestimmt.
Gemäß einer anderen sinnvollen Weiterbildung der Erfindung kann bei einem Übertragungssystem mit einer Brennkraftmaschine als Antriebsaggregat dessen Betriebszustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Drosselklappenwinkel, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Saugrohrunterdruck oder in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und Einspritzzeit bestimmt werden. Bei den vorstehend angegebenen Alternativen dient als Indikator für den Betriebszustand immer die Motordrehzahl in Verbindung mit einer weiteren Größe, wie dem Drosselklappen¬ winkel, dem Saugrohrunterdruck oder der Einspritzzeit.
Aufgrund des dynamischen Verhaltens von Hydraulik- und mechanischen Systemen kann es bei zu schneller Erhöhung des Betrages eines die Aufteilung des vom Drehmomenten- übertragungssystem zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungs¬ kupplung beeinflussenden Parameters zur Anregung von Schwingungen verschiedener Frequenz durch einen zu großen Betrag des Ruckes oder ein Haften der Reibungskupp- lung kommen.
Zur Vermeidung solcher Schwingungsanregungen sieht eine sinnvolle Weiterbildung der Erfindung vor, daß das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungskupplung beeinflussenden Parameters, vorzugsweise des Differenzdruckes, nach einer Funktion in Abhängigkeit der Zeit verzögert erfolgt.
Das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungskupp¬ lung beeinflussenden Parameters kann aber auch nach einer Funktion in Abhängigkeit der Differenzdrehzahl zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems verzögert erfolgen.
Ebenso ist das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungskupplung beeinflussenden Parameters nach einer Funktion in Abhängigkeit des Gradienten der Motordrehzahl verzögert möglich.
Beim Einsatz einer strömungsdruckmittelbetätigbaren Reibungskupplung kann, gemäß einer nochmaligen Weiterbildung der Erfindung, der an der Reibungskupplung gewünschte Differenzdruck mit Hilfe eines PI- oder PID-Reglers eingeregelt werden, wobei die Regelstrecke von dem zur Erzielung eines bestimmten von der Reibungs- kupplung zu übertragenden Drehmoments notwendigen Differenzdruckes an der Reibungskupplung zu dem sich einstellenden Differenzdruck nicht eindeutig analytisch beschreibbar ist.
Es kann aber auch der gewünschte Differenzdruck dadurch an der Reibungskupplung eingestellt werden, daß einer Kennlinie ein druckproportionales Signal, wie ein Ventilstrom, entnommen und eingestellt wird, wobei der Ausgleich auftretender Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Druck mittels einer I-Rückführung erfolgt. Alternativ dazu kann aber auch der gewünschte Differenzdruck an der Reibungskupplung in der Weise eingestellt werden, daß ein dem gewünschten Differenzdruck proportiona- les Signal, , wie ein Strom- oder Tastverhältnis, berechnet und mit Hilfe eines PI-I- oder
PID-Reglers geregelt wird.
Eine andere wichtige Verfahrensvariante sieht vor, daß Abweichungen des tatsächlich von der Reibungskupplung übertragenen Drehmomentes vom gewünschten Drehmoment dadurch festgestellt werden, daß der sich einstellende Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems gemessen und mit Sollwerten verglichen wird. Derartige Abweichungen können aber auch, nach einer anderen Weiterbildung, dadurch festgestellt werden, daß das vom Drehmomentenwandler übertragene Drehmoment aus dessen Charakteristik berechnet und damit die wirkliche Drehmomentenaufteilung zwischen Wandler und Reibungskupplung überprüft wird. Schließlich können auch auftretende Abweichungen des von der Reibungskupplung tatsächlich übertragenen Drehmomentes von dem gewünschten Drehmoment auf muliplikativ eingehende Fehler, auf additiv zum Motormoment eingehende Fehler, auf additiv zum Kupplungsmoment eingehende Fehler, auf multiplikativ und additiv zum Motordrehmoment eingehende Fehler, auf muliplikativ und additiv zum Kupplungsmoment eingehende Fehler oder auf multiplikativ und additiv sowohl zum Motormoment als auch zum Kupplungsmoment eingehende Fehler zurückgeführt und solche Fehler mit einer Zeitkonstanten von mehreren Sekunden kompensiert werden, um lediglich einen adaptiven Charakter der Steuerung zu erreichen.
Eine abermalige Verfahrensvariante ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalisie¬ rung eines Beschleunigungswunsches seitens des Fahrers, was sich vorzugsweise durch die Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenwinkels bemerkbar macht, der Schlupf im Drehmomentenübertragungssystem mittels Reduzierung des k^-Faktors erhöht und dadurch die vom Wandler angebotene Drehmomentenüberhöhung als zusätzliche Drehmomentenreserve genutzt werden kann.
Schließlich wird, bei einer nochmaligen Verfahrensvariante, der Schlupf im Drehmo¬ mentenübertragungssystem in allen Gängen von der Reibungskupplung bestimmt, wodurch der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung durch den Wandler in den Hintergrund tritt und eine Wandlerauslegung hinsichtlich einer hohen Stall-Speed- Drehzahl und eines breiten Wandlerbereichs erlaubt. Damit kann die zur Verfügung stehende Drehmomentenreserve bei gezielter Erhöhung des Schlupfs im Drehmomenten¬ übertragungssystem wesentlich vergrößert werden.
Die bezüglich der Schaffung einer verbesserten Überbrückungskupplung gestellte Erfindungsaufgabe ist durch eine strömungsdruckmittelbetätigbare Kupplung mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad, einem Leitrad und einem zur Drehachse zentrischen, drehfest mit dem Pumpenrad verbundenen sowie das Turbinenrad umschließenden Wandlerdeckel gelöst, bei der ein zwischen dem Wandlerdeckel und dem Turbinenrad angeordneter zentrischer Ringkolben radial außen als konische Kupplungs-Reibscheibe ausgebildet ist, wie dies im einzelnen noch weiter unten beschrieben ist. Dabei kann der Ringkolben radial innen eine auf einer drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Gegendichtnabe aufgenommene Dichtnabe besitzen.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungssystems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete, strömungsdruckmittelbetätigbare Reibungskupplung mit zwei zwischen einem Turbinenrad des Wandlers und einem Wandlerdeckel angeordneten und so gestalteten Druckkammern besitzt, daß ein zwischen diesen Druckkammern bestehender Differenzdruck das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment bestimmt, das ferner mit einem Meßwerterfassungssystem, einer zentralen Rechnereinheit und einem im Zusammenwirken mit der Rechnereinheit eine gezielte Veränderung des Differenzdruckes zwischen den beiden Druckkammern und damit des von der Reibungskupplung übertragbaren Drehmomentes vermittelnden Hydrauliksystem ausgerüstet ist.
Verfahren zum Steuern von Drehmomenten-Übertragungssystemen, bei denen durch gezielte Einstellung des Differenzdruckes zwischen den Druckkammern einer zu einem Wandler parallel angeordneten und diesen überbrückenden Reibungskupplung das von letzterer zu übertragende Drehmoment eingestellt wird, sind an sich bekannt.
So ist in der DE-OS 31 30 871 in Verbindung mit einem Drehmomenten-Über- tragungssystem der oben angegebenen Art ein Regelungsverfahren beschrieben, bei dem die zwischen An- und Abtrieb auftretenden Schlupfwerte gemessen, mit vorgegebenen Schlupfsollwerten verglichen und etwaig festgestellten Differenzen entgegengeregelt wird. Letzteres geschieht in der Weise, daß die Differenz zwischen den Strömungs- mitteldruckbeaufschlagungen der beiden Druckkammern einer Reibungskupplung verändert wird. Es handelt sich somit um ein auf der klassischen Schlupfregelung basierendes Regelungsverfahren.
Aus der US-PS 5 029 087 ist ebenfalls ein Regelungsverfahren für Wandler mit parallel angeordneter Reibungskupplung vorbekannt, bei dem der Schlupf an der Kupplung gemessen, mit vorgegebenen Sollschlupfwerten verglichen und in Abhängigkeit von festgestellten Abweichungen der Differenzdruck zwischen den beiden Druckkammern der Reibungskupplung verändert wird. Auch hier handelt es sich somit um eine typische Schlupfregelung, bei der gemessenen Abweichungen von den vorgegebenen Schlupfwer¬ ten entgegengeregelt wird.
Schließlich ist auch aus der US-PS 4 577 737 ein Verfahren zur Beeinflussung eines Drehmomenten-Übertragungssystems der oben angegebenen Art bekannt, bei dem die Drehmomenten-Ubertragung durch einen hydrodynamischen Wandler mittels eines Drehmomenten-Sensors direkt gemessen und die Drehmomentenübertragung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Antriebsmaschine festgelegt wird. Der Schluß der den Wandler überbrückenden Reibungskupplung wird dabei so eingeregelt, daß die geforderte Drehmomenten-Ubertragung gewährleistet sein soll.
Bei diesem Steuerungsverfahren kann das vom Wandler übertragene Drehmoment, ähnlich dem sich einstellenden Schlupf, naturgemäß erst dann gemessen und beeinflußt werden, nachdem es sich eingestellt hat. Insoweit handelt es sich auch hier um ein der Schlupfregelung verwandtes Regelungskonzept, obgleich hier mit dem vom Wandler zu übertragenden Drehmoment gearbeitet wird.
Derartige Schlupfregelungen, bei denen die Differenz zwischen der Abtriebsdrehzahl einer Antriebsmaschine und der Eingangsdrehzahl eines dem Drehmomenten-Über- tragungssystem nachgeordneten Getriebes oder ein dieser Drehzahldifferenz ent- sprechender Wert gemessen, mit Sollwerten verglichen und einer möglichen Ab¬ weichung der Ist- von den Sollwerten entgegengeregelt wird, haben sich als nicht voll befriedigend erwiesen.
So ändert sich bei Schaltvorgängen die Drehzahldifferenz infolge Momentenänderungen. Die Drehzahlregelung erfolgt dabei so spät, daß es abtriebsseitig bzw. im Getriebemo¬ ment zu unerwünschten Überschwingungen kommen kann. Ferner kommt es beim Schalten am Ende eines Schaltvorganges zum Haften der den Wandler überbrückenden Reibungskupplung. Demgemäß muß die Reibungskupplung bei Schaltvorgängen geöffnet werden. Die Schlupfregelung versucht bei Schaltvorgängen die Drehzahldifferenz zwischen der Abtriebsdrehzahl der Antriebsmaschine und der Eingangsdrehzahl des Getriebes auf dem Sollwert zu halten, arbeitet also gegen das dem Drehmomenten- Übertragungssystem nachgeordnete Getriebe.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Steuern eines Drehmomenten-Übertragungssystems das einen Wandler, eine diesen überbrückende Reibungskupplung und ein nachgeschaltetes Automatikgetrie¬ be, sowie in der Schaffung zumindest im Zusammenhang mit anderen Erfindungs- gedanken der vorliegenden Anmeldung in besonders vorteilhafter Weise anwendbarer verbesserter mechanischer Komponenten, wie eines verbesserten Wandlers und einer verbesserten Reibungskupplung.
Die der Erfindung hinsichtlich des Steuerungsverfahrens zugrundeliegende Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei dem Steuerungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1 das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Ab¬ hängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach der Drehmomentengleichung
Mκιφphmg = . X kkorr X MAntrj.hjJιεgreglt mit k,. = x-nc als Momentenaufteilungsfaktor und k^ als Korrekturfaktor
ermittelt sowie die zur Übertragung des vorherbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungs- systems in Abhängigkeit von der Größe des Momentenaufteilungsfaktors k. selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^π. Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
Ein weiterer erfinderischer Grundgedanke bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungssystems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechnereinheit gezielt veränderbar ist, wobei das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach der Momentgleichung
MKupphmε = kj X kkoπ. X
Figure imgf000016_0001
mit kj = 1^ als Momentenaufteilungsfaktor und ktoπ als Korrekturfaktor ermittelt sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderli¬ che Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des über den gesamten Betriebsbereich des Antriebsstranges konstanten Momentenaufteilungsfaktors k,. selbständig einstellt und der Korrekturfaktor m Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbunden und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmo- menten-Übertragungssystems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechnereinheit gezielt veränderbar ist, wobei das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach der Momentengleichung
Figure imgf000016_0002
mit kj = k^ als Momentenaufteilungsfaktor und k^ als Korrekturfaktor ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungs- systems in Abhängigkeit von der Größe des motorkennfeldunabhängigen Momenten- aufteilungsfaktors k. selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann auch gelöst werden durch ein Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungs- systems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungs¬ kupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechnereinheit gezielt veränderbar ist, wobei das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach der Momentengleichung
MKuppiung= K. X j-orr MAntrijfcjjggregrt mit IJ, = K als Momentenaufteilungsfaktor und k^ als Korrekturfaktor
ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungs- systems in Abhängigkeit von der Größe des von der Drehzahl des Antriebsaggregats allein abhängigen Momentenaufteilungsfaktors I selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit der Aufgabe besteht in einem Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungssystems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit, wobei die Kraftbeauf¬ schlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechnereinheit gezielt veränderbar ist, wobei das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach der Momentengleichung
Figure imgf000018_0001
mit k = Km. als Momentenaufteilungsfaktor und k^ als Korrekturfaktor
ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungs- systems in Abhängigkeit von der Größe des sowohl von der Drehzahl als auch vom Drehmoment des Antriebsaggregats abhängigen Momentenaufteilungsfaktors \a. selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
Bei der Erfindung handelt es sich darum, daß eine Aufteilung des Eingangsmomentes in einen vom Wandler zu übertragenden hydraulischen und einen von der Reibungs¬ kupplung zu übertragenden mechanischen Anteil erfolgt. Für die stufenlose Regelung wird die Überbrückungskupplung mit veränderlicher Kraft beaufschlagt, die von einer intelligenten Steuerung so gesteuert wird, daß sich für die jeweilige Fahrsituation eine optimale Aufteilung von Wandlermoment und Lock-up-Moment ergibt.
Für den Aufbau und die Funktion des Drehmoment-Übertragungssystems bzw. zur Realisierung des Verfahrens kann es zweckmäßig sein, wenn die Reibungskupplung strömungsdruckmittelbetätigbar und so ausgeführt ist, daß sich zwischen Reibungs¬ kupplung und Wandlerdeckel bzw. zwischen Reibungskupplung und dem übrigen Wandlergehäuse zwei getrennte Druckkammern bilden und daß ein zwischen diesen Druckkammern bestehender Differenzdruck das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment bestimmt.
Kennzeichnend für das Steuerungsverfahren nach der Erfindung ist somit, daß in allen Betriebsbereichen mit schlupfender Reibungskupplung gefahren werden kann und die Reibungskupplung nicht schlupfabhängig, sondern momentenabhängig angesteuert wird. Der Schlupf stellt sich dann von selbst ein und zur Korrektur des Übertragungsmoments wird eine langsame Schlupfregelung unterlagert. Bei Schaltvorgängen wird die den Wandler überbrückende Reibungskupplung nicht geöffnet, sondern weiterhin momenten- abhängig angesteuert. Für die Momentensteuerung ist eine steigende Reibkennlinie hilfreich, wobei der Reibwert zweckmäßigerweise mit ansteigendem Schlupf zunehmen und der Haftreibwert kleiner als der Gleitreibwert sein sollte.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren ergibt sich ein Schlupfwert der den Wandler überbrückenden Reibungskupplung, der durch Vorgabe der Faktoren k. und ktoπ. gering gehalten werden kann. In bestimmten Bereichen, etwa bei niedriger Drehzahl und hoher Last (dort zeigen viele Brennkr^maschinen eine Drehmomentenschwäche) ist der Faktor so zu wählen, daß das von der Reibungskupplung zu übertragende Moment so gering ist, daß sich eine höhere Differenzdrehzahl einstellt. Vor allem im Zusammenwirken mit einem weichen Wandler und einer großen Wandlung wird dann in den besonders wichtigen Betriebsbereichen eine Erhöhung des Abtriebsmomentes erreicht, was ein höheres Moment des Antriebsaggregates vortäuscht.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren zeichnet sich somit durch gute Schwin- gungsisolation bei kleinem Schlupf, bessere Reaktionen im Triebstrang bei Schaltvor¬ gängen und Lastwechselvorgängen sowie größere Beschleunigungsreserven aus, ermöglicht aber auch kleinere und/oder flachere Drehmomentenwandler, was bei Kraftfahrzeugen mit Frontantrieb und quer eingebauten Brennkraftmaschinen von Bedeutung ist. Schließlich ergibt sich ein nicht zu unterschätzender Verbrauchsvorteil, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Wandler in allen Gängen von der Reibungskupplung überbrückt wird.
Gemäß einer sinnvollen Weiterbildung der Erfindung kann bei einem Übertragungs¬ system mit einer Brennfa^tmaschine als Antriebsaggregat dessen Betriebszustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Drosselklappenwinkel, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Saugrohrunterdruck oder in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und Einspritzzeit bestimmt wird. Bei den vorstehend angegebenen Alternativen dient als Indikator für den Betriebszustand immer die Motordrehzahl in Verbindung mit einer weiteren Größe, wie dem Drosselklappenwinkel, dem Saugrohr¬ unterdruck oder der Einspritzzeit.
Eine andere sinnvolle Weiterbildung sieht vor, daß der Faktor k. der im Patentanspruch 1 angegebenen Momentenbeziehung ein über den gesamten Betriebsbereich des Antriebsstranges konstanter, von der Drehzahl des Antriebsaggregats allein oder sowohl von der Drehzahl als auch vom Moment des Antriebsaggregats abhängiger Wert ist. Auch für den Faktor k. ist niithin die Drehzahl der Antriebsmaschine ein wichtiger Indikator, und zwar entweder für sich allein oder in Verbindung mit dem vom Antriebsaggregat abgegebenen Drehmoment.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren auch dadurch gekennzeichnet sein, daß ein in der zentralen Rechnereinheit in Abhängigkeit von einer Drehmomentenänderung im Antriebsstrang ermitteltes, von der Reibungskupplung zu übertragendes Drehmoment, das vom momentanen Drehmoment abweicht, eingestellt wird durch das Vorausbestimmen des nach einem Abtastintervall zu einem Zeitpunkt t„+ι gewünschten Wertes eines beliebigen, das von der Reibungs¬ kupplung übertragene Drehmoment bestimmenden Parameters X nach einer Funktion, die unerwünschte Ereignisse, wie z.B. das Haften der Reibungskupplung, ausschließt, durch das Berechnen des für das Erreichen des gewünschten Wertes des Parameters X nach einem Zeitintervall Δt erforderlichen Gradienten ΔX, durch das Einstellen des errechneten Gradienten ΔX mittels des Hydrauliksystems und das Wiederholen der vorstehenden Schrittfolge bis zum Erreichen eines Sollwertes X^.
Insbesondere kann das Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung durch eine Proportionali- tätsregelung gekennzeichnet sein, bei der als Parameter der Differenzdruck ΔP zwischen den Druckkammern der Kupplung vorausbestimmt wird nach der Beziehung
ΔPB+1 = (1 - ß) x ΔP^ + ß x ΔPn mit ß = f crV) t).
Alternativ dazu kann auch ein in der zentralen Rechnereinheit in Abhängigkeit von einer Drehmomentenänderung im Antriebsstrang ermittelter neuer Wert des von der Reibungskupplung übertragenen Drehmomentes eingestellt werden durch das Berechnen des Gradienten ΔX eines beliebigen, das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment bestimmenden Parameters X nach einer Funktion, die unerwünschte Ereignisse, wie z.B. das kurzzeitige Haften der Reibungskupplung, ausschließt, durch das Einstellen des gewünschten Gradienten ΔX mittels des Hydrauliksystems und durch Wiederholen der Schrittfolge bis zum Erreichen des geforderten Sollwertes X^u. Bei dieser alternativen Ausgestaltung kann der Gradient der Druckdifferenz ΔP zwischen den Druckkammern der Kupplung als Parameter berechnet werden nach der Beziehung
ΔΔP = C, x (ΔP^ - ΔPJ Dabei bedeutet: ΔΔP = C, x (ΔP^ - ΔP (siehe auch Figur 10).
ΔΔP ... Änderung des Differenzdruckes ΔP im nächsten Zeitintervall
ΔPsoa ... Solldruckdifferenz
ΔPn ... Istdruckdifferenz zum Zeitpunkt t„
Cj ... Proportionalitäts- oder Verstärkungsfaktor mit 0 < C-- < 1
Der Verstärkungsfaktor bestimmt, wie schnell eine Abweichung zwischen AP^u und
ΔPn ausgeglichen wird.
Grenzwerte: = 0, Cx = 1.
Bei = 0 würde kein Ausgleich erfolgen, da der Druckzuwachs ΔΔP im nächsten Rechenintervall gleich Null wäre.
Ci = 1 kommt einem Sollwertsprung gleich, da die gesamte Abweichung zwischen Soll- und Startwert (ΔPs,,,, , AP^ in Figur 10) in einem Zeitintervall vollzogen werden müßte. Diese beiden Grenzwerte haben also nur theoretischen Wert. Wichtig ist der Bereich 0 < Cx < 1. Dieser beeinflußt, wie schnell eine Abweichung zwischen Soll- und Istwert erfolgt. Je kleiner C desto länger dauert der Ausgleich.
Der Vorteil dieser Art des Ausgleiches einer Abweichung zwischen Soll- und Istwert liegt darin, daß bei einer großen Abweichung zwischen Soll- und Istwert eine große Stellgröße, das heißt ein großer Wert für ΔΔP errechnet wird. Nähert man sich mit dem Istwert dem Sollwert an, wird der Wert für ΔΔP immer kleiner und man erreicht ein "weiches" Einlaufen des Soll- auf den Istwert. Man kann dadurch Schwingungs¬ anregungen entgegenwirken.
Ebenfalls im Rahmen des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens kann bei Betriebs¬ fällen, bei denen eine Reduzierung des Eingangsdrehmomentes am Drehmomenten- Übertragungssystem zu erwarten ist, wie etwa bei Gangrückschaltungen oder beim Zuschalten von Zusatzaggregaten, einem möglichen kurzzeitigen Haften der Reibungs- kupplung durch das Herabsetzen des von der Reibungskupplung übertragenen Drehmomentes in der Form entgegengewirkt werden, daß entweder der Drehmomenten- aufteilungsfaktor l, oder der Korrekturfaktor kkm um einen vorbestimmten Wert vermindert und nach einer Funktion zeitabhängig wieder auf einen für die Schwin¬ gungsisolation und die Kraftstoffökonomie optimalen Wert angehoben wird.
Eine nochmals andere Verfahrensvariante sieht vor, daß der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht, indem vorzugsweise in einem festgelegten, quasi stationären Betriebsbereich der sich einstellende Schlupf gemessen und mit Sollschlupfwerten, die eine optimale Schwin- gungsisolation bei höchstmöglicher Kraftstoffökonomie garantieren, verglichen und der Faktor k^ bei einer Abweichung zwischen Soll- und Istschlupfwerten abgeglichen wird.
Eine abermalige Verfahrensvariante ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalisie¬ rung eines Beschleunigungswunsches seitens des Fahrers, was sich vorzugsweise durch die Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenwinkels bemerkbar macht, durch Herabsetzen eines der Faktoren k. oder k^ der Schlupf im Drehmomenten-Über- tragungssystem erhöht und dadurch die vom Wandler angebotene Drehmomenten- erhδhung als zusätzliche Drehmomentenreserve genutzt werden kann.
Schließlich wird, bei einer abermaligen Verfahrensvariante, der Schlupf im Drehmo- menten-Übertragungssystem vorzugsweise in allen Gängen von der Reibungskupplung bestimmt, wodurch der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung durch den Wandler in den Hintergrund tritt und eine Wandlerauslegung hinsichtlich eines möglichst breiten Wandlungsbereiches gestattet, womit die zur Verfügung stehende Drehmomentenreserve bei gezielter Erhöhung des Schlupfs im Drehmomenten-Übertragungssystem wesentlich vergrößert werden kann.
Ein weiterer grundlegender Gedanke der Erfindung bezieht sich auf ein Drehmomenten- Übertragungssystem für den Triebstrang eines mit einem Gangwechselgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Brennkraftmaschinen¬ antrieb, mit einem Strömungswandler, der mit einem Antriebsaggregat des Fahrzeugs in Antriebsverbindung steht und über eine Abtriebswelle mit einem nachgeschalteten Automatikgetriebe wirkverbunden ist, mit einer zum hydrodynamischen Wandler parallel angeordneten Reibungskupplung, die strömungsdruckmittelbetätigbar ist und je eine zwischen einem Turbinenrad des Wandlers und einem mit einer Reibscheibe wirkver¬ bundenen Ringkolben einerseits sowie zwischen letzterem und einem Wandlerdeckel andererseits angeordnete Druckkammer besitzt, die so gestaltet sind, daß ein zwischen diesen Druckkammern bestehender Differenzdruck das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment bestimmt, mit einem Meßwerterfassungssystem, einer zentralen Rechnereinheit und mit einem im Zusammenwirken mit der Rechnereinheit eine gezielte Veränderung des Differenzdrucks zwischen den beiden Druckkammern und damit des von der Reibungskupplung übertragbaren Drehmoments vermittelnden Hydrauliksystem.
Drehmomenten-Übertragungssysteme, bei denen durch gezielte Einstellung des Differenzdruckes zwischen den Druckkammern einer zu einem Wandler parallel angeordneten und diesen überbrückenden Reibungskupplung das von letzterer zu übertragende Drehmoment eingestellt wird, sind bekannt.
So ist in der bereits genannten DE-OS 31 30 871 ein Drehmomenten-Übertragungs- system der oben angegebenen Art beschrieben, bei dem die zwischen An-und Abtrieb auftretenden Schlupfwerte gemessen, mit vorgegebenen Schlupfsollwerten verglichen und etwaig festgestellten Differenzen entgegengeregelt wird. Dies geschieht in der Weise, daß die Differenz zwischen den Strömungsmitteldruckbeaufschlagungen der beiden Druckkammern einer parallel zu einem hydrodynamischen Wandler angeordneten Reibungskupplung verändert wird. Aus der ebenfalls bereits genannten US-PS 5,029,087 ist ebenfalls ein Drehmomenten- Übertragungssystem mit einem Wandler und einer dazu parallel angeordneten Reibungskupplung vorbekannt, bei dem der Schlupf an der Kupplung gemessen, mit vorgegebenen Sollschlupfwerten verglichen und in Abhängigkeit von festgestellten Abweichungen der Differenzdruck zwischen den beiden Druckkammern der Reibungs¬ kupplung verändert wird.
Schließlich ist auch aus der US-PS 4,577,737 ein Drehmomenten-Übertragungssystem der oben angegebenen Art bekannt, bei dem die Drehmomenten-Ubertragung durch einen hydrodynamischen Wandler mittels eines Drehmomenten-Sensors direkt gemessen und die Drehmomenten-Ubertragung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Antriebsmaschine festgelegt wird. Der Schluß der den Wandler überbrückenden Reibungskupplung wird dabei so eingeregelt, daß die geforderte Drehmomenten- Ubertragung gewährleistet ist.
Kennzeichnend für die Drehmomenten-Übertragungssysteme nach dem Stand der Technik ist, daß die parallel zum Strömungswandler angeordnete Reibungskupplung, die in den unteren Gängen vollständig offen ist, in den oberen Gängen zugeschaltet wird. Um einen guten Gesamtwirkungsgrad zu erreichen und die anfallende Wärme zu begrenzen, sind die Wandler "hart" ausgelegt. Angesichts dieser "harten" Wandler¬ auslegung fällt die Momentenüberhöhung mit zunehmender Drehzahl stark ab mit der Folge, daß im mittleren Drehzahlbereich nur noch eine sehr begrenzte und im oberen Drehzahlbereich überhaupt keine Momentenüberhöhung mehr stattfindet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines dahingehend verbesserten Drehmomenten-Übertragungssystems, daß im Interesse von Beschleunigungsreserven im mittleren und auch im höheren Drehzahlbereich noch eine wirksame Momentenüberhöhung erreicht wird und daß der Treibstoffverbrauch gesenkt werden kann.
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß bei dem Drehmomenten- Übertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Reibungskupplung in allen Fahrgängen gesteuert wird und daß der Strömungswandler gegenüber konventionellen Wandlern eine höhere Wandlung aufweist, die vorzugsweise größer als 2,5 ist. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn die Drehmomentwandlung zwischen Turbinenrad und Pumpenrad in der Größenordnung von 2,5 bis 3,5 liegt.
Bei einer vorgegebenen Brennkraftmaschine ist es besonders zweckmäßig, wenn der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Drehmomentwandler einen kleineren Kapazitätsfaktor besitzt als die bisher für diese Brennkraftmaschine verwendeten Drehmomentwandler. Das bedeutet also, daß bei einem durch die Brennl raftmaschine vorgegebenen Drehmomentverlauf die Festbremsdrehzahl des Drehmomentwandlers gemäß der Erfindung höher liegt als bei einem konventionellen Wandler. Unter Festbremsdrehzahl ist die Drehzahl zu verstehen, bei der der Verlauf des vom Turbinenrad aufgenommenen Drehmoments sich mit der Drehmomentkennlinie der Brennkraftmaschine schneidet. Um diese Drehzahl zu ermitteln wird das Turbinenrad blockiert und das Pumpenrad durch die Brennkraftmaschine angetrieben. Bei den bisherigen Auslegungen von Drehmomentwandlem liegt die Festbremsdrehzahl in der Größenordnung von 1800 bis 3000 Umdrehungen pro Minute. Durch die erfindungs¬ gemäße Auslegung kann diese Festbremsdrehzahl auch in den Bereich oberhalb 3000 Umdrehungen pro Minute verlagert werden. Je kleiner der Kapazitätsfaktor wird, um so weicher wird der Wandler. Dies bedeutet auch, daß der Verlauf des Turbinen- bzw. Pumpenmoments über der Turbinen- bzw. Pumpendrehzahl gegenüber den bisher eingesetzten Wandlern flacher ist.
Bei der Erfindung ist der Wandler somit "weich" ausgelegt und kann auch ein wesentlich breiteres Sekundärkennfeld aufweisen.
Dadurch stehen größere Beschleunigungsreserven zur Verfügung, die vor allem bei Überholvorgängen oder in Beschleunigungsphasen genutzt werden können und außerdem vielfach ein Zurückschalten in einen kleineren Gang unnötig machen.
Der zusätzlich nutzbare Bereich des Sekundärkennfeldes des erfindungsgemäß ausgelegten Wandlers wird überwiegend nur bei instationären Zuständen angefahren. Die in dieser Zeit anfallende Wärmemenge ist nicht höher als bei konventionellen Systemen und daher unkritisch. Gleichwohl hat sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als sinnvoll erwiesen, wenn bei dem Drehmomenten-Übertragungssystem mittels der Rechnereinheit die im Fahrbetrieb anfallende Wärme hochgerechnet und die so erstellte Ist-Wärmebilanz mit der konstruktionsbedingt zulässigen Wärmemenge verglichen wird. Die Öltemperatur wird außerdem gemessen, damit bei der Berechnung vom aktuellen Temperaturniveau ausgegangen werden kann.
Durch diese Maßnahme wird ein unverhältnismäßig hoher Wärmeanfall rechtzeitig erkannt und damit die Voraussetzung für eine Reduzierung der Wärmemenge geschaffen. Wird die Wärmebelastung des gesamten Systems zu groß, wird der Schlupf reduziert. Wird die Belastung der Reibfläche zu groß, so wird der Schlupf abhängig vom Fahrerwunsch verändert: Will der Fahrer beschleunigen und kann noch Wandlung angeboten werden, so wird das Lock-up-Moment reduziert und damit der Schlupf vergrößert. Andernfalls wird das Lock-up-Moment vergrößert und damit der Schlupf reduziert.
Eine andere wichtige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß eine zwischen der Turbine des Wandlers und der Reibscheibe der Lock-up-Kupplung wirksame Dämpfer- einheit vorzugsweise auf den Teillastbereich ausgelegt ist, in dem eine vollständige Wandlerüberbrückung in Betracht kommt. Dies ermöglicht eine wesentlich bessere Dämpfung von Drehschwingungen als bei konventionellen Dämpfern, die auf Vollast ausgelegt sind. Im übrigen Bereich wird die Isolation hochfrequenter Schwingungen über den Schlupf gewährleistet.
Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders kompakte Wandlerausbildung, bei welcher der Wirkungsgrad angesichts der oben erläuterten Lock-up-Steuemng nur noch von sekundärer Bedeutung ist.
Weitere erfinderische Maßnahmen ergeben sich aus den Unteransprüchen der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung bezieht sich, wie bereits erwähnt, auf eine Überbrückungskupplung für einen hydrodynamischen Strömungswandler mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad, einem Leitrad und einem zur Drehachse zentrischen, drehfest mit. dem Pumpenrad verbundenen sowie das Turbinenrad umschließenden Wandlerdeckel, wobei gemäß einem weiteren selbständigen oder in Kombination mit wenigstens einem weiteren, der vorliegenden Anmeldung zugrundeliegenden Merkmal verwendbaren Erfindungsmerkmal der zwischen dem Wandlerdeckel und dem Turbinen- rad angeordnete zentrische Ringkolben radial außen mit einer konischen Kupplungsreib¬ fläche versehen ist. Dabei kann der Ringkolben radial innen eine auf einer drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Gegendichtnabe aufgenommene Dichtnabe besitzen und zumindest ein ringförmig ausgebildetes Dämpferelement einer Dämpfereinheit in Umfangsrichtung zwischen einem drehfest mit dem Ringkolben verbundenen Dämpfer- antriebsteil und einem mit dem Turbinenrad drehfest verbundenen Dämpferabtriebsteil aufgenommen sein.
Die Dämpfereinheit kann dabei, wie bereits erwähnt, einen Dämpfer mit drehfedernden Mitteln umfassen, die ringförmig ausgebildet und auf der zum Wandlerdeckel hinweisenden Seite des Ringkolbens zwischen dessen Nabenteil und der mit einer entsprechend konisch gestalteten Gegenreibfläche des Wandlerdeckels zusammen¬ wirkenden Reibfläche angeordnet sind.
Eine Überbrückungskupplung der vorgenannten Art mit sich nach der vom Turbinenrad weg weisenden Seite öfnende Konen weist eine besonders geringe axiale Baulänge auf und ermöglicht auch die Anordnung eines Federdämpfers mit großen Verdrehwinkeln, da das ringförmige Dämpferelement zwischen dem radial äußeren Bereich des Turbinenrades und der mit einer Reibfläche versehenen Kupplungsreibscheibe des Ringkolbens angeordnet werden kann. Dies führt zu einer Vergrößerung des Zwickels zwischen dem peripheren Bereich des Turbinenrades und der Kupplungsreibscheibe des Ringkolbens und damit zu verbesserten Einbaumöglichkeiten für die Därnfpereinheit.
Für manche Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die zusammen¬ wirkenden Reibflächen des Ringkolbens und Wandlerdeckels als sich zum Turbinenrad hin öffnende Konen ausgebildet sind. Auch diese Bauweise gewährleistet die für konische Kupplungen typische Kraftverstärkung und die besonders steife Ausbildung des Ringkolbens. Eine konstruktiv sinnvolle Ausgestaltung sieht vor, daß mit dem Turbinenrad in dessen radial äußeren Bereich das Dämpferabtriebsteil drehfest verbunden ist, an dem sich das Dämpferelement abtriebsseitig abstützt, während die antriebsseitige Abstützung ein mit dem Ringkolben drehfest verbundenes Dämpferantriebsteil vermittelt.
Bei diesem Dämpferabtriebsteil kann es sich zweckmäßigerweise um ein mit dem Turbinenrad verschweißtes Ringteil mit in Richtung auf die Reibscheibe des Ringkolbens vorstehenden Mitnehmerfingem handeln.
Das Dämpferantriebsteil ist dagegen bevorzugt blattfederartig ausgebildet, mit dem Ringkolben drehfest verbunden und mit auf der zum Turbinenrad des Drehmomenten¬ wandlers hinweisenden Seite der Kupplungsreibscheibe vorstehenden und die Dämpfer- Federelemente umgreifenden Armen sowie an einem Stirnende in Umfangsrichtung abstützenden Mitnehmern versehen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen sollen nachstehend Einzelheiten des erfindungs¬ gemäßen Steue ngsverfahrens bei dessen Anwendung bei Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinenantrieb und einem Drehmomenten-Übertragungssystem mit einem Strömungswandler und einer dazu parallelen Überbrückungskupplung sowie durch dieses Steuemngsverfahren erzielbare Vorteile im Vergleich zu bekannten Steuemngsverfahren erläutert werden, desgleichen eine als Ausführungsbeispiel veranschaulichte Über¬ brückungskupplung. Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein Drehmomenten-Übertragungssystem mit einem Strömungswandler und einer dazu parallel angeordneten und den
Wandler überbrückenden Reibungskupplung,
Fig. 2 eine Halbschnittansicht des der schematischen Darstellung in Fig. 1 ent¬ sprechenden Drehmomenten-Übertragungssystems mit einem Wandler und einer Lock-up-Kupplung sowie mit einem Schema der zugeordneten Druckme¬ diensteuerung,
Fig. 3 in einem Schaubild die Aufteilung des Motormomentes in ein von dem Drehmomentenwandler und ein von der Überbrückungskupplung zu über¬ tragendes Moment in Abhängigkeit von dem am Wandler und der diesen überbrückenden Reibungskupplung auftretenden Schlupf,
Fig. 4 die Motordrehzahl und die Differenzdrehzahl am Wandler in Abhängigkeit von der Zeit beim Beschleunigen eines Kraftfahrzeuges mit einem Schaltvorgang bei gemäß der Erfindung momentengesteuerter Wandlerüberbrückung.
Fig. 5 korrespondierend zu Fig. 4 das Abtriebsmoment über die Zeit beim Be- schleunigen eines Fahrzeugs mit einem Schaltvorgang bei momentengesteuerter
Wandlerüberbrückung,
Fig. 6 in einer Ansicht wie in Fig. 4 das Drehzahlverhalten beim Beschleunigen und bei schlupfgeregelter Wandlerüberbrückung,
Fig. 7 korrespondierend zu Fig. 6 in einer Ansicht wie in Fig. 5 das Abtriebsmoment über der Zeit beim Beschleunigen bei schlupfgeregelter Wandlerüberbrückung,
Fig. 8 in einer Ansicht wie in den Fig. 4 und 6 das Drehzahlverhalten beim Be- schleunigen mit während eines Schaltvorganges geöffneter und nach dem
Schaltvorgang wieder geschlossener Wandlerüberbrückung,
Fig. 9 korrespondierend zu Fig. 8 in einer Ansicht wie in den Fig. 5 und 6 das Abtriebsmoment über der Zeit beim Beschleunigen mit während eines Schaltvorganges geöffneter und nach dem Schaltvorgang wieder geschlossener
Wandlerüberbrückung,
Fig. 10 ein den Verlauf der an der Überbrückungskupplung wirksamen Dmckdifferenz in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulichendes Schaubild zur Vorausbestim- mung des nach einem Abtastintervall gewünschten Wertes der Dmckdifferenz,
Fig. 11 ein Drehmomenten-Übertragungssystem mit einer einen hydrodynamischen Wandler überbrückenden Reibungskupplung, Fig. 12 in einem Schaubild die Aufteilung des Motormomentes in ein vom Drehmom¬ entwandler und ein von der Überbrückungskupplung zu übertragendes Moment in Abhängigkeit von dem am Wandler und der diesen überbrückenden Reibungskupplung auftretenden Schlupf,
Fig. 13 in einem Primärkennfeld eines "hart" ausgelegten Wandlers das Pumpenmoment über der Pumpendrehzahl mit dem Drehzahlverhältnis Turbine/ Pumpe als Parameter,
Fig. 14 in einem Sekundärkennfeld das Turbinenmoment des "hart" ausgelegten Wandlers über der Turbinendrehzahl,
Fig. 15 das Abtriebskennfeld eines in herkömmlicher Weise "hart" ausgelegten
Wandlers,
Fig. 16 in einer Ansicht wie in Fig. 15 das Primärkennfeld eines "weich" ausgelegten
Wandlers mit dem Pumpenmoment über der Pumpendrehzahl und dem
Drehzahlverhältnis Turbine/Pumpe als Parameter,
Fig. 17 in einem Sekundärkennfeld des gem. Fig. 18 "weich" ausgelegten Wandlers das Turbinenmoment über der Turbinendrehzahl,
Fig. 18 anhand der übereinandergelegten Sekundärkennfelder nach den Fig. 16 und 19 den bei "weicher" Auslegung des Wandlers zusätzlich nutzbaren Wandlungs- bereich,
Fig. 19 in einer Ansicht wie Fig. 17 das Abtriebskennfeld des gemäß Fig. 18 weich ausgelegten Wandlers.
Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Drehmomenten-Übertragungssystem 10 umfaßt einen Drehmomentenwandler 11 und eine strömungsdmckmittelbetätigbare Über¬ brückungskupplung 12, die zu dem Drehmomentenwandler parallelgeschaltet ist. Das Drehmomenten-Übertragungssystem ist über eine nur angedeutete Welle 13 mit einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine wirkverbunden und steht seinerseits abtriebsseitig über eine Abtriebswelle 14 mit einem im Abtriebsstrang nachgeordneten Automatikge¬ triebe in Antriebsverbindung, das ebenfalls nicht gezeigt ist.
Wie die schematische Halbschnittansicht des Drehmomenten-Übertragungssystems 10 in Fig. 2 in Verbindung mit dem Drucksteuerschema zeigt, handelt es sich bei dem Drehmomentenwandler 11 um einen herkömmlichen Strömungswandler. Dieser Strömungswandler besteht aus einem mit dem Abtrieb einer Brennkraftmaschine verbundenen Wandlerdeckel 16, einem zusammen mit dem Wandlerdeckel das Wandlergehäuse bildenden Pumpenrad 17, einem seinerseits über eine Abtriebswelle mit dem nicht dargestellten Automatikgetriebe verbundenen Turbinenrad 18 sowie aus einem zwischen dem Pumpen- und Turbinenrad angeordneten Leitrad 19. Die den Wandler überbrückende Reibungskupplung 12 ist zwischen dem Turbinenrad 18 und dem Wandlerdeckel 16 angeordnet und besitzt eine drehfest mit dem Turbinenrad des Wandlers verbundene Kupplungsscheibe 20, deren Reibbelag 21 mit einer Gegen¬ fläche 22 des Wandlerdeckels 16 zusammenwirkt. Die Reibungskupplung besitzt femer eine dem Turbinenrad 18 zugewandte rückwärtige Kammer 24 und eine dem Wand¬ lerdeckel 16 zugewandte vorderseitige Kammer 25.
Der Wandler 11 wird in bekannter Weise über eine pumpenradseitig in das Wand¬ lergehäuse einmündende Leitung 30 von einer nicht weiter dargestellten Dmckmittel- quelle mit Strömungsdmckmittel versorgt, wobei die Drucksteuerung über ein Steuerventil 31 erfolgt, das seinerseits von einem Steuerelement 31 gesteuert wird. Abgeführt wird das Strömungsdmckmittel hingegen über eine nicht gezeigte Leitung zu einem nur angedeuteten Kühler 32. Neben der Beaufschlagung des Turbinenrades 18 wirkt der Dmck des Strömungsdmckmittels auf der Abströmseite des Pumpenrades 17 auch in der rückwärtigen Kammer 24 der Reibungskupplung 12, beaufschlagt die Kupplungsscheibe 20 und drückt diese an die mit deren Reibbelag 21 zusammen¬ wirkende Gegenfläche 22 des Wandlerdeckels 16 an. Da gemäß der Erfindung die Kupplung in allen Betriebsbereichen mit Schlupf gefahren wird, erfolgt durch den in Abhängigkeit vom Schlupf mehr oder weniger großen Spalt zwischen dem Reibbelag 21 der Kupplungsscheibe 20 und der damit zusammenwirkenden Gegenfläche 22 des Wandlerdeckels 16 eine gedrosselte Strömungsmitteldmckbeaufschlagung der sich zwischen der Kupplungsscheibe 20 und dem Wandlerdeckel 16 erstreckenden vorderseitigen Kammer 25. Die Strömungsdmckmittelbeauf schlagung der vorderseitigen Kammer 25 ist mittels eines mit dieser Kammer über eine Leitung 34 verbundenen Ventils so steuerbar, daß ein einstellbarer und zwischen der rückwärtigen und vorderseitigen Kammer wirksamer Differenzdmck das von der Reibungskupplung 12 übertragbare Drehmoment bestimmt.
Angesichts der Parallelanordnung des Wandlers 11 und der letzteren überbrückenden Reibungskupplung 12 ist das Motormoment gleich der Summe der vom Wandler und von der Kupplung übertragenen Momente und mithin gleich dem Getriebemoment, soweit man von Verlusten im Übertragungssystem absieht, also
MMotor = MKupplung + MWtmer = Mcjjtrieb,..
Die Aufteilung des Motormomentes in ein vom Wandler und ein von der über¬ brückenden Reibungskupplung zu übertragendes Moment veranschaulicht Fig. 3 in Abhängigkeit vom Schlupf. Es ist ersichtlich, daß mit zunehmendem Schlupf der vom Wandler übertragene Anteil des Motormomentes ansteigt und dementsprechend das von der Kupplung übertragene Moment abfällt.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuemngsverfahren wird allerdings nicht der Schlupf geregelt, sondern in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors der von der Reibungskupplung zu übertragende Anteil des Motormomentes bestimmt und von einer Rechnereinheit, etwa einem Mikroprozessor, der für die Übertragung des vorbestimmten Drehmomentes notwendige Differenzdmck an der Reibungskupplung eingestellt. Der Schlupf ergibt sich dann von selbst.
In Fig. 4 sind über der Zeit die Motordrehzahl 40 und die Differenzdrehzahl 41 am Wandler beim Beschleunigen und beim Hochschalten von beispielsweise dem zweiten in den dritten Gang dargestellt. Infolge des Beschleunigens steigt die Motordrehzahl im zweiten Gang zunächst bis zum Auslösen des Schaltvorganges an und fällt während des bei 42 beginnenden Schaltvorganges ab. Die Differenzdrehzahl am Wandler hingegen bleibt zunächst konstant, steigt dann aber während des Schaltvorganges stark an. Nach dem Umschalten vom zweiten in den dritten Gang fallen bei 43 die Motordrehzahl und die Differenzdrehzahl am Wandler ab, und zwar letztere nach einem geringfügigen Überschwingen auf einen auf höherem Niveau als vor dem Schaltvorgang konstant bleibenden Wert. Dies ist bei Fig. 4 veranschaulicht. Die Motordrehzahl hingegen steigt angesichts der vorausgesetzten Beschleunigung im dritten Gang wieder leicht an. Es ist ersichtlich, daß zu keinem Zeitpunkt die den Wandler überbrückende Reibungskupplung haftet. Es wird vielmehr in allen Betriebsbereichen mit Schlupf gefahren.
Von besonderem Interesse ist das korrespondierend zu Fig. 4 in Fig. 5 über der Zeit dargestellte Abtriebsmoment 44, das zu Beginn des Schaltvorganges stark abfällt, dann während der Phase großen Schlupfs angesichts der dadurch bedingten Momenten- erhöhung steil ansteigt und am Ende des Schaltvorganges ohne nennenswerte und im übrigen sogleich abklingende Nachschwingung 46 im Antriebsstrang auf einen dem dritten Gang entsprechenden Wert zurückfällt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen, daß bei schlupf geregelter Wandlerüberbrückung die Verhältnisse beim Schaltvorgang ganz anders liegen. Auch die Fig. 6 und 7 beziehen sich auf das Umschalten vom zweiten in den dritten Gang eines beschleunigenden Fahrzeugs.
Wie Fig. 6 zeigt, steigt im zweiten Gang die Motordrehzahl 40' bis zum Auslösen des Schaltvorganges bei 42' an, während die Differenzdrehzahl 41' am Wandler und damit der auftretende Schlupf konstant bleibt. Zu Beginn des Schaltvorganges bei 42' fällt die Motordrehzahl ab, während die Differenzdrehzahl am Wandler ansteigt. Nach dem Umschalten in den dritten Gang fallen wiedemm die Motordrehzahl und die Differenz¬ drehzahl am Wandler ab.
Da bei schlupfgeregelter Wandlerüberbrückung das Bestreben dahin geht, die Differenzdrehzahl am Wandler auch während des Schaltvorganges konstant zu halten, dauert der Schaltvorgang länger als bei momentengesteuerter Wandlerüberbrückung, weil die Turbine des Wandlers nicht nachgeben kann. Am Ende des Schaltvorganges tritt bei 47 Haften an der überbrückenden Reibungskupplung ein, weil die Schlupfregelung erst wirken kann, wenn sich eine Abweichung eingestellt hat, und auch dann nur mit einer durch die Stellelemente und die Reglerstabilität begrenzten Geschwindigkeit. Schließlich stellt sich, wie Fig. 6 zeigt, nach dem zeitlich länger andauernden Schaltvorgang der Schlupf 41' wieder auf dem vor dem Schaltvorgang vorhandenen Niveau ein.
Auch bei schlupfgeregelter Wandlerüberbrückung fällt zu Beginn des Schaltvorganges 5 das Abtriebsmoment 44' stark ab, um danach in gleicher Weise wie bei momentengere- gelter Wandlerüberbrückung steil anzusteigen und am Ende des eigentlichen Schaltvor¬ ganges mit merklichen und erst nach und nach abklingenden Nachschwingungen 46' auf einen den dritten Gang entsprechenden Wert zurückzufallen.
0 Es ist ersichtlich, daß bei schlupfgeregelter Wandlerüberbrückung der Drehzahlgradient und die Drehzahldifferenz beim Schaltende sehr groß sind. Dies ist die Ursache dafür, daß am Ende des Schaltvorganges die Reibungskupplung haftet und sich angesichts des dann vollständig überbrückten Wandlers die erwähnten Nachschwingungen im Abtriebsstrang einstellen. 5
Auch die Fig. 8 und 9 zeigen analog zu den Fig. 4 und 5 die Beschleunigung eines Fahrzeugs mit Schaltvorgang, wobei die Wandlerüberbrückung während des Schaltvor¬ ganges geöffnet, nach dem Umschalten in einen höheren Gang aber geschlossen ist.
0 Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß bis zum Auslösen eines Schaltvorganges bei 42" die Motordrehzahl 40" ansteigt, hingegen die Differenzdrehzahl 41" am Wandler leicht abfällt. Während des eigentlichen Schaltvorganges fällt dann die Motordrehzahl entsprechend der Umschaltung in einen höheren Gang ab. Die Drehzahldifferenz 41" am Wandler steigt beim Einleiten des Schaltvorganges an, um dann am Schaltende 5 wieder abzufallen und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit infolge des Schließens der Wandlerüberbrückung bei 48 auf Null zu gehen. Beim Antriebsmoment sind die Verhältnisse zunächst ganz ähnlich wie bei der erfindungsgemäßen Momentensteuemng der Wandlerüberbrückung, aber zu dem schnell abklingenden Überschwingen 46" unmittelbar am Ende des Schaltvorganges kommt beim Abfall der Differenzdrehzahl auf o Null, also beim vollständigen Schließen der den Wandler überbrückenden Reibungskupp¬ lung, es zu erheblichen Schaltstößen mit nur langsam abklingenden Schwingungen 49 im Abtriebsstrang. Wie der Vergleich des erfindungsgemäßen Steuerungskonzepts anhand der Fig. 4 und 5 mit der schlupfgeregelten Wandlerüberbrückung nach den Fig. 6 und 7 und dem Steuerungskonzept mit während des Schaltvorganges geöffneter, nach dem Schalten aber geschlossener Wandlerüberbrückung nach den Fig. 8 und 9 gezeigt hat, treten bei der momentengesteuerten Wandlerüberbrückung nach der Erfindung wesentlich geringere Schaltstöße als bei den anderen Steuerungskonzepten ein. Dies bemht darauf, daß während der Schaltung die ohnehin mit vorbestimmtem Schlupf gefahrene Wandlerüber¬ brückung nachgibt und die Differenzdrehzahl entsprechend ansteigen kann.
In dem Schaubild gemäß Fig. 10 zeigt die Kurve 50 den Verlauf der an der Lock-up- Kupplung wirksamen Dmckdifferenz Δp in Abhängigkeit von der Zeit. Ausgehend vom Anfangsdifferenzdruck ΔpStMt steigt die Dmckdifferenz über der Zeit zunächst steil an, was die an Δpstlrt anliegende Tangente 51 anzeigt, um sich dann allmählich im Anstieg abzuschwächen und schließlich einem durch die strichpunktierte Linie 52 angedeuteten Soll-Differenzdmck asymptotisch anzunähern. Dies geschieht durch schrittweises Annähern, indem ausgehend von einem Differenzdmck Δpn zu einem Zeitpunkt t„ nach der im Patentanspruch 4 angegebenen Gleichung nach einem Abtastintervall Δt zu einem Zeitpunkt ^+1 der Differenzdmck Δpn+1 bestimmt, der nach dem Zeitintervall Δt erforderliche Gradient der Dmckdifferenz errechnet und dieser Gradient mittels des Hydrauliksystems eingestellt und schließlich diese Schrittfolge laufend wiederholt wird, bis der durch die strichpunktierte Linie 52 angedeutete Sollwert der Dmckdifferenz erreicht ist.
Bei dem als Ausführungsbeispiel in Figur 11 veranschaulichten Drehmomenten- Übertragungssystem 60 handelt es sich um einen hydrodynamischen Drehmomenten¬ wandler 61 mit einer Überbrückungskupplung 62 und einer zwischen dem Drehmo¬ mentenwandler und der Überbrückungskupplung wirksamen Dämpfereinheit 63.
Der Drehmomentenwandler 61 umfaßt ein mit einer nicht dargestellten Brennkraftma- schine in drehfester Antriebsverbindung stehenden Pumpenrad 65, ein mit einer abtriebsseitigen Nabe 66 wirkverbundenes Turbinenrad 67, ein im Strömungskreislauf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad feststehend angeordnetes Leitrad 68 und einen mit dem Pumpenrad drehfest verbundenen und das Turbinenrad umschließenden Wand- lerdeckel 70.
Der Wandlerdeckel 70 ist mit dem Pumpenrad 65 drehfest verbunden und vermittelt dessen Antriebsverbindung mit der Brennkraftmaschine über auf der vom Pumpenrad abgewandten Seite vorstehende Mitnehmerzapfen 71, 72, auf denen ein nicht dargestell¬ tes Schwungrad der Brennkraftmaschine aufgenommen ist.
Zwischen dem Turbinenrad 67 und dem Wandlerdeckel 70 ist ein zur Drehachse des Wandlers zentrischer Ringkolben 74 angeordnet, bei dem es sich um ein Blechformteil handelt. Dieser Ringkolben ist radial innen mit einer Dichtnabe 75 auf einer sich von dem mit dem Turbinenrad drehfest verbundenen Nabenteil 66 forterstreckenden Gegendichtnabe 76 aufgenommen und radial außen als Kupplungs-Reibscheibe 78 mit einer konischen Reibfläche 79 ausgebildet.
Die mit einem geeigneten Belag ausgerüstete konische Reibfläche 79 der Reibscheibe 78 des Ringkolbens 74 wirkt mit einer entsprechend konisch gestalteten Gegenreibfläche 80 des drehfest mit dem Pumpenrad 65 verbundenen Wandlerdeckels 70 zusammen. Die Konen der zusammenwirkenden Reibflächen öffnen sich gemäß der mit weit auseinander liegenden Schraffurstrichen versehenen Ausführung nach der vom Turbinenrad 65 weg weisenden Seite. Angesichts dieser Gestaltung bildet sich zwischen dem peripheren Bereich des Turbinenrades 67 und der konisch gestalteten Kupplungs-Reibscheibe 78 des Ringkolbens ein radial außen vom Wandlerdeckel 70 umschlossener zwickelartiger Ringraum.
In diesem zwickelartigen Ringraum ist die Dämpfereinheit 63 mit ringförmig ausgebildeten Dämpfer-Federelementen 82 aufgenommen, die sich in Umfangsrichtung auf der jeweils einen Seite an mit dem Ringkolben 74 drehfest verbundenen Dämpfer¬ antriebsteilen 83 und mit ihren anderen Enden an drehfest mit dem Turbinenrad 67 verbundenen Dämpferabtriebsteilen 84 abstützen.
Die Därnpferantriebsteile 83 sind blattfederartig ausgebildet, auf der zum Turbinen¬ rad 67 hinweisenden Seite des Ringkolbens 74 angeordnet und mit diesem im Bereich zwischen der Ringkolben-Dichtnabe 75 und der Kupplungsreibscheibe 78 mittels Nieten 85 drehfest verbunden. Auf der von der Reibfläche 79 der Kupplungsreib¬ scheibe 78 abgewandten Seite erstrecken sich von den dem Konturenverlauf des Ringkolbens 74 folgenden Dämpferantriebsteilen 83 vorstehende und die Dämpfer- Federelemente 82 umgreifende Arme 86, 87 sowie jeweils ein Federelement an einem Stirnende abstützende Mitnehmer 88, 89 fort.
Bei den Dämpferabtriebsteilen 84 handelt es sich um mit dem peripheren Bereich des Turbinenrades 67 verschweißte Ringsegmente, von denen in Richtung auf die Kupplungsreibscheibe 78 des Ringkolbens 74 Mitnehmerfinger 90 vorstehen, die die Abstützung der Dämpfer-Federelemente 82 an deren anderen Enden vermitteln. Die Federelemente sind somit zwischen den Mitnehmern 88, 89 der Dämpferantriebsteile 83 und den vorstehenden Mitnehmerfingern 90 der Dämpferabtriebsteile 84 aufgenommen sind.
Die Dämpfereinheit 43 des Wandlers 41 ist vorzugsweise auf den Hauptfahrbereich ausgelegt, der in Figur 18 und 21 in Form schraffierter Flächen angedeutet ist. Eine derartige Dämpferauslegung, die angesichts der nur in diesem Hauptfahrbereich in Betracht kommenden vollständigen Wandlerüberbrückung angezeigt ist, gewährleistet eine wesentlich bessere Dämpfung von Drehschwingungen, als dies bei einer auf einen größeren Fahrbereich ausgelegten Dämpferausbildung möglich wäre. Darüber hinaus ergibt sich ein besonders kompakter Wandleraufbau.
Die in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellte und vorstehend erläuterte Lock-up-Kupplung besitzt eine vorderseitige Dmckkammer 92 zwischen dem Ringkolben 74 und dem Turbinenrad 67 und eine rückwärtige Dmckkammer 93 zwischen dem Ringkolben und dem Wandlerdeckel 70. Betätigt wird die Kupplungs¬ reibscheibe 78 in ihre mit der Gegenreibfläche 80 des Wandlerdeckels 70 zusammen¬ wirkende Kupplungslage infolge Beaufschlagung der vorderseitigen Dmckkammer 92 mit Strömungsmitteldmck und die Einstellung des von der Reibungskupplung zu übertragenden Momentes erfolgt in Abhängigkeit von dem zwischen der vorderseitigen Dmckkammer 93 wirkenden Differenzdmck.
Das über ein nicht dargestelltes Schwungrad, das mittels der vom Wandlerdeckel 70 nach der vom Drehmomentenwandler abgewandten Seite vorstehenden Mitnehmerzap¬ fen 71, 72 mit dem Wandlerdeckel drehfest verbunden ist, eingeleitete Eingangs¬ drehmoment wirkt bei geöffneter Lock-up-Kupplung 62 unmittelbar auf das Pumpen¬ rad 65 und wird dann angesichts der dadurch verursachten Hydraulikmittelströmung über das Turbinenrad 67 auf die Abtriebsnabe 66 übertragen.
Wenn die Lock-up-Kupplung hingegen vollständig geschlossen ist und mithin die Reibscheibe 78 des Ringkolbens 74 schlupffrei mit der Gegenreibfläche 80 des Wandlerdeckels 70 zusammenarbeitet, erfolgt über die Dämpfer-Federelemente 82 eine direkte mechanische Übertragung des am Wandlerdeckel eingeleiteten Eingangs¬ drehmomentes auf das Turbinenrad 67 und von diesem über die damit fest verbundene Antriebsnabe 66 auf einen mit einem nachgeschalteten Automatikgetriebe wirkver¬ bundenen Abtriebsstrang.
Wenn in Abhängigkeit von einem zwischen der vorderen und rückwärtigen Dmck¬ kammer 92, 93 der Lock-up-Kupplung wirkenden Differenzdmck die Lock-up-Kupplung mit Schlupf arbeitet, wird das über den Wandlerdeckel 70 eingeleitete Eingangs¬ drehmoment in Abhängigkeit vom Schlupf in ein von der Lock-up-Kupplung 62 einerseits und vom Wandler 61 andererseits übertragenes Drehmoment aufgeteilt, wie dies Figur 12 schematisch zeigt.
Die Drehmomentenübertragung von der Lock-up-Kupplung 62 auf das Turbinenrad 67 und die mit diesem drehfest verbundene abtriebsseitige Nabe 66 gewährleistet einen wirksamen Ausgleich von Ungleichförmigkeiten des eingeleiteten Drehmoments. Angesichts der Anordnung der Dämpfer-Federelemente 82 im peripheren Bereich zwischen der Reibscheibe 78 des Ringkolbens 74 und des Turbinenrades 67 ist die Beherrschung vergleichsweise großer Federwege gewährleistet.
Die Reibungskupplung 12, 42 kann gemäß der Erfindung derart gesteuert werden, daß diese in allen Vorwärtsgängen zumindest zeitweise wenigstens teilweise geschlossen wird. Mit anderen Worten, es wird auch im ersten bzw. ab dem ersten Gang eine Schlupfregelung der Kupplung vorgesehen, wobei auch ein vollständiges Schließen erfolgen kann. Die konischen Reibflächen des Wandler-Deckels 70 und der Reibscheibe 78 können aber auch, wie dies anhand der mit dichtaneinanderliegenden Schraffurstrichen dargestellten Ausführung und wie dies bei 70a und 78a angedeutet ist, als zum Turbinenrad hin geneigte Konen ausgebildet sein. Es können dann die Dämpferfedern 82 radial weiter innen untergebracht werden, z.B. über der Nabe 66.
Bei herkömmlich ausgelegten Drehmomenten-Übertragungssystemen wird die Lock-up- Kupplung, die in den unteren Gängen vollständig offen ist, in den oberen Gängen zu¬ geschaltet. Im Interesse eines guten Gesamtwirkungsgrades und zur Begrenzung der anfallenden Wärme sind die Wandler "hart" ausgelegt. Figur 13 zeigt das Primärkenn¬ feld eines "hart" ausgelegten Wandlers mit dem Pumpenmoment über der Pumpen¬ drehzahl und dem Drehzahlverhältnis Turbine /Pumpe als Parameter.
In Figur 13 ist femer ein Kennfeld eines Antriebsmotors mit dem Motorabtriebsmoment über der mit der Turbinendrehzahl übereinstimmenden Motordrehzahl eingetragen.
Schließlich ist in Figur 13 auch der Hauptfahrbereich schraffiert dargestellt, der etwa den Drehzahlbereich zwischen 750 bis 2000 Umdrehungen pro Minute umfaßt.
Das in Figur 14 veranschaulichte Sekundärkennfeld zeigt das Turbinendrehmoment über der Turbinendrehzahl mit Angabe der Wirkungsgrade in den verschiedensten Leistungs¬ bereichen für den hart ausgelegten Wandler gemäß Kennfeld nach Figur 15.
Das in Figur 15 gezeigte Abtriebskennfeld, in dem das Turbinenmoment des Wandlers über der Turbinendrehzahl aufgetragen ist, veranschaulicht den Wandlungsbereich, in dem mit ansteigender Drehzahl das Turbinenmoment stark abfällt, sowie den sich an den Wandlungsbereich anschließenden Kupplungsbereich. Fe er ist wiederum der als eng schraffierte Fläche dargestellte Hauptfahrbereich in das Abtriebskennfeld eingetragen.
Bei herkömmlichen Drehmomenten-Übertragungssystemen mit im Interesse eines guten
Gesamtwirkungsgrades und zwecks Begrenzung des Wärmeanfalls "harter" Wandler¬ auslegung fällt die Momentenüberhöhung mit steigender Drehzahl stark ab. Im mittleren Drehzahlbereich findet daher nur noch eine geringe und im oberen Drehzahlbereich schließlich überhaupt keine Momentenüberhöhung mehr statt.
In dem Primärkennfeld gemäß Figur 16 ist das Pumpenmoment über der Pumpen¬ drehzahl mit dem Drehzahlverhältnis Turbine / Pumpe als Parameter eines "weich" ausgelegten Wandlers dargestellt. Die Kennlinien des "weich" ausgelegten Wandlers haben für gleiche Parameter wie in Figur 13 einen wesentlich flacheren Verlauf. Der Wandlungsbereich erstreckt sich über den mittleren bis in den oberen Drehzahlbereich.
Dies führt, wie Figur 17 zeigt, zu einem gegenüber dem in Figur 14 veranschaulichten Sekundärfeld eines hart ausgelegten Wandlers stark verbreiterten Sekundärfeld. Demgemäß stehen bei weicher Wandlerauslegung wesentlich größere Beschleunigungs¬ reserven zur Verfügung, die in vielen Fällen ein Rückschalten beim Beschleunigen überflüssig werden lassen.
Diese Beschleunigungsreserven zeigt insbesondere Figur 18, in der das zu einem harten Wandler gehörende Sekundärfeld gemäß Figur 14 über das dem weich ausgelegten Wandler zugeordnete Sekundärfeld gemäß Figur 17 gelegt ist. Bei weicher Wandler¬ auslegung wird der gestrichelt dargestellte Bereich zwischen den beiden VoUastlinien der beiden Wandler für eine Momentenüberhöhung gewonnen.
Dies zeigt auch das analog zu Figur 15 in Figur 19 veranschaulichte Abtriebskennfeld eines Drehmomenten-Übertragungssystems mit weicher Wandlerauslegung. Der nutzbare Wandlungsbereich ist gegenüber dem Abtriebskennfeld nach Figur 15 um den über der gestrichelten Linie liegenden Bereich größer geworden. Im übrigen sind auch in dieses Kennfeld der als eng schraffierte Fläche dargestellte Hauptfahrbereich und der Bereich mit minimalem Schlupf eingetragen.
Fe er sind in Figur 18 Betriebspunkte 1, 2 und 3 eingetragen. Bei verwirklichten
Wandlerausführungen mit "harter" und "weicher" Auslegung konten in diesen Betriebspunkten die nachstehenden Schlupfwerte und Wirkungsgrade ermittelt werden:
Figure imgf000041_0001
Es ist ersichtlich, daß im unteren und mittleren Drehzahlbereich bei "weicher" Wandler¬ auslegung zwar der Wirkungsgrad gegenüber dem Wirkungsgrad eines "hart" 0 ausgelegten Wandlers zurückbleibt, aber es tritt merklich erhöhter Schlupf auf und damit eine verbesserte Momentenüberhöhung. Im Betriebspunkt 3 in Figur 18 sind hingegen bei harter und weicher Wandlerauslegung Schlupf und Wirkungsgrade gleich.
Aufgmnd des dynamischen Verhaltens von Hydraulik- und mechanischen Systemen kann 5 es bei zu schneller Erhöhung des Betrages eines die Aufteilung des vom Drehmomenten- übertragungssystem zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungs¬ kupplung beeinflussenden Parameters zur Anregung von Schwingungen verschiedener Frequenz durch einen zu großen Betrag des Ruckes oder ein Haften der Reibungskupp¬ lung kommen. 0
Zur Vermeidung solcher Schwingungsanregungen sieht eine sinnvolle Weiterbildung der Erfindung vor, daß das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungskupplung beeinflussenden Parameters, vorzugsweise des Differenzdruckes, 5 nach einer Funktion in Abhängigkeit der Zeit verzögert erfolgt.
Das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungskupp¬ lung beeinflussenden Parameters kann aber auch nach einer Funktion in Abhängigkeit o der Differenzdrehzahl zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems verzögert erfolgen.
Ebenso ist das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungskupplung beeinflussenden Parameters nach einer Funktion in Abhängigkeit des Gradienten der Motordrehzahl verzögert möglich.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmalen bzw. Elementen gebildet werden können. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den Figuren beschriebene Merkmale bzw. Funktionsweisen für sich allein genommen eine selbständige Erfindung darstellen.
Die Anmelderin behält sich also vor, noch weitere bisher nur in der Beschreibung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren offenbarte Merkmale von erfindungs- wesentlicher Bedeutung zu beanspruchen. Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind somit lediglich Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmoment-Übertragungs¬ systems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von dieser übertragene Drehmoment im Zusammenwirken mit der zentralen Rechner¬ einheit gezielt veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Drehmo¬ ment des Antriebsaggregats ermittelt sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und adaptiv eingestellt wird, wobei sich ein minimaler Schlupf zwischen An- und Abtrieb des berechneten Kupplungsmomentes selbständig einstellt und Abweichungen vom idealen Zustand durch Korrekturen langfristig ausgeglichen werden.
2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungs¬ kupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Drehmoment des Antriebsaggregats nach der Momentgleichung
MKupphπιg =
Figure imgf000043_0001
mit
^Kupplun " Moment an der Reibungskupplung
1^ - Drehmomentenaufteilungsfaktor k^ - Korrek-urfaktor zum Ausgleich multiplikativ eingehender Fehler MkOT OT " Korrekturmoment zum Ausgleich additiv zum Motormo¬ ment eingehender Fehler
ermittelt wird, wobei sich ein minimaler Schlupf zwischen An- und Abtrieb des
Drehmomentübertragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des über den gesamten Betriebsbereich des Antriebsstranges konstanten Momentenaufteilungs¬ faktor l-π-j selbständig einstellt und Abweichungen vom idealen Zustand durch den Korrekturfaktor k^^ und die Korrekturmomente M^^OT und Mkorr ,- langfristig ausgeglichen werden.
3. Verfahren nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Momentenaufteilungsfaktor k^ um einen von der Abtriebsdrehzahl abhängigen Wert handelt.
4. Verfahren nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Momenten¬ aufteilungsfaktor k^ um einen von der Drehzahl des Antriebsaggregats allein ab¬ hängigen Wert handelt.
5. Verfahren nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Momenten¬ aufteilungsfaktor k^ um einen sowohl von der Drehzahl als auch vom Drehmo¬ ment des Antriebsaggregats abhängigen Wert handelt.
6. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Momenten- aufteilungsfaktor k^ um einen sowohl von der Abtriebsdrehzahl als auch vom
Drehmoment des Antriebsaggregats abhängigen Wert handelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung strömungsdmckmittelbetätigbar und so ausgeführt ist, daß sich zwischen Reibungskupplung und dem Wandlerdeckel bzw. zwischen Reibungs¬ kupplung und dem übrigen Wandlergehäuse zwei getrennte Druckkammern bilden und daß ein zwischen diesen Druckkammern bestehender Differenzdmck das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment bestimmt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Drehmomentenübertragungssystem mit einer Brermkraftmaschine als Antriebsaggregat dessen Betriebszustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Drosselklappenwinkel, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Kraftstoffdurchsatz, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Saugrohr¬ unterdruck oder in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Einspritzzeit bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die
Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungs¬ kupplung beeinflussenden Parameters, vorzugsweise des Differenzdmckes, nach einer Funktion in Abhängigkeit der Zeit verzögert erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungs¬ kupplung beeinflussenden Parametes, vorzugsweise des Differenzdmckes, nach einer Funktion in Abhängigkeit der Differnzdrehzahl zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenübertragungssystems verzögert erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen eines vom bisherigen abweichenden neu berechneten Betrages eines die Aufteilung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen Wandler und Reibungs- kupplung beeinflussenden Parameters, vorzugsweise des Differenzdmckes, nach einer Funktion in Abhängigkeit des Gradienten der Motordrehzahl verzögert erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Reibungskupplung gewünschte Differenzdmck mit Hilfe eines PI- oder
PID-Reglers eingeregelt wird, wobei die Regelstrecke von dem zur Erzielung eines bestimmten von der Reibungskupplung zu übertragenden Drehmoments notwendi¬ gen Differenzdmck an der Reibungskupplung zum sich einstellenden Diffe- renzdmck nicht eindeutig analytisch beschreibbar ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Differenzdmck an der Reibungskupplung dadurch eingestellt wird, daß einer Kennlinie ein druckproportionales Signal, wie ein Ventilstrom, entnommen und eingestellt wird, wobei auftretende Abweichungen zwischen Soll- und Istdmck mittels einer I-Rückführung ausgeglichen werden und die Regelstrecke von dem zur Erzielung eines bestimmten von der Reibungskupplung zu übertragenden Drehmoments notwendigen Differenzdmck an der Reibungskupplung zum sich ein- stellenden Differenzdmck nicht eindeutig analytisch beschreibbar ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Differenzdmck an der Reibungskupplung dadurch eingestellt wird, daß ein dem gewünschten Differenzdmck proportionales Signal, wie ein Strom oder Tastverhältnis, berechnet und mit Hilfe eines PI, I- oder PID-Reglers eingeregelt wird, wobei die Regelstrecke von dem zur Erzielung eines bestimmten von der Reibungskupplung zu übertragenden Drehmoments notwendigen Differenzdmck an der Reibungskupplung zum sich einstellenden Differenzdmck nicht eindeutig analytisch beschreibbar ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Ab¬ weichungen des tatsächlich von der Reibungskupplung übertragenen Drehmo¬ mentes vom gewünschten Drehmoment dadurch festgestellt werden, daß der sich einstellende Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentübertragungs- Systems gemessen und mit Sollwerten verglichen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Ab¬ weichungen des tatsächlich von der Reibungskupplung übertragenen Drehmo¬ mentes vom gewünschten Drehmoment dadurch festgestellt werden, daß das vom Drehmomentwandler übertragene Drehmoment aus dessen Charakteristik berechnet und damit die wirkliche Drehmomentenaufteilung zwischen Wandler und Reibungskupplung überprüft wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf¬ tretende Abweichungen des von der Reibungskupplung wirklich übertragenen Drehmoments vom gewünschten Drehmoment
auf multiplikativ eingehende Fehler (k^ ≠ 0, Mkorr MOT = 0, Mkorr v-j = 0), auf additiv zum Motormoment eingehende Fehler Q = 0, Mkorr MOT ≠ 0, Mkorr - = 0)
auf additiv zum Kupplungsmoment eingehende Fehler ι ≠ 0, Mkorr MOT = 0, Mkorr WÜ ≠ 0) auf multiplikativ und additiv zum Motormoment eingehende
Fehler ≠ 0, Mkorr_MC.τ ≠ 0, Mkorr WÜ = 0) auf multiplikativ und additiv zum Kupplungsmoment eingehende Fehler (k^ ≠ 0, Mkorr MOT = 0, Mkorr WÜ ≠ 0) oder auf multiplikativ und additiv sowohl zum Motormoment als auch zum Kupplungsmoment eingehende Fehler (k^, ≠ 0, Mkorr MOT ≠ 0, M^ ^ ≠ 0) zurückgeführt werden und daß die Kompensation solcher Fehler mit einer Zeitkon¬ stanten von mehreren Sekunden erfolgt, um lediglich einen adaptiven Charakter der Steuemng zu erreichen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalisierung eines Beschleunigungswunsches seitens des Fahrers der Schlupf im Drehmomentenübertragungssystem mittels Reduziemng des k^-Faktors erhöht und dadurch die vom Wandler angebotene Drehmomentenüberhöhung als zusätzliche Drehmomentenreserve genutzt werden kann.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupf im Drehmomentenübertragungssystem in allen Gängen von der Reibungs¬ kupplung bestimmt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung durch den Wandler in den Hintergrund tritt und eine Wandlerauslegung hinsieht- lich einer hohen stall-speed-Drehzahl und eines breiten Wandlungsbereiches erlaubt.
20. Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brermkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem
Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungs- systems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechner¬ einheit gezielt veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Rei¬ bungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach der Momentgleichung
Figure imgf000048_0001
mit kn = lς,« als Momentenaufteilungsfaktor und kkoπ-als Korrekturfaktor
ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenüber- tragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des über den gesamten Betriebs¬ bereich des Antriebsstranges konstanten Momentenaufteilungsfaktors k,. selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebs¬ stranges vom idealen Zustand ausgleicht.
21. Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungs- systems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechner¬ einheit gezielt veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach dem Momentgleichung
Mκupplung ' •'ήcorr MAntriebjjggjegjt
mit k,. = k^ als Momentenaufteilungsfaktor und ktoπ-als Korrekturfaktor
ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenüber- tragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des motorkennfeldunabhängigen Momentenaufteilungsfaktors l selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^
Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
22. Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungs- systems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechner- einheit gezielt veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebsaggregats nach dem Momentgleichung
M u plun ke
Figure imgf000049_0001
mit I = k,,« als Momentenaufteilungsfaktor und ktoπ.als Korrekturfaktor ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenüber- tragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des von der Drehzahl des Antriebsaggregats allein abhängigen Momentenaufteilungsfaktors l selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebs¬ stranges vom idealen Zustand ausgleicht.
23. Verfahren zum Steuern eines mit dem Abtrieb eines Antriebsaggregats, etwa einer Brennkraftmaschine, wirkverbundenen und über eine Abtriebswelle mit einem
Automatikgetriebe in Antriebsverbindung stehenden Drehmomenten-Übertragungs- systems, das einen Strömungswandler und eine dazu parallel angeordnete Reibungskupplung, ein Meßwerterfassungssystem und eine zentrale Rechnereinheit besitzt, wobei die Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung und damit das von selbiger übertragene Drehmoment in Zusammenarbeit mit der zentralen Rechner¬ einheit gezielt veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebs¬ zustand des Antriebsaggregats nach dem Momentgleichung
MKuppiung = k. -^-orr ' MAntri.1)ωggregtt
mit kj = k,.«. als Momentenaufteilungsfaktor und kkoπ-als Korrekturfaktor
ermittelt, sowie die zur Übertragung des vorbestimmten Kupplungsmomentes erforderliche Kraftbeaufschlagung der Reibungskupplung berechnet und eingestellt wird, wobei sich der Schlupf zwischen An- und Abtrieb des Drehmomentenüber- tragungssystems in Abhängigkeit von der Größe des sowohl von der Drehzahl als auch vom Drehmoment des Antriebsaggregats abhängigen Momentenaufteilungs- faktors k. selbständig einstellt und der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen Zustand ausgleicht.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung strömungsdmckmittelbetätigbar und so ausgeführt ist, daß sich zwischen Reibungskupplung und Wandlerdeckel bzw. zwischen Reibungskupplung und dem übrigen Wandlergehäuse zwei getrennte Druckkammern bilden und daß ein zwischen diesen Dmckkammem bestehender Differenzdmck das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment bestimmt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Drehmomenten-Übertragungssystem mit einer Brennkraftmaschine als An¬ triebsaggregat dessen Betriebszustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Drosselklappenwinkel bestimmt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Drehmomenten-Übertragungssystem mit einer Brennkraftmaschine als An¬ triebsaggregat dessen Betriebszustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Saugrohmnterdmck bestimmt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Drehmomenten-Übertragungssystem mit einer Brennkraftmaschine als An¬ triebsaggregat dessen Betriebszustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Einspritzzeit bestimmt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27 , dadurch gekennzeichnet, daß ein in der zentralen Rechnereinheit in Abhängigkeit von einer Drehmomentenänderung im Antriebsstrang ermitteltes, von der Reibungskupplung zu übertragendes Drehmoment, das vom momentanen Drehmoment abweicht, durch folgende
Maßnahmen eingestellt wird:
Vorausbestimmen des nach einem Abtastintervall zu einem Zeitpunkt t„+ι gewünschten Wertes eines beliebigen, das von der Reibungskupplung über¬ tragene Drehmoment bestimmenden Parameters X nach einer Funktion, die unerwünschte Ereignisse, wie z. B. ein Haften der Reibungskupplung, aus¬ schließt,
Berechnen des für das Erreichen des gewünschten Wertes des Parameters X nach dem Zeitintervall Δ t erforderlichen Gradienten ΛX, Einstellen des errechneten Gradienten ΛX mittels des Hydrauliksystems durch eine Proportionalitätsregelung, bei der als Parameter der Differenz¬ dmck AP zwischen den Dmckkammem der Kupplung vorausbestimmt wird nach der Beziehung
APn+1 = (l - ß) APSoll -ϊ- ß ΛPn mit ß = f (Tv, t), und
- das Wiederholen der vorstehenden Schrittfolge bis zum Erreichen eines
Sollwertes X^.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der zentralen Rechnereinheit in Abhängigkeit von einer Drehmomentenändemng im Antriebsstrang ermittelter neuer Wert des von der Reibungskupplung übertragenen Drehmomentes eingestellt wird
durch das Berechnen des Gradienten ΔX eines beliebigen, das von der Rei¬ bungskupplung übertragene Drehmoment bestimmenden Parameters X nach einer Funktion, die unerwünschte Ereignisse, wie z. B. das kurzzeitige Haften der Reibungskupplung, ausschließt,
durch das Einstellen des gewünschten Gradienten ΛX mittels des Hydrauliksy¬ stems, wobei der Gradient der Dmckdifferenz ΔP zwischen den Dmckkam- mern der Kupplung als Parameter berechnet wird nach der Beziehung
Figure imgf000052_0001
mit
Cx = Proportionalitätsfaktor, und
durch Wiederholen der Schrittfolge bis zum Erreichen des geforderten Soll- wertes X S, oll-
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betriebsfällen, bei denen eine Reduzierung des Eingangsdrehmomentes am Drehmomenten-Übertragungssystem zu erwarten ist, wie z. B. bei Gangrück¬ schaltungen oder beim Zuschalten von Zusatzaggregaten, einem möglichen kurzzeitigen Haften der Reibungskupplung durch das Herabsetzen des von der Reibungskupplung übertragenen Drehmomentes in der Form entgegengewirkt wird, daß entweder der Drehmomentaufteilungsfaktor lς oder der Korrekturfaktor kkoπ. um einen vorherbestimmten Wert vermindert und nach einer Funktion zeitabhängig wieder auf einen für die Schwingungsisolation und die Kraftstoff¬ ökonomie optimalen Wert angehoben wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor k^ Abweichungen jedes speziellen Antriebsstranges vom idealen
Zustand ausgleicht, indem vorzugsweise in einem festgelegten, quasi stationären Betriebsbereich mit einem Schwingungen ausschließenden Zeitversatz der sich einstellende Schlupf gemessen und mit Sollschlupfwerten, die eine optimale Schwingungsisolation bei höchstmöglicher Kraftstoffökonomie garantieren, verglichen und der Faktor ^π. bei einer Abweichung zwischen Soll- und Istschlupf abgeglichen wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalisierung eines Beschleunigungswunsches seitens des Fahrers, vorzugs- weise dokumentiert durch die Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenwin¬ kels, durch Herabsetzen eines der Faktoren k, oder k^ der Schlupf im Drehmo¬ mentenübertragungssystem erhöht und dadurch die vom Wandler angebotene Drehmomentenüberhöhung als zusätzliche Drehmomentenreserve genutzt werden kann.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupf im Drehmomentenübertragungssystem in allen Gängen von der Reibungs¬ kupplung bestimmt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung durch den Wandler in den Hintergrund tritt und eine Wandlerauslegung hinsicht¬ lich eines möglichst breiten Wandlungsbereiches ermöglicht.
34. Überbrückungskupplung für einen hydrodynamischen Strömungswandler eines Drehmomenten-Übertragungssystems, insbesondere nach einem der vorhergehen¬ den Patentansprüche, mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad, einem Leitrad und einem zur Drehachse zentrischen, drehfest mit dem Pumpenrad verbundenen sowie das Turbinenrad umschließenden Wandlerdeckel, bei der ein zwischen dem Wandlerdeckel und dem Turbinenrad angeordneter zentrischer Ringkolben radial außen als konische Kupplungsreibscheibe ausgebildet ist sowie radial innen eine auf einer drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Gegendichtnabe aufgenom¬ mene Dichtnabe besitzt.
35. Überbrückungskupplung nach Anspmch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsreibscheibe des Ringkolbens und die damit zusammenwirkende
Gegenreibfläche des Wandlerdeckels als sich nach der vom Turbinenrad weg wei¬ senden Seite öffnende Konen ausgebildet sind.
36. Überbrückungskupplung nach Anspmch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein ringförmig ausgebildetes Dämpferelement einer Dämpfereinheit in
Umfangsrichtung zwischen einem drehfest mit dem Ringkolben verbundenen Dämpferantriebsteil und einem mit dem Turbinenrad drehfest verbundenen Dämpferabtriebsteil aufgenommen sowie zwischen dem radial äußeren Bereich des Turbinenrades und der mit einer Reibfläche versehenen Kupplungsreibscheibe des Ringkolbens angeordnet ist.
37. Überbrückungskupplung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mit dem Turbinenrad in dessen radial äußeren Bereich das Dämpfer¬ abtriebsteil drehfest verbunden ist.
38. Überbrückungskupplung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß es sich bei dem Dämpferabtriebsteil um ein mit dem Turbinenrad verschweißtes Ringteil mit in Richtung auf die Kupplungsreibscheibe des Ringkolbens vorstehenden Mimehmerfingern handelt.
39. Überbrückungskupplung nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Dämpferantriebsteil blattfederartig ausgebildet und mit dem Ringkolben drehfest verbunden ist sowie auf der von der Reibfläche abgewandten
Seite von der Kupplungsreibscheibe vorstehende und die Dämpfer-Federelemente umgreifende Arme sowie an einem Stirnende in Umfangsrichtung abstützende Mitnehmer besitzt.
40. Drehmomentenübertragungssystem für den Triebstrang eines mit einem Gangwech¬ selgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Brenn¬ kraftmaschinenantrieb, mit einem Strömungswandler, der mit einem Antriebs¬ aggregat des Fahrzeugs in Antriebsverbindung steht und über eine Abtriebswelle mit einem nachgeschalteten Automatikgetriebe wirkverbunden ist, mit einer zum hydrodynamischen Wandler parallel angeordneten Reibungskupplung, die strömungsdmckmittelbetätigbar ist und je eine zwischen einem Turbinenrad des Wandlers und einem mit einer Reibscheibe wirkverbundenen Ringkolben einerseits sowie zwischen letzterem und einem Wandlerdeckel andererseits angeordnete Dmckkammer besitzt, die so gestaltet sind, daß ein zwischen diesen Druck- kammern bestehender Differenzdmck das von der Reibungskupplung übertragbare
Drehmoment bestimmt, mit einem Meßwerterfassungssystem, einer zentralen Rechnereinheit und mit einem im Zusammenwirken mit der Rechnereinheit eine gezielte Veränderung des Differenzdrucks zwischen den beiden Druckkammern und damit des von der Reibungskupplung übertragbaren Drehmoments ver- mittelnden Hydrauliksystem, wobei die Reibungskupplung in allen Fahrgängen gesteuert wird und daß der Strömungswandler eine Drehmomentwandlung > 2,5 aufweist.
41. Drehmomenten-Übertragungssystem, insbesondere nach Anspmch 40, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Rechnereinheit die im Fahrbetrieb anfallende
Wärme hochgerechnet und die so erstellte Ist-Wärmebilanz mit der konstruktions¬ bedingt zulässigen Wärmemenge verglichen wird.
42. Drehmomenten-Übertragungssystem insbesondere nach Anspmch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß bei extremen Fahrsituationen über die Lock-up- Steuemng der Schlupf verändert wird und damit die anfallende Wärmemenge reduziert wird.
43. Drehmomenten-Übertragungssystem insbesondere nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme von Extremsituationen, wie z. B. Anfahren, Beschleunigen, Bergfahrt, immer die Lock-up mit sehr kleinem Schlupf betrieben wird.
44. Drehmomenten-Übertragungssy stem insbesondere nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Turbine des Wandlers und der Reibscheibe der Lock-up-Kupplung wirksame Dämpfereinheit auf den Teillastbereich ausgelegt ist.
45. Drehmomenten-Übertragungssystem für den Triebstrang eines mit einem Gangwechselgetriebe ausgerüsteten Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Brennkraftmaschinenantrieb, mit einem Strömungswandler, der mit einem Antriebsaggregat des Fahrzeugs in Antriebsverbindung steht und über eine Abtriebswelle mit einem nachgeschalteten Automatikgetriebe wirkverbunden ist, mit einer zum hydrodynamischen Wandler parallel angeordneten Reibungskupp¬ lung, die strömungsdmckmittelbetätigbar ist und je eine zwischen einem Turbinenrad des Wandlers und einem mit einer Reibscheibe wirkverbundenen Ringkolben einerseits sowie zwischen letzterem und einem Wandlerdeckel andererseits angeordnete Dmckkammer besitzt, die so gestaltet sind, daß ein zwischen diesen Druckkammern bestehender Differenzdmck das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment bestimmt, mit einem Meßwert¬ erfassungssystem, einer zentralen Rechnereinheit und mit einem im Zusam¬ menwirken mit der Rechnereinheit eine gezielte Veränderung des Differenzdrucks zwischen den beiden Druckkammern und damit des von der Reibungskupplung übertragbaren Drehmoments vermittelnden Hydrauliksystem, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Reibungskupplung derart gesteuert wird, daß in allen Vorwärts¬ gängen ein teilweises Schließen zumindest zeitweise erfolgt.
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