DE102013203355A1

DE102013203355A1 - System und Verfahren zum Bestimmen von Kupplungsverstärkungen in einem Getriebe während eines Herunterschaltens unter Last

Info

Publication number: DE102013203355A1
Application number: DE102013203355A
Authority: DE
Inventors: Todd J. Thor
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: US20130245904A1; DE102013203355B4; US8744705B2; CN103307269A; CN103307269B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern einer weggehenden Kupplung in einem Getriebe während eines Herunterschaltens unter Last enthält das Detektieren des Herunterschaltens, das Verringern eines Druckbefehls zu der weggehenden Kupplung und das Einführen eines kalibrierten Fehlerwerts in einen Druckbefehl für die weggehende Kupplung während der Trägheitsphase. Außerdem enthält das Verfahren das Synchronisieren der Drehzahl der weggehenden und einer herankommenden Kupplung während der Drehmomentphase, das Bestimmen des Drucks und des Drehmoments der weggehenden Kupplung nach dem Synchronisieren der Kupplungsdrehzahlen und daraufhin das Aufzeichnen einer Kupplungsverstärkung als Funktion des Drucks und des Drehmoments der weggehenden Kupplung. Die aufgezeichneten Kupplungsverstärkungen werden zum Steuern eines nachfolgenden Herunterschaltens des Getriebes unter Last verwendet. Ein Controller, der eine Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik) verwendet, führt den Fehler als PID-Fehler in ein Drucksteuersignal ein und steuert den Schlupf über die weggehende Kupplung. Außerdem wird ein Getriebe offenbart, das eine weggehende Kupplung und einen zum Ausführen des obigen Verfahrens konfigurierten Controller aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und auf ein Verfahren zum Bestimmen von Getriebekupplungsverstärkungswerten während eines Herunterschaltens des Getriebes unter Last.
HINTERGRUND
Ein Automatikgetriebe enthält Zahnradelemente und Kupplungen, die wahlweise Eingangs- und Ausgangswellen des Getriebes koppeln, um ein gewünschtes Ausgangsdrehzahlverhältnis festzusetzen. Das Kupplungseinrücken wird üblicherweise über ein gesteuertes Ausüben eines Fluiddrucks erzielt. Der ausgeübte Fluiddruck bewegt einen Kupplungskolben aus einer Anfangsposition in Eingriff mit einem Kupplungspaket. Das Schalten von einem Drehzahlverhältnis zu einem anderen wird automatisch durch einen Getriebecontroller ausgeführt. Der Controller gibt eine dem gegenwärtigen Drehzahlverhältnis zugeordnete Kupplung, d. h. die weggehende Kupplung, frei und wendet eine einem gewünschten neuen Drehzahlverhältnis zugeordnete Kupplung, d. h. die herankommende Kupplung, an. Die genaue Kenntnis verschiedener Steuerwerte der herankommenden und der weggehenden Kupplung ist wesentlich für die Steuerung und Optimierung des Gefühls für das Schaltereignis.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Folgenden werden ein Verfahren und ein System zum genauen Bestimmen von Kupplungsverstärkungen einer weggehenden Kupplung während eines Herunterschaltens unter Last in einem Getriebe offenbart. Die Verwendung der vorliegenden Steuerherangehensweise kann die Robustheit der Schaltsteuerung verbessern helfen. Es wird hier erkannt, dass dynamische Kupplungsverstärkungen, z. B. Druck / Drehmoment , während eines Herunterschaltens unter Last schwinden können. Das heißt, während die Schaltenergie während eines Herunterschaltens zunimmt, gibt es einen Punkt, an dem mehr Kupplungsdruck erforderlich ist, um dasselbe Kupplungsdrehmoment zu entwickeln. Die vorliegende Herangehensweise kann dieses besondere Problem lösen helfen.
Um das vorliegende Verfahren auszuführen, kann ein Controller verwendet werden. Der Controller enthält eine Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik), die zum Regeln der Synchronisationsdrehzahl für das Herunterschalten verwendet wird. Wenn die Drehzahlsynchronisation für eine kurze kalibrierte Dauer aufrechterhalten worden ist, d. h., wenn die Synchronisation ausreichend stabilisiert worden ist, kann die Kupplungs-Drehmoment/Druck-Beziehung gemessen werden. Aus diesen Messwerten wird die Kupplungsverstärkung berechnet.
Zum Beispiel ist bei einem beispielhaften Herunterschalten unter Last, das in der Nähe einer Herunterschaltlinie mit geschlossener Drosselklappe ausgeführt wird, ein Turbinenraddrehzahlanstieg von nur 700 min^–1 zu sehen. Die Synchronisation könnte hier ein Kupplungsdrehmoment von 100 Nm erfordern. Wenn der (zuvor gelernte) Rückstellfederdruck 75 kPa beträgt, hat dieses besondere Schalten eine Verstärkung (K) für die weggehende Kupplung von 2,0, d. h. (275 – 75)/100 = 2,0. Ein anderes Herunterschalten, das bei einer höheren Drehzahl und bei einem höheren Drehmoment ausgeführt wird, d. h. ein Herunterschalten bei höherer Energie, kann einen viel höheren Turbinenraddrehzahlanstieg von 1300 min^–1 sehen, wobei die Synchronisation ein Kupplungsdrehmoment von 200 Nm erfordert. Wenn die Rückstellfeder weiter bei 75 kPa liegt, ist die Verstärkung (K) für dieses Schalten, das bei wesentlich höheren Energiepegeln als im ersten Beispiel ausgeführt wird, nun (525 – 75)/200 oder 2,25. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Herangehensweise werden diese Verstärkungen (K) gelernt.
Die berechneten Kupplungsverstärkungen (K) können in einer Ablageanordnung gesichert werden. Die Ablageanordnung kann beispielhaft eine [1 × X]-Nachschlagetabelle sein, die als eine Funktion der berechneten Schaltenergie belegt ist. Alternativ kann die Ablageanordnung eine [Y × X]-Tabelle sein, die als eine Funktion des Drehmoments und der Schlupfdrehzahl der weggehenden Kupplung, die beide über die Drehmomentphase des Schaltens getrennt gemittelt worden sein können, belegt ist. Wie der Fachmann auf dem Gebiet gut versteht, bezieht sich der Begriff ”Drehmomentphase” auf die Phase eines Schaltens, in der das durch die weggehende Kupplung übermittelte Drehmoment auf die herankommende Kupplung übergeht. Das Drehmoment der weggehenden Kupplung nimmt während der gesamten Drehmomentphase ab, bis die weggehende Kupplung frei zu laufen beginnt. In der Trägheits-/Drehzahlphase desselben Schaltens wird die Motordrehzahl durch eine Zieldrehzahl nach dem Schalten gesteuert und nimmt das Getriebeausgangsdrehmoment in einer Weise, die von dem Getriebeeingangsdrehmoment und von dem Druck der herankommenden Kupplung abhängt, zu.
Insbesondere enthält ein Verfahren zum Steuern einer weggehenden Kupplung in einem Automatikgetriebe während eines Herunterschaltens unter Last das Detektieren der Initiierung des Herunterschaltens und das Verringern eines Druckbefehls zu der weggehenden Kupplung auf einen Schwellenpegel. Außerdem enthält das Verfahren das Einführen eines kalibrierten Fehlerwerts in einen Drucksteuerbefehl für die weggehende Kupplung während der Trägheitsphase des Herunterschaltens und das Synchronisieren der Drehzahl der weggehenden Kupplung mit einer Drehzahl einer herankommenden Kupplung während der Drehmomentphase des Herunterschaltens. Der Druck und das Drehmoment der weggehenden Kupplung werden nach einer kalibrierten Dauer des Synchronisierens der Kupplungsdrehzahlen bestimmt. Daraufhin enthält das Verfahren das Aufzeichnen einer Kupplungsverstärkung als Funktion des Drucks der weggehenden Kupplung und des Drehmoments der weggehenden Kupplung und das Verwenden der aufgezeichneten Kupplungsverstärkung zum Steuern eines nachfolgenden Herunterschaltens des Getriebes unter Last.
Zum Einführen des Fehlers und zum Regeln der Synchronisation der Kupplungsdrehzahl kann der Controller eine PID-Regellogik verwenden. Die Verstärkungen können in einer Nachschlagetabelle, z. B. in einer [1 × X]-Tabelle, die durch die Schaltenergie indiziert ist, oder in einer [Y × X]-Tabelle, die durch das Drehmoment und durch den Schlupf der weggehenden Kupplung indiziert ist, aufgezeichnet werden.
Ein Automatikgetriebe enthält eine Kupplung, die während eines Herunterschaltens als eine weggehende Kupplung verwendet wird, und einen Controller in Verbindung mit der Kupplung. Der Controller enthält eine Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik) und ist zum Ausführen der obigen Verfahrensschritte konfiguriert.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Automatikgetriebe und einen Controller, der das vorliegende Verfahren zum Bestimmen von Kupplungsverstärkungen während eines Herunterschaltens unter Last ausführt, aufweist.
2 ist ein beispielhaftes Hebeldiagramm für ein Getriebe, dessen Kupplungsverstärkungswerte in Übereinstimmung mit der vorliegenden Herangehensweise bestimmt werden können.
3 ist ein beispielhaftes Hebeldiagramm für ein anderes Getriebe, dessen Kupplungsverstärkungswerte in Übereinstimmung mit der vorliegenden Herangehensweise bestimmt werden können.
4 ist ein Ablaufplan, der eine beispielhafte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens beschreibt.
5 ist ein Satz von Kurven, die verschiedene Kupplungssteuerwerte beschreiben, die während der Ausführung des vorliegenden Verfahrens verwendet werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Anhand der Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den mehreren Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen und beginnend mit 1 enthält ein Fahrzeug 10 einen Controller 26, z. B. eine Getriebesteuereinheit, der wahlweise das vorliegende Verfahren 100 ausführt, für das ein Beispiel in 4 gezeigt und im Folgenden ausführlich beschrieben ist. Die Ausführung des vorliegenden Verfahrens 100 durch den Controller 26 ermöglicht, dass der Controller 26 Kupplungsverstärkungen einer weggehenden Kupplung während eines Herunterschaltens unter Last genau bestimmt. Die Verstärkungen können in einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet werden und zum Steuern eines nachfolgenden Schaltens verwendet werden. Die Nachschlagetabelle kann alternativ als eine [1 × X]-Tabelle, die wie im Folgenden dargestellt durch die berechnete Schaltenergie indiziert ist, oder als eine [Y × X]-Tabelle, die durch das Drehmoment und durch die Schlupfdrehzahl der weggehenden Kupplung indiziert ist, verkörpert sein. Beispielhafte weggehende Kupplungen, die mit dem vorliegenden Verfahren 100 verwendet werden können, sind anhand von 2 und 3 im Folgenden ausführlich beschrieben.
Das Fahrzeug 10 aus 1 enthält einen Verbrennungsmotor 12. Der Motor 12 ist über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 16 mit einem Automatikgetriebe 14 gekoppelt. Der Motor 12 liefert über eine Motorwelle 13, die sich mit einer Motordrehzahl (der Pfeil N_E) dreht, ein Motordrehmoment (der Pfeil T_E). Das Getriebe 14 enthält eine Getriebeeingangswelle 15, die sich mit einer Eingangsdrehzahl (der Pfeil N_T) dreht. Wie der Fachmann auf dem Gebiet gut versteht und im Folgenden beschrieben ist, findet die Übertragung des Eingangsdrehmoments (der Pfeil T_I) an das Getriebe 14 über den Drehmomentwandler 16 statt.
Außerdem weist das Getriebe 14 aus 1 eine Ausgangswelle 18 auf. Die Ausgangswelle 18 übermittelt schließlich ein von verschiedenen Kupplungs- und Zahnradsätzen 17 des Getriebes 14 übertragenes Getriebeausgangsdrehmoment (der Pfeil T_O). Das Getriebeausgangsdrehmoment (der Pfeil T_O) wird schließlich an einen Satz von Antriebsrädern 24 geliefert. Die Kupplungs- und Zahnradsätze 17 können über elektrohydraulische Steuerungen (nicht gezeigt), die durch Fluid mit Leistung versorgt werden, das unter Druck von einer Fluidpumpe 33 geliefert wird, die zum Ansaugen von Fluid 37 von einer Getriebeölwanne 35 konfiguriert ist, wahlweise betätigt werden. Innerhalb des Fluids 37 kann ein Temperatursensor 88 positioniert sein und zum Messen einer Getriebefluidtemperatur (der Pfeil 89) und zum Senden derselben an den Controller 26 zur Ausführung von Teilen des vorliegenden Verfahrens 100 konfiguriert sein.
Das beispielhafte Getriebe 14 aus 1 kann als irgendein Mehrganggetriebe konfiguriert sein. Es sind hier zwei beispielhafte Getriebe als ein 8-Gang-Getriebe 14 (2) und als ein 6-Gang-Getriebe 114 (3) bereitgestellt. In einem Herunterschalten unter Last variieren die besonderen Dreh- und/oder Bremskupplungen der hier beschriebenen Getriebe 14 und 114, die als die weggehende und als die herankommende Kupplung verwendet werden, in Abhängigkeit von dem Anfangs- und von dem Endgangzustand des Herunterschaltens.
Der Controller 26 kann als eine mikroprozessorgestützte Vorrichtung konfiguriert sein, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor oder eine CPU und/oder einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) usw. aufweist, von denen einige als der obenerwähnte Speicher 95 bestimmt sein können. Außerdem enthält der Controller 26 Logikschaltungen, die eine Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik) 90, einen schnellen Taktgeber (nicht gezeigt), Analog-Digital-Schaltungen (A/D-Schaltungen), Digital-Analog-Schaltungen (D/A-Schaltungen), einen digitalen Signalprozessor oder DSP und die notwendigen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A-Vorrichtungen) und andere Signalaufbereitungs- und/oder -pufferschaltungen enthalten, darauf aber nicht beschränkt sind.
Der Controller 26 verwendet eine Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik) 90, um das vorliegende Verfahren 100 auszuführen. Wie der Fachmann auf dem Gebiet gut versteht, verwendet die PID drei Rückkopplungsterme: einen Proportionalterm (P-Term), einen Integralterm (I-Term) und einen Differentialterm (D-Term). Jeder Term repräsentiert in dieser Reihenfolge den gegenwärtigen, den vergangenen und den künftigen Fehlerwert. Die für das Erzeugen des I-Terms verantwortliche Regellogik wird allgemein als ein Integrator bezeichnet. Ein Controller, der die PID-Regellogik verwendet, z. B. der vorliegende Controller 26, berechnet einen Fehlerwert in einer gegebenen Prozessvariablen als eine Differenz zwischen einem Messwert und einem gewünschten/kalibrierten Wert und regelt danach Prozesseingaben als eine Funktion der drei Regelterme.
Weiter anhand von 1 kann eine Motorsteuereinheit (ECU) 29 entweder wie gezeigt als eine getrennte Vorrichtung oder integriert mit dem Controller 26 verwendet werden. Falls sie getrennt ist, kann der Controller 26, wie durch den Zweirichtungspfeil 21 angegeben ist, mit der ECU 29 in Verbindung stehen. Der Controller 26 kann von der ECU 29 nach Bedarf einen spezifischen Pegel an gemanagtem Motordrehmoment (der Pfeil 11) anfordern und kann irgendwelche Motorsteuerwerte, die der Controller 26 bei der Ausführung des Verfahrens 100 erfordern könnte, z. B. die Motordrehzahl, das Motordrehmoment und/oder irgendwelche anderen modellierten Motorsteuerwerte, empfangen.
Der in 1 gezeigte Drehmomentwandler 16 weist ein zwischen einem Pumpenrad 32 und einem Turbinenrad 34 positioniertes Leitrad 30 auf. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet gut versteht, kann außerdem eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 31 verwendet werden, um das Pumpenrad 32 wahlweise über eine Schwellenverriegelungsdrehzahl mit dem Turbinenrad 34 zu verriegeln. Außerdem kann das Pumpenrad 32 mit der Ausgangswelle 13 gekoppelt sein, um dadurch mit der Motordrehzahl (der Pfeil N_E) zu rotieren. Das Turbinenrad 34 innerhalb des Drehmomentwandlers 16 wird durch Fluid 37 angetrieben, wobei das Turbinenrad 34 wiederum mit der Eingangswelle 15 des Getriebes 14 verbunden ist. Somit dreht die Drehung des Turbinenrads 34 schließlich die Eingangswelle 15 mit einer Turbinenraddrehzahl, die dieselbe wie die obenerwähnte Eingangsdrehzahl (der Pfeil N_T) ist. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet gut versteht, neigen viskose Schlepp- oder Reibungsverluste innerhalb des Getriebes 14 dazu, die Turbinenraddrehzahl (der Pfeil N_T) auf einen etwas kleineren Pegel als die Motordrehzahl (der Pfeil N_E) zu verringern.
Die 2 und 3 veranschaulichen zwei mögliche Getriebe 14 bzw. 114, die unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens 100 gesteuert werden können. Das Getriebe 14 aus 2 ist ein 8-Gang-Getriebe, das vier Planetenradsätze 40, 50, 60 und 70 aufweist. Das Getriebe 114 aus 3 ist ein 6-Gang-Getriebe, das zwei Planetenradsätze 140 und 150 aufweist. Andere Getriebe, die ein Herunterschalten unter Last ausführen können, können leicht erdacht werden, so dass die Getriebe 14 und 114 nicht einschränkend sein sollen.
Anhand von 2 kann das beispielhafte Getriebe 14 eine Bremskupplung CB1278R, d. h. die Kupplung 36, enthalten. Die Nomenklatur CB1278R repräsentiert, dass diese bestimmte Vorrichtung eine Bremskupplung ist (CB) und in dem 1., in dem 2., in dem 7. und in dem 8. und in dem Rückwärtsgang (R-Gang) eingerückt ist. Außerdem enthält das Getriebe 14 eine andere Bremskupplung CB12345R oder Kupplung 41, die wahlweise ein Element eines ersten Zahnradsatzes 40 mit einem feststehenden Element 28 verbindet, wenn sie eingerückt ist. Die Kupplungen 36 und 41 sind mit den Knoten 42 bzw. 46 des ersten Zahnradsatzes 40 verbunden. In einer Ausführungsform kann der Knoten 42 ein Sonnenrad (S4) des Zahnradsatzes 40 sein, während der Knoten 46 ein Hohlrad (R4) desselben Zahnradsatzes sein kann. Außerdem enthält der Zahnradsatz 40 einen Knoten 44, der in der gezeigten Ausführungsform ein Trägerelement (PC4) sein kann.
Der Knoten 42 ist außerdem mit einem Knoten 52 eines zweiten Zahnradsatzes 50 verbunden. Der Knoten 54 des Zahnradsatzes 50 ist ebenso wie die Getriebeeingangswelle 15 mit dem Eingangsdrehmoment (der Pfeil T_I) mit einer Eingangsseite einer rotierenden Kupplung C13567, d. h. mit der Kupplung 38, verbunden. Wie im Folgenden erläutert ist, ist der Knoten 56 mit einem dritten Zahnradsatz 60 verbunden. In einer Ausführungsform kann der Zahnradsatz 50 ein Planetenradsatz sein, bei dem die Knoten 52, 54 und 56 in dieser Reihenfolge ein Sonnenrad (S1), ein Trägerelement (PC1) und ein Hohlrad (R1) sind.
Der dritte Zahnradsatz 60 enthält die Knoten 62, 64 und 66, die in einer Ausführungsform in dieser Reihenfolge ein Hohlrad (R2), ein Trägerelement (PC2) und ein Sonnenrad (S2) sein können. Zwischen den Ausgang der Kupplung 38 und den Knoten 66 und zwischen den Knoten 56 des Zahnradsatzes 50 und den Knoten 66 des Zahnradsatzes 60 kann eine rotierende Kupplung C23468, d. h. die Kupplung 58, geschaltet sein. Der Knoten 62 kann mit einem vierten Zahnradsatz 70, der Knoten 72, 74 und 76 aufweist, verbunden sein. Die Knoten 72, 74 und 76 können in dieser Reihenfolge ein Sonnenrad (S3), ein Trägerelement (PC3) und ein Hohlrad (R3) sein. Insbesondere kann der Knoten 62 über eine rotierende Kupplung C45678R, d. h. über die Kupplung 48, mit dem Knoten 72 verbunden sein. Der Knoten 64 des Zahnradsatzes 60 kann mit dem Knoten 74 des Zahnradsatzes 70 direkt verbunden sein, der wiederum mit der Getriebeausgangswelle 18 (siehe auch 1) verbunden sein kann. Die bestimmte in einem gegebenen Herunterschaltmanöver des 8-Gang-Getriebes 14 als die weggehende Kupplung bestimmte Kupplung variiert wie oben erwähnt mit dem Anfangs- und mit dem Endzustand.
Anhand von 3 kann das Getriebe 14 aus 1 als ein 6-Gang-Getriebe 114 verkörpert sein. In dieser Ausführungsform kann die Getriebeeingangswelle 15 mit einem ersten Zahnradsatz 140 verbunden sein, der Knoten 142, 144 und 146 aufweist, die wie gezeigt als ein Hohlrad (R3), als ein Trägerelement (PC3) und als ein Sonnenrad (S3) verkörpert sein können. Die Eingangswelle 15 kann mit dem Knoten 142 und mit einer Kupplung C456, d. h. mit der Kupplung 51, direkt verbunden sein. Der Knoten 144 ist mit einer Kupplung C1234, d. h. mit der Kupplung 138, und mit einer Eingangsseite einer rotierenden Kupplung C35R, d. h. mit der Kupplung 53, verbunden. Der Knoten 146 ist zu dem feststehenden Glied 28 auf Masse festgelegt.
Ein zweiter Zahnradsatz 150 enthält Knoten 152, 154, 156 und 158, die in dieser Reihenfolge als ein Sonnenrad (S1), als ein Hohlrad (R1), als ein Trägerrad (PC1) und als ein weiteres Sonnenrad (S2) verkörpert sein können. Der Knoten 158 ist über eine Bremskupplung CB26, d. h. die Kupplung 43, wahlweise mit dem feststehenden Element 28 verbunden. Der Knoten 154 ist direkt mit der Motorausgangswelle 18 verbunden Der Knoten 156 ist mit einer Bremskupplung CBR1, d. h. mit der Kupplung 136, verbunden, die ebenfalls mit einem feststehenden Element 28 verbunden ist. Wie bei dem 8-Gang-Getriebe 14 aus 2 variiert die bestimmte Kupplung, die in einem gegebenen Herunterschaltmanöver des 6-Gang-Getriebes 114 als die weggehende Kupplung bezeichnet wird, wie oben erwähnt mit dem Anfangs- und mit dem Endzustand.
Anhand von 4 in Verbindung mit den Schaltsteuerungskurven 80, 5, beginnt eine beispielhafte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens 100 bei Schritt 102. In diesem Anfangsschritt bestimmt der Controller 26 aus 1, ob ein Herunterschalten unter Last angewiesen worden ist und aktiv fortschreitet. Dies kann aus verschiedenen Werten wie etwa aus der Motordrehzahl (der Pfeil N_E aus 1) oder aus der Turbinenraddrehzahl (der Pfeil N_T), aus dem Getriebegangzustand, aus der Schalthebelposition usw. bestimmt werden. Das Verfahren 100 schreitet nur während eines Herunterschaltens fort, wobei der Schritt 102 wiederholt wird, bis Bedingungen, die ein Herunterschalten unter Last angeben, vorhanden sind.
Bei Detektierung eines angeforderten Herunterschaltens unter Last in Schritt 102 und vor Einsetzen der Trägheitsphase des Schaltens verringert der Controller 26 aus 1 den Druck einer weggehenden Kupplung (die Kurve 93 aus 5) zu der weggehenden Kupplung auf einen kalibrierten Druck, z. B. auf einen aus einer zuvor gelernten Kupplungs-Drehmoment/Druck-Beziehung für die weggehende Kupplung bestimmten Druckwert. Die Kurve 93 ist in 5 der Klarheit halber auch als P_O, d. h. als ”weggehender Druck”, bezeichnet. Wie der Fachmann auf dem Gebiet gut versteht, kann ein Kupplungsdruckbefehl (P) als eine Funktion des Getriebeeingangsdrehmoments (T_I aus 1) und einer kalibrierten Kupplungsverstärkung K, d. h. P = f(T_I·K), bestimmt werden. Zum Beispiel kann K gleich
sein, wobei T_O (das weggehende Drehmoment oder die Kurve 101) durch den Controller 26 hergeleitet wird. Die Verstärkung K kann unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens 100 bei jedem Herunterschalten gelernt und aktualisiert werden, so dass die Qualität der Schaltsteuerung im Zeitverlauf verbessert wird.
Während eines Herunterschaltens wird die weggehende Kupplung in Übereinstimmung mit dem Profil des weggehenden Drucks (die Kurve 93) schnell gelehrt. Das Profil dieses angewiesenen Druckabfalls kann über eine Kalibrierung bestimmt werden. Wenn in Schritt 102 zum Zeitpunkt t₀ ein Herunterschalten initiiert wird, steigt die Turbinenraddrehzahl (die Kurve 81), die ebenfalls in 5 als N_T abgekürzt ist, während der Trägheitsphase (Phase I), wie durch das Gebiet 82 angegeben ist, schnell an. Gleichzeitig fällt der Druck (die Kurve 93) der weggehenden Kupplung in Übereinstimmung mit einem kalibrierten Profil. Das weggehende Drehmoment (die Kurve 101) wird anfangs rutschen gelassen (das flache Gebiet 103), beginnt während der Trägheitsphase (Phase I) wie gezeigt anzusteigen und wird daraufhin während der Drehmomentphase (Phase II), die bei t₂ beginnt, flach (das flache Gebiet 105).
Die Turbinenraddrehzahl (die Kurve 81) wird im Gebiet 83 nach t₂ für die Dauer der Drehmomentphase (Phase II) flach, wobei sie je nachdem, ob/wann ein weiteres Schalten angewiesen wird, bis t₄ oder darüber hinaus verläuft. Zwischen t₂ und t₃ ist ein kalibriertes Stabilitätsüberprüfungsintervall 99 definiert, wobei t₂ ein Zeitpunkt ist, zu dem die Turbinenraddrehzahl (die Kurve 81) und die Synchronisationsdrehzahl N_S (die Kurve 84) für den nächsten Gang synchronisiert und somit gleich sind. Durch den Controller 26 aus 1 wird die Turbinenraddrehzahlstabilität in diesem Bereich geprüft. Wenn die Turbinenraddrehzahl (die Kurve 81) stabil ist, d. h. sich nicht mehr ändert, schreitet das Verfahren 100 fort.
In Schritt 104 stellt die PID-Logik 90 des in 1 gezeigten Controllers 26 nach t₂ eine Druckregelungs-PID-Rückkopplung (die Kurve 94) der weggehenden Kupplung bereit. Dies findet unmittelbar vor dem Übergang zu der Drehmomentphase (Phase II) statt. Der Druck der weggehenden Kupplung (die Kurve 93) steigt vor t₁ von der von dem Anstieg des Ausgangsdrehmoments t₀ (die Kurve 101) kommenden Vorwärtskopplung und stabilisiert sich anschließend, wie durch das flache Gebiet 98 angegeben ist. Das entsprechende Gebiet der PID-Kurve 94 ist das flache Gebiet 97. Im Zeitverlauf, d. h. mit mehreren Iterationen des vorliegenden Verfahrens 100, kann sich der dem Gebiet 98 entsprechende Druck dem Pegel des Drucks vor t₀, wenn der Druck (die Kurve 93) der weggehenden Kupplung anfangs abgefallen ist, annähern.
In Schritt 106 synchronisiert der Controller 26 aus 1 die Drehzahlen der weggehenden und der herankommenden Kupplung und wartet er eine kalibrierte Dauer (t₃ – t₂). Nach t₃ stabilisiert sich der Druck (die Kurve 93) der weggehenden Kupplung wie oben erwähnt im Gebiet 98. Im Gebiet 105 wird das weggehende Drehmoment (die Kurve 101) flach, d. h. ein Haltedrehmoment. Im Zeitverlauf und mit mehreren Lernzyklen kann das Gebiet 98 näherungsweise oder gleich dem Pegel des weggehenden Drucks (die Kurve 93) werden, wie er vor Initiierung des Schaltens bei t₀ erscheint. Allerdings können sich diese Werte anfangs voneinander unterscheiden.
Während des Anfangsteils der Synchronisation in Schritt 106 bleibt die herankommende Kupplung für den neuen Gangzustand ausgerückt. Somit wird der Synchronisationspunkt allein durch den Vorwärtskopplungswert und durch die PID (die Kurve 94) für die weggehende Kupplung gehalten. Das heißt, die herankommende Kupplung wird ausgerückt gehalten, bis die PID-Regellogik 90, wie sie für die Regelung der weggehenden Kupplung verwendet wird, zusammen mit den weggehenden Vorwärtskopplungstermen (Verstärkung und zuvor gelernter Rückstellfederdruck für die weggehende Kupplung) die Synchronisation für eine kalibrierte Dauer, d. h. für das Stabilitätsüberprüfungsintervall 99, aufrechterhalten haben. Daraufhin geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 über.
Wenn die Turbinenraddrehzahl nach t₃ wie oben erwähnt stabil ist, zeichnet der Controller 26 aus 1 in Schritt 108 den weggehenden Druck und das weggehende Drehmoment auf. Der Erstere kann direkt, z. B. über einen Druckwandler oder mit anderen Mitteln, gemessen werden. Das Letztere kann berechnet und über die Zeit, z. B. über einen Abschnitt der Drehmomentphase (Phase II), gemittelt werden. Wie im Gebiet bekannt ist, kann das Kupplungsdrehmoment von dem in einem Motordrehmomentmodell verwendeten Eingangsdrehmoment, z. B. von einem Wert, der von der Motorsteuereinheit 29 aus 1 verfügbar ist, und von dem Ausgangs- oder Anfangsübersetzungsverhältnis, z. B. von dem 6. Gang in einem beispielhaften Herunterschalten vom 6. Gang zum 5. Gang, hergeleitet werden. Obwohl dies in 5 der Einfachheit halber nicht gezeigt ist, nimmt das Kupplungsdrehmoment an der weggehenden Kupplung zu, bis es ausreicht, um das gesamte Eingangsdrehmoment zu halten, während sich die Synchronisation in einem Herunterschalten annähert.
In Schritt 110 werden die obenerwähnten erforderlichen Kupplungsverstärkungen (K) bei t₃ aus der in Schritt 108 aufgezeichneten Drehmoment/Druck-Beziehung berechnet. In einer möglichen Ausführungsform kann der Schritt 110 das Aufzeichnen der Verstärkungen (K) in einer [1 × X]-Tabelle, die durch die berechnete Schaltenergie indiziert ist, bedin gen. Der Controller 26 kann die Schaltenergie als Funktion des Kupplungsschlupfs und des Kupplungsdrehmoments über die Trägheitsphase (Phase I) des Schaltens berechnen.
Zum Berechnen der Schaltenergie (E_SHIFT) kann die folgende beispielhafte Formel verwendet werden: E_SHIFT = ∫(SLIP·0,10472 (rad/s/min^–1)·T_OFF (ftlb)·Schleifenrate (s)), wobei SLIP = die Schlupfrate der weggehenden Kupplung während der Dauer des Schaltens ist, T_OFF das während der Drehmomentphase (Phase I) gemittelte weggehende Drehmoment ist und die Schleifenrate die Regelschleifenzyklusfrequenz ist, wobei das obige Produkt über die Dauer des Schaltens integriert wird. Am Ende des Schaltens kann die Schaltenergie (E_SHIFT) durch eine kalibrierte Rate als Funktion der Getriebefluidtemperatur auf null heruntergefiltert werden.
In Bezug auf den kurz zuvor erwähnten Filterungsschritt neigt die angesammelte Energie in einer gegebenen Kupplung dazu, recht schnell, z. B. innerhalb etwa 10 bis 20 Sekunden oder weniger eines Schaltens, auf ihren normalen Standzustand abzunehmen, da die Kupplungen, z. B. die Kupplung 37 aus 1, üblicherweise Nasskupplungen in einem Getriebeölbad sind. Ein Schalten wird selten in schneller Aufeinanderfolge genau wiederholt. Um die Rückkehr zu einem Standzustand zu vereinfachen, kann ein Koeffizient als eine Funktion der gemessenen Getriebefluidtemperatur berechnet werden. Somit kann der Temperatursensor 88 aus 1 diese Temperatur messen und aufzeichnen und sie als ein Temperatursignal an den Controller 26 weiterleiten (der Pfeil 89). Der Koeffizient könnte mit der verbleibenden Energie multipliziert werden und beim Abschluss jeder Regelschleife subtrahiert werden, bis die Energie auf null zurückgekehrt ist.
In einer anderen Ausführungsform kann die Tabelle eine [Y × X]-Tabelle, d. h. eine Funktion des Drehmoments der weggehenden Kupplung, das über die Drehmomentphase gemittelt ist, und des Schlupfs der weggehenden Kupplung, der ebenfalls über die Drehmomentphase gemittelt ist, sein. Wenn sie belegt worden ist, können während des Schaltens Verstärkungswerte von einer der Tabellenausführungsformen extrahiert werden, um die Geschwindigkeit und Robustheit der zum Ausführen des Schaltens verwendeten Schaltsteuerungen zu verbessern.
In Schritt 112 kann eine Steueraktion unter Verwendung der aufgezeichneten Werte wie etwa die Ausführung eines nachfolgenden Schaltereignisses unter Verwendung der aufgezeichneten Werte, darauf aber nicht beschränkt, ausgeführt werden. Das heißt, der Controller 26 kann in Abhängigkeit von der Ausführungsform schnell auf eine oder beide Tabellen Bezug nehmen, die aufgezeichnete Verstärkung (K) extrahieren und den Verstärkungswert zum Steuern des Getriebes 14 verwenden. In Bezug auf den Schritt 110 kann nur eine der obenerwähnten Tabellen verwendet werden. Allerdings gibt es andere Möglichkeiten, in denen beide Tabellen zusammen verwendet werden können. Zum Beispiel können die Verstärkungen, die aus den zwei Tabellen extrahiert worden sind, gemittelt werden, wobei die Werte in Abhängigkeit von der Ausführungsform gleich oder ungleich gewichtet werden.
Obwohl die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung im Schutzumfang der angefügten Ansprüche zu verwirklichen.

Claims

Verfahren zum Steuern einer weggehenden Kupplung in einem Automatikgetriebe während eines Herunterschaltens unter Last, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren der Initiierung des Herunterschaltens; Verringern eines Druckbefehls zu der weggehenden Kupplung auf einen Schwellenpegel; Einführen eines kalibrierten Fehlerwerts in einen Drucksteuerbefehl für die weggehende Kupplung während der Trägheitsphase des Herunterschaltens; Synchronisieren der Drehzahl der weggehenden Kupplung mit der Drehzahl der herankommenden Kupplung während der Drehmomentphase des Herunterschaltens; Bestimmen des Drucks der weggehenden Kupplung und des Drehmoments der weggehenden Kupplung nach einer kalibrierten Dauer des Synchronisierens der Kupplungsdrehzahlen; Aufzeichnen einer Kupplungsverstärkung als Funktion des Drucks der weggehenden Kupplung und des Drehmoments der weggehenden Kupplung; und Verwenden der aufgezeichneten Kupplungsverstärkung zum Steuern eines nachfolgenden Herunterschaltens des Getriebes unter Last.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Berechnen eines Schaltenergiewerts; und Aufzeichnen der Kupplungsverstärkung in einer [1 × X]-Nachschlagetabelle, die durch den berechneten Schaltenergiewert indiziert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Berechnen des Schaltenergiewerts nur während der Trägheitsphase des Herunterschaltens stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Mitteln des Drehmoments der weggehenden Kupplung während der Drehmomentphase; Mitteln der Schlupfdrehzahl der weggehenden Kupplung während der Drehmomentphase; und Aufzeichnen der Kupplungsverstärkung in einer Nachschlagetabelle, die durch den Schlupf der weggehenden Kupplung und durch das Drehmoment der weggehenden Kupplung indiziert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einführen eines kalibrierten Fehlerwerts in einen Drucksteuerbefehl für die weggehende Kupplung unter Verwendung einer Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik) eines Controllers durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Synchronisieren der Drehzahl der weggehenden Kupplung mit der Drehzahl der herankommenden Kupplung durch den Controller unter Verwendung der PID-Regellogik ausgeführt wird.
Automatikgetriebe, das umfasst: eine Kupplung, die während eines Herunterschaltens als eine weggehende Kupplung verwendet wird; und einen Controller in Kommunikation mit der Kupplung; wobei der Controller eine Proportional-Integral-Differential-Regellogik (PID-Regellogik) enthält und konfiguriert ist zum: Detektieren der Initiierung des Herunterschaltens; Verringern eines Druckbefehls zu der weggehenden Kupplung auf einen Schwellenpegel in Übereinstimmung mit einem kalibrierten Profil; Einführen eines kalibrierten Fehlerwerts in einen Drucksteuerbefehl für die weggehende Kupplung während der Trägheitsphase des Herunterschaltens über die PID-Regellogik; Synchronisieren der Drehzahl der weggehenden Kupplung mit der Drehzahl der herankommenden Kupplung während der Drehmomentphase des Herunterschaltens; Warten für eine kalibrierte Dauer nach Synchronisieren der Drehzahlen des weggehenden und des herankommenden Schaltens; Bestimmen des Drucks der weggehenden Kupplung und des Drehmoments der weggehenden Kupplung, nachdem die kalibrierte Dauer verstrichen ist; Aufzeichnen einer Kupplungsverstärkung als Funktion des Drucks der weggehenden Kupplung und des Drehmoments der weggehenden Kupplung; und Verwenden der aufgezeichneten Kupplungsverstärkung zum Steuern eines nachfolgenden Herunterschaltens des Getriebes.
Fahrzeug nach Anspruch 7, bei dem der Controller ferner konfiguriert ist zum: Berechnen eines Schaltenergiewerts; und Aufzeichnen der Kupplungsverstärkung in einer [1 × X]-Nachschlagetabelle, die durch den berechneten Schaltenergiewert indiziert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, bei dem der Controller zum Berechnen des Schaltenergiewerts nur während der Trägheitsphase des Herunterschaltens konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, bei dem der Controller konfiguriert ist zum: Mitteln des Drehmoments der weggehenden Kupplung während der Drehmomentphase; Mitteln der Schlupfdrehzahl der weggehenden Kupplung während der Drehmomentphase; und Aufzeichnen der Kupplungsverstärkung in einer Nachschlagetabelle, die durch den Schlupf der weggehenden Kupplung und durch das Drehmoment der weggehenden Kupplung indiziert ist.