DE112009002172B4

DE112009002172B4 - Steuerverfahren einer wählbaren Freilaufkupplung in einem Getriebe

Info

Publication number: DE112009002172B4
Application number: DE112009002172.7T
Authority: DE
Inventors: Chunhao J. Lee; Farzad Samie; Chi-Kuan Kao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: DE112009002172T5; CN102149948B; US8494738B2; WO2010030535A2; WO2010030535A3; US20100063698A1; CN102149948A

Abstract

Verfahren (400) zum Steuern eines Antriebsstrangs (10) in einem Fahrzeug, der ein elektromechanisches Getriebe (14) umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung (58) enthält, die mechanisch-betriebstechnisch mit einem Verbrennungsmotor (12) gekoppelt ist und zum wahlweisen Übertragen mechanischer Leistung zu einem Ausgangsglied (19) konfiguriert ist, wobei die wählbare Freilaufkupplung (58) einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus ermöglicht, wobei der ausgerückte Modus den Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung (58) als eine Freilaufkupplung umfasst, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in einer Rückwärtsrichtung zulässt, und der eingerückte Modus das Verriegeln der wählbaren Freilaufkupplung (58) umfasst, was eine Relativdrehung eines antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert, wobei in dem eingerückten Modus die wählbare Freilaufkupplung (58) die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ermöglicht, wobei das Verfahren (400) umfasst:Überwachen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;Überwachen eines Getriebegangzustands (408, 412, 414);Vergleichen der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich (424);Überführen der wählbaren Freilaufkupplung (58) in den eingerückten Modus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht in der Vorwärtsrichtung über dem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich liegt (422); undAufrechterhalten der wählbaren Freilaufkupplung (58) in dem eingerückten Modus auf der Grundlage dessen, dass der Getriebegangzustand in einem Zustand des ersten Gangs (426) und innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs verbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Neutralzustand oder einem Rückwärtszustand bleibt (424).

Description

Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung enthält.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung enthält, die zum wahlweisen Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement verwendet wird. Eine potentielle Ausführungsform enthält eine wählbare Freilaufkupplung, die zusammen mit drehenden Eingangskupplungen genutzt wird, die für das Vorwärts- und Rückwärtseinrücken einen Schlupf aufweisen. Kupplungseinrückungen können durch eine Anzahl bekannter Verfahren ausgeführt werden. In einer Reibungskupplungs-Einrückkonfiguration weisen eine oder mehrere Kupplungen innerhalb des Getriebes einen Schlupf auf und werden allmählich eingerückt, um zum Anfahren allmählich ein Drehmoment von dem Motor zu dem Getriebe zu übertragen. In der Kupplungskonfiguration mit reibungsfreiem Einrücken findet die Kupplungseinrückung ohne Kupplungsschlupf statt, was erfordert, dass die Kupplung synchronisiert wird, bevor das Einrücken stattfindet.
Ein Getriebe arbeitet in einem einer Mehrzahl von Getriebegangzuständen, die die Richtung des an das Ausgangselement angelegten Drehmoments und ein Übersetzungsverhältnis, das die Beziehung des an das Eingangselement angelegten Drehmoments zu dem an das Ausgangselement angelegten beschreibt, definieren. Ein beispielhaftes Getriebe enthält acht Getriebegangzustände, die sechs Vorwärtsgänge, einen Rückwärtsgang und einen Leerlaufgangzustand umfassen.
Ein Fahrzeugantriebsstrang, der mit einem Automatikgetriebe ausgestattet ist, kann einen Drehmomentwandler enthalten, der zwischen dem Motor und dem Getriebe positioniert ist. Alternativ kann zwischen dem Motor und dem Getriebe eine Schwungrad- und Isolatorkonfiguration verwendet werden. Einige Automatikgetriebe enthalten eine Niedrig/Rückwärts-Bremskupplung und eine Freilaufkupplung, um sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung ein Gegendrehmoment bereitzustellen, während die Eingangskupplungen einen Schlupf aufweisen, um das Fahrzeug ohne einen Drehmomentwandler anzufahren.
Freilaufkupplungen werden in zahlreichen Anwendungen verwendet, um Leistung wahlweise von einem ersten drehbaren antreibenden Glied oder Eingangsglied wie etwa einem Eingangslaufring oder einer ersten Kupplungsplatte zu einem zweiten, unabhängigen angetriebenen Glied oder Ausgangsglied wie etwa einem Ausgangslaufring oder einer zweiten Kupplungsplatte zu übertragen. In der Anwendung überträgt die Kupplung ein Drehmoment, wenn die Drehung des antreibenden Glieds in Bezug auf ein angetriebenes Glied in einer ersten Richtung erfolgt. Wenn die relative Drehrichtung des antreibenden Glieds in Bezug auf das angetriebene Glied in einer entgegengesetzten Richtung oder zweiten Richtung erfolgt, löst oder entkoppelt die Kupplung das antreibende Glied von dem angetriebenen Glied. Wenn das antreibende Glied gelöst worden ist, kann es sich in der zweiten, entgegengesetzten Richtung relativ zu dem angetriebenen Glied frei drehen. In diesem Modus kann die Freilaufkupplung überdrehen oder „frei laufen“. Der Freilauf ermöglicht, dass das Fahrzeug in einer Auslaufbewegung fährt, wobei der Antriebsstrang von dem Motor entkoppelt ist, wodurch Verluste im Zusammenhang damit, dass der Antriebsstrang den Motor dreht, beseitigt werden.
Die Motorbremsung ist ein Betrieb, durch den ein Drehmoment an das antreibende Glied verringert wird, eine Kupplungsverbindung zwischen dem antreibenden Glied und dem angetriebenen Glied aufrechterhalten wird und im Ergebnis der Drehung eines Motors mit verringerter angewendeter Leistung und von Pumpkräften in dem Motor über die Verbindung ein Gegenmoment übertragen wird, mit einem Ergebnis, dass das angetriebene Element verlangsamt wird. Der Freilauf einer Freilaufkupplung entkoppelt das antreibende Glied und das angetriebene Glied, was mit dem Betrieb der Motorbremsung unvereinbar ist. Die Motorbremsung in einem Fahrzeug, das mit einer Freilaufkupplung ausgestattet ist, die wie oben beschrieben arbeitet, erfordert zusätzliche Komponenten, z. B. eine zusätzliche Kupplung zum wahlweisen Koppeln des antreibenden Glieds und des angetriebenen Glieds, um die Motorbremsung auszuführen.
In einem beispielhaften Vorderradantriebs-Sechsgang-Fahrzeugautomatikgetriebe, das eine Anordnung eines Satzes von drei Zahnrädern und von fünf Drehmomentübertragungselementen (Kupplungen) verwendet, wird eine der Kupplungen, die im Folgenden als die Niedrig- und Umkehrkupplung bezeichnet wird, nur in manuell niedrig und rückwärts angewendet. Im ersten Gang in dem Antriebsmodus ist die Niedrig- und Rückwärtskupplung ausgerückt. Da ein Gegendrehmoment, das auf eine Freilaufkupplung wirkt, mit der die Eingangskomponenten der Niedrig- und Rückwärtskupplung verbunden sind, die Drehung verhindert, gibt es zwischen der Eingangs- und der Ausgangskomponente der Niedrig- und Rückwärtskupplung keine Relativbewegung. Dagegen gibt es in allen anderen Vorwärtsgängen, im zweiten bis sechsten in dem Antriebsmodus, im Ergebnis dessen, dass eine oder mehrere andere Kupplungen in dem Getriebe angelegt sind, kein auf die Freilaufkupplung wirkendes Gegendrehmoment. Folglich läuft die Freilaufkupplung frei und ist zwischen den Komponenten der Niedrig- und Rückwärtskupplung eine Relativbewegung vorhanden. Die Relativdrehzahl zwischen der Eingangs- und der Ausgangskomponente der Niedrig- und Rückwärtskupplung nimmt mit jedem aufeinander folgenden Gangwechsel zu.
Wie der Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise weiß, erzeugen ausgerückte Mehrscheibenkupplungen in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen ein Schleppmoment, wenn es eine Relativbewegung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsglied gibt. Eine Eigenschaft einer ausgerückten Mehrscheibenkupplung ist, dass, während die Relativdrehzahl zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement zunimmt, das Schleppmoment oder der Spinverlust üblicherweise ebenfalls zunimmt. Der Spinverlust trägt zu verringerter Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei. Da die Niedrig- und Rückwärtskupplung in allen Vorwärtsgängen des beschriebenen beispielhaften Sechsgangautomatikgetriebes mit dieser bestimmten Zahnradsatz- und Kupplungsanordnung ausgerückt ist und da der größte Teil des Betriebsmodus des Getriebes in den Vorwärtsübersetzungsverhältnissen ist, ist dem Schleppmoment in der ausgerückten Niedrig- und Rückwärtskupplung ein messbarer Betrag des Gesamtspinverlusts in dem Getriebe zuzuschreiben.
Eine wählbare Freilaufkupplung (SOWC) ist im Grundbetrieb ähnlich einer Freilaufkupplung. Allerdings kann eine SOWC in Abhängigkeit von den Einzelheiten des Entwurfs eine mechanische Verbindung zwischen einem antreibenden Glied und einem angetriebenen Glied in einer oder in beiden Drehrichtungen erzeugen. Außerdem kann eine SOWC in Abhängigkeit von dem Entwurf in einer oder in beiden Drehrichtungen frei laufen. Üblicherweise enthält eine SOWC einen extern steuerbaren Auswahlmechanismus, der, wenn er in eine zweite und möglicherweise sogar in eine dritte Position bewegt wird, die Betriebsmodi der Vorrichtung steuert. Eine SOWC, die eine wie oben beschriebene Konfiguration aus Freilaufkupplung und Niedrig- und Rückwärtskupplung ersetzt, verringert die Teilekomplexität des Getriebes, senkt das Gewicht und die Kosten des Getriebes und verringert die Gesamtspinverluste.
Die Fähigkeit des Antriebselements einer SOWC zum Übertragen eines Drehmoments zu einem angetriebenen Element hängt davon ab, ob die in Eingriff gelangenden drehmomentübertragenden Elemente der SOWC, üblicherweise Rollen, Klemmkörper, Kipphebel oder Streben usw., mit einem oder mehreren Nocken, Kerben, Aussparungen oder ähnlichen Merkmalen in dem benachbarten Glied frei in Eingriff gelangen können oder nicht. Ähnlich hängt die Fähigkeit des antreibenden Glieds, in einer oder in beiden Richtungen in Bezug auf das angetriebene Glied freizulaufen, ebenfalls davon ab, ob die in Eingriff gelangenden Elemente mit dem benachbarten Glied frei in Wechselwirkung treten können oder nicht. Üblicherweise wird ein drehbarer Haltering oder eine Auswahlplatte verwendet, um diese Aufgabe auszuführen, indem er bzw. sie den Eingriff der drehmomentübertragenden Elemente zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Glied zulässt oder beschränkt. Im Gebiet sind andere, ähnliche Kupplungsentwürfe einschließlich Synchronringen und Klauenkupplungen bekannt und zur Verwendung als Freilaufkupplung fähig. Es werden eine Anzahl von Kupplungsentwürfen betrachtet, die als eine SOWC fungieren können, wobei diese Offenbarung nicht auf die besonderen hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll.
In Abhängigkeit von der Anwendung kann eine SOWC so ausgelegt sein, dass sie in zwei Modi oder in drei Modi arbeitet. Diese Offenbarung konzentriert sich auf eine Zweimodus-SOWC. Insbesondere bezieht sich diese Offenbarung auf eine SOWC, die einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus ermöglicht. Der ausgerückte Modus enthält den Betrieb der SOWC als eine Freilaufkupplung wie oben beschrieben, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in der Rückwärtsrichtung zulässt. Der eingerückte Modus enthält das Verriegeln der Kupplung, was eine Relativdrehung des antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert. In dem eingerückten Modus ermöglicht die Kupplung die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung. Die Auswahl zwischen den zwei Modi enthält die Betätigung eines Auswahlmechanismus, z. B. das Drehen eines Halterings oder einer Auswahlplatte, im Folgenden einfach als eine Auswahlplatte bezeichnet, zwischen ringförmigen Positionen.
Die Verwendung einer SOWC in einem Fahrzeuggetriebe, die eine Freilaufkupplung und eine Niedrig- und Rückwärtskupplungskonfiguration ersetzt, kann die Getriebeeffizienz erhöhen.
Aus der US 2005 / 0 130 789 A1 ist ein Fahrzeugantriebsstrang bekannt, der ein elektromechanisches Getriebe umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung enthält, die mechanisch-betriebstechnisch mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Die wählbare Freilaufkupplung ist zum wahlweisen Übertragen mechanischer Leistung zu einem Ausgangsglied konfiguriert ist, wobei die wählbare Freilaufkupplung einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus ermöglicht, wobei der ausgerückte Modus den Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung als eine Freilaufkupplung umfasst, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in einer Rückwärtsrichtung zulässt, und der eingerückte Modus das Verriegeln der wählbare Freilaufkupplung umfasst, was eine Relativdrehung eines antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert, wobei in dem eingerückten Modus die wählbare Freilaufkupplung die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ermöglicht. Es ist auch in Verfahren zum Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung offenbart, bei dem ein Getriebegangzustand überwacht wird und die wählbare Freilaufkupplung in einen eingerückten Modus überführt wird, wenn der Getriebegangzustand ein Parkzustand ist.
Die DE 10 2006 050 856 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs in einem Fahrzeug, der ein elektromechanisches Getriebe umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung enthält, die mechanisch-betriebstechnisch mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, um ein Motorbremsen zu ermöglichen. Die wählbare Freilaufkupplung ermöglicht einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus, wobei der ausgerückte Modus den Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung als eine Freilaufkupplung umfasst, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in einer Rückwärtsrichtung zulässt, und der eingerückte Modus das Verriegeln der wählbare Freilaufkupplung umfasst, was eine Relativdrehung eines antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert, wobei in dem eingerückten Modus die wählbare Freilaufkupplung die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ermöglicht. Das Verfahren umfasst ein Überwachen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Überwachen eines Getriebegangzustands und ein Überführen der wählbaren Freilaufkupplung in einen eingerückten Modus, wenn ein Herunterschalten identifiziert worden ist, eine weggehende Kupplung gelöst worden ist und die Motordrehzahl erhöht worden ist, bis eine Synchronisation der Drehzahl der wählbaren Freilaufkupplung erreicht worden ist. Nach Abschluss des Motorbremsens wird die wählbare Freilaufkupplung wieder ausgerückt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Verfahren weiterzubilden, dass die wählbare Freilaufkupplung vielfältiger eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 6 und 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es werden nun bespielhaft eine oder mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 schematisch ein Strichdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 eine beispielhafte Kupplungstabelle ist, die den Betrieb verschiedener Kupplungen in einem beispielhaften Getriebe zum Ausführen verschiedener Getriebegangzustände in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung beschreibt;
3 eine schematische Teilquerschnittansicht eines beispielhaften Getriebes, das eine SOWC nutzt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
4 und 5 im Querschnitt eine SOWC, die zwischen einem Freilaufbetrieb und einem vollständig verriegelten Betrieb wählt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellen;
4 ein SOWC-Merkmal 100 mit einem Eingriffselement in einer Abwärtsposition und einem Eingriffselement in einer Aufwärtsposition in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
5 ein SOWC-Merkmal 100 mit beiden Eingriffselementen in einer Aufwärtsposition in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt;
6 graphisch ein beispielhaftes Motorbremsereignis, wie es durch einen Handmodusbefehl in den ersten Gang angewiesen wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
7 einen Ablaufplan, der einen beispielhaften Prozess beschreibt, durch den das Ein- und Ausrücken der SOWC gemanagt werden kann, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellt.

In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, stellt 1 schematisch ein Strichdiagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung dar. Der Antriebsstrang enthält einen Motor 12, ein Planetengetriebe 14 und einen herkömmlichen Endantriebsmechanismus 16.
Das Planetengetriebe 14 enthält eine Eingangswelle 17, die ununterbrochen mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 18 und eine Ausgangswelle 19, die ununterbrochen mit dem Endantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Zwischen dem Motor 12 und der Eingangswelle 17 kann ein Drehmomentwandler positioniert sein. Falls kein Drehmomentwandler vorhanden ist, wäre zwischen dem Motor 12 und der Eingangswelle 17 ein Isolator positioniert. Die Planetenradanordnung 18 enthält drei Planetenradsätze 20, 30 und 40.
Der erste Planetenradsatz 20 enthält ein Sonnenradglied 22, ein Hohlradglied 24 und ein Planetenträgeranordnungsglied 26. Das Planetenträgeranordnungsglied 26 enthält eine Mehrzahl von Ritzelzahnrädern 27, die drehbar an einem Trägerglied 29 angebracht sind und in kämmender Beziehung sowohl mit dem Sonnenradglied 22 als auch mit dem Hohlradglied 24 angeordnet sind.
Der zweite Planetenradsatz 30 enthält ein Sonnenradglied 32, ein Hohlradglied 34 und ein Planetenträgeranordnungsglied 36. Das Planetenträgeranordnungsglied 36 enthält eine Mehrzahl von Ritzelzahnrädern 37, die drehbar an einem Trägerglied 39 angebracht sind und in kämmender Beziehung sowohl mit dem Sonnenradglied 32 als auch mit dem Hohlradglied 34 angeordnet sind.
Der dritte Planetenradsatz 40 enthält ein Sonnenradglied 42, eine Hohlradglied 44 und ein Planetenträgeranordnungsglied 46. Das Planetenträgeranordnungsglied 46 enthält eine Mehrzahl von Ritzelzahnrädern 47, 48, die drehbar an einem Trägerglied 49 angebracht sind. Die Ritzelzahnräder 47 sind in kämmender Beziehung mit dem Sonnenradelement 42 angeordnet und die Ritzelzahnräder 48 sind in kämmender Beziehung mit dem Hohlradglied 44 angeordnet. Das Hohlradglied 34 ist einteilig mit dem Hohlradglied 44. Der dritte Planetenradsatz 40 ist ein kombinierter Planetenradsatz.
Außerdem enthält die Planetenradanordnung fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 54, 56 sind Drehmomentübertragungsmechanismus vom drehenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Kupplungen 50, 54 und 56 sind üblicherweise Mehrscheibenkupplungsvorrichtungen, z. B. in einer Reibungsanfahrkonfiguration. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 52 ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus vom feststehenden Typ, der üblicherweise Bremse oder Reaktionskupplung genannt wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 ist eine SOWC.
Die Eingangswelle 17 ist ununterbrochen mit dem Hohlradglied 24 verbunden und die Ausgangswelle 19 ist ununterbrochen mit dem Hohlradglied 44 verbunden. Das Planetenträgeranordnungsglied 26 kann über die Kupplung 50 wahlweise mit dem Sonnenradglied 42 verbunden werden. Das Sonnenradglied 32 kann über die Bremse 52 wahlweise mit dem Getriebegehäuse 60 verbunden werden. Das Planetenträgeranordnungsglied 26 kann über die Kupplung 54 wahlweise mit dem Sonnenradglied 32 verbunden werden. Das Hohlradglied 24 kann über die Kupplung 56 wahlweise mit dem Planetenträgeranordnungsglied 46 verbunden werden. Das Planetenträgeranordnungsglied 36 kann über die Bremsfreilaufkupplung 58 wahlweise mit dem Getriebegehäuse 60 verbunden werden.
2 ist eine beispielhafte Kupplungstabelle, die den Betrieb verschiedener Kupplungen in einem beispielhaften Getriebe zum Erreichen verschiedener Getriebegangzustände in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 werden in Zweierkombinationen wahlweise eingerückt, um zwischen der Eingangswelle 17 und der Ausgangswelle 19 sechs Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis bereitzustellen.
Das Rückwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Kupplung 54 und der SOWC 58 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften Rückwärtsdrehzahlverhältnisses ist 3,20. Zum Rückwärtsanfahren des Fahrzeugs wird ein Schlupf der Kupplung 54 zugelassen.
Das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Kupplung 50 und der SOWC 58 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses ist 4,06. Die Kupplung 50 wird zum Anfahren des Fahrzeugs in der Vorwärtsrichtung mit Schlupf betrieben.
Das zweite Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Kupplung 50 und der Bremse 52 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses ist 2,37.
Das dritte Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Bremsen 50, 54 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften dritten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses ist 1,55.
Das vierte Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Kupplungen 50, 56 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften vierten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses ist 1,16.
Das fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Kupplungen 54, 56 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften fünften Vorwärtsdrehzahlverhältnisses ist 0,85.
Das sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis wird mit dem Einrücken der Bremse 52 und der Kupplungen 56 festgesetzt. Der Zahlenwert dieses beispielhaften sechsten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses ist 0,67.
Wie oben dargelegt wurde, ist in der Wahrheitstabelle aus 2 ein beispielhafter Einrückplan oder Kupplungsplan für die wie in 1 dargestellten Drehmomentübertragungsmechanismen gezeigt. Außerdem beschreibt die Tabelle aus 2 die Verhältnisstufen, die unter Nutzung der Beispielübersetzungsverhältnisse (nicht gezeigt) erreicht werden. Zum Beispiel ist das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis 1,71, während das Stufenverhältnis zwischen dem Rückwärts- und dem ersten Vorwärtsverhältnis -0,79 ist. Außerdem wird der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen, dass aus der Wahrheitstabelle aus 2 leicht bestimmt werden kann, dass alle Einstufen-Vorwärtsverhältniswechsel ebenso wie die Doppelstufen-Vorwärtsverhältniswechsel von der Einzelübergangsart sind.
3 ist eine schematische Teilquerschnittansicht eines beispielhaften Getriebes, das eine SOWC in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung nutzt. Wie gezeigt ist, enthält das Getriebe 14 ein Getriebegehäuse 60, das Planetenradsätze 30, 40 einschließt, die sich um eine Welle 17 drehen. Die Position der SOWC 58 ist in 3 gezeigt. Das Außenlaufrad 70 der SOWC 58 ist mit dem Keil 72 an dem Getriebegehäuse 60 verkeilt. Das Innenlaufrad 74 der SOWC 58 ist an dem Planetenträgeranordnungsglied 36 verkeilt. Ein Sprengring 76 hält die SOWC 58 an ihrer Stelle.
Die SOWC 58 kann eine steuerbare mechanische Diodenkupplung oder ein wählbarer Rollkupplungsentwurf sein. Die Offenbarung betrachtet, dass andere wählbare (umkehrbare) Freilaufkupplungen, wie hier mit der vorliegenden Offenbarung definiert, verwendet werden könnten.
Es wird ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Position einer Auswahlplatte in einer Zweimodus-SOWC unter Verwendung eines hydraulisch betätigten Kolben- und Rückstellfedermechanismus geschaffen, der ein integraler Bestandteil eines Ventilgehäusegussteils in einem Vorderradantriebsgetriebe ist.
In einer beispielhaften Anordnung eines Vorderradantriebs-Automatikgetriebes befindet sich die Ventilgehäusebaueinheit auf einer Seite der sich drehenden Drehmomentelemente und ist auf das Getriebegehäuse ausgerichtet und mit Arretierpassstiften und Gewindebefestigungselementen daran befestigt. Ein zusätzliches Zylindergehäusegussteil an der Innenoberfläche des Innenabschnitts des Ventilgehäuses stellt eine Bohrung bereit, die einen Kolben zur Steuerung der Drehbewegung der Auswahlplatte und somit der Betriebsmodi der SOWC enthält. Die Mittellinie des Zylinderbohrungsmerkmals ist senkrecht zur Drehachse des Getriebes und befindet sich im Idealfall in derselben Ebene wie der Drehbogen der Auswahlplatte. Dies ermöglicht eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Auswahlplatte in der SOWC und dem Hydrauliksteuermechanismus in dem Ventilgehäuse.
Der Kolben steht in direktem Kontakt mit der beweglichen Aktuatorplatte. Ein Merkmal an der Aktuatorplatte, in diesem Fall ein Schlitz, ist auf einen am Ende des Auswahlplattenhebelarms an der SOWC angebrachten Auswahlhebel ausgerichtet und mit diesem in Eingriff, um zwischen der SOWC und dem Hydrauliksteuermechanismus eine Gelenkverbindung zu bilden. Andere Verbindungsverfahren wie etwa eine Gabel, die mit Kerben in einer Platte in Eingriff ist, könnten ebenfalls genutzt werden. Harte Anschläge, die in der Kolbenbohrung des Steuermechanismus gestaltet sind, begrenzen die axiale Bewegung der Aktuatorplatte. Die Anschläge dienen einer Doppelfunktion. Zunächst erleichtern sie die Befestigung des Ventilgehäuses an dem Getriebe, indem sie das Ausrichten des Schlitzes in der Aktuatorplatte auf den Auswahlhebel an der SOWC ermöglichen. Zweitens verhindern sie, dass die Auswahlplatte in der SOWC zu dem harten Anschlag für die Rückstellfederkraft wird, wenn die SOWC in einem Vorwärtsmodus ist. In dem Rückwärtsmodus verhindern sie, dass die Auswahlplatte zu dem harten Anschlag für die Kolbenanlegekraft wird, wodurch ein vorzeitiger Verschleiß oder eine Beschädigung der SOWC minimiert wird.
In einem Führungsgehäuse, das ebenfalls an der Innenoberfläche des Innenabschnitts des Ventilkörpers befestigt ist, ist eine Energiespeichervorrichtung wie etwa eine Druck- oder Rückstellfeder enthalten. Die Feder übt eine vorgegebene Kraft auf die Aktuatorplatte aus, um sie in eine erste Position vorzubelasten. Da der Auswahlplattenhebelarm über den Schalthebel in Eingriff mit der Aktuatorplatte verbunden ist, wird die Auswahlplatte in der ersten Winkelposition gehalten und arbeitet die SOWC wie oben beschrieben nur in dem ausgerückten Modus. Allerdings muss die Rückstellfederkraft ausreichen, um zu verhindern, dass ein viskoses und Reibungsschleppmoment innerhalb der SOWC die Auswahlplatte unbeabsichtigt aus ihrer ersten Winkelposition in die zweite Winkelposition dreht, wenn sich das antreibende Glied in der zweiten Drehrichtung oder Freilaufrichtung dreht.
Da die Aktuatorplatte mit der Unterseite des Kolbens in Kontakt steht, belastet die Rückstellfederkraft ebenfalls den Kolben in Richtung des oberen Endes der Kolbenbohrung vor. Druckautomatikgetriebedruckfluid aus einem dedizierten Kanal in dem Ventilgehäuse wird durch einen Einlassanschluss zu dem oberen Ende der Kolbenbohrung geleitet. Im Idealfall sind die Hydraulikfluidkanäle in dem Innenventilgehäuseabschnitt so geleitet, dass der dedizierte SOWC-Steuerkanal direkt unter dem oberen Ende der Kolbenbohrung durchgeht und somit einen zweckmäßig kurzen Strömungsweg bereitstellt.
Wenn die Getriebesteueralgorithmen eine Modusänderung in der SOWC anweisen, tritt Druckhydraulikfluid über einen dedizierten Kanal in das obere Ende der Kolbenbohrung ein. Der Kolben bewegt sich zu der Unterseite der Kolbenbohrung, wobei er die Rückstellfeder zusammendrückt und gleichzeitig die Aktuatorplatte in ihre zweite Position bewegt. Da der Auswahlplattenhebelarm über den Schalthebel in Eingriff mit der Aktuatorplatte verbunden ist, wird die Auswahlplatte drehend in die zweite Winkelposition bewegt. Somit arbeitet die Zweimodus-SOWC wie oben beschrieben in dem „Rückwärts“-Modus.
Es sind mehrere Verfahren zur Implementierung einer SOWC bekannt. Streben, Kipphebel, Rollen oder Klemmkörper sind verschiedene Merkmale, die zum wahlweisen Koppeln oder Entkoppeln der Glieder der Kupplung genutzt werden können. 4 und 5 veranschaulichen im Querschnitt eine SOWC, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zwischen einem Freilaufbetrieb und einem vollständig verriegelten Betrieb wählt. Das SOWC-Merkmal 100 umfasst ein erstes Glied 105, ein zweites Glied 110, einer Auswahlplatte 115, ein Auswahlplattenbetätigungsmerkmal 120, ein erstes Eingriffselement 130, ein zweites Eingriffselement 135, zwei Rückstellfedern 140 und zwei Eingriffsmerkmale 150. Das erste Glied 105, das zweite Glied 110 und die Auswahlplatte 115 können drehbare Merkmale sein, die um eine gemeinsame Drehachse (nicht gezeigt) zentriert sind. Alternativ kann eines der Glieder fixiert sein, aber dennoch eine flache Oberfläche freilegen, damit sich das andere Glied dagegen dreht. Eine bevorzugte Form für die Glieder 105 und 110 sind flache kreisförmige Platten. Die Auswahlplatte 115 liegt zwischen den zwei Gliedern und bewegt sich allgemein mit dem zweiten Glied 110 oder bleibt fixiert. Die Auswahlplatte 115 enthält ein Auswahlplattenbetätigungsmerkmal 120. Die Auswahlplatte 115 ist um einen kleinen Drehwinkel relativ zum zweiten Glied 110 beweglich, um eine kalibrierte Bewegung des Auswahlplattenbetätigungsmerkmals 120 bereitzustellen. Die Eingriffselemente 130 und 135, die in dieser beispielhaften Ausführungsform als Streben dargestellt sind, sind drehbar am zweiten Glied 110 lokalisiert, sind im Wesentlichen normal zu dem Radius der Glieder orientiert und stellen die durch die SOWC bediente wahlweise Kopplungs- und Entkopplungsfunktion bereit. Jedes Eingriffselement liegt fest an einem Eingriffsmerkmal 150 im ersten Glied 105 an, wenn es in einer Aufwärtsposition ist, und verhindert, dass sich das erste Glied 105 in einer Richtung relativ zum zweiten Glied 110 dreht. Wegen der durch die Rückstellfedern 140 ausgeübten Kräfte sind die Eingriffselemente normalerweise in einer Aufwärtsposition. Die Auswahlplatte 115 kann relativ zu den Eingriffselementen betätigt werden, sodass das Auswahlplattenbetätigungsmerkmal 120 dazu verwendet werden kann, eines der Eingriffselemente in eine Abwärtsposition niederzudrücken. Die Aktion des Eingriffs zum Anhalten der Relativdrehung hängt von der Geometrie der miteinander in Wechselwirkung stehenden Merkmale ab. Falls in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beide Eingriffsmerkmale in der Aufwärtsposition sind, ist die Relativdrehung eines Glieds in die andere nicht möglich. Falls eines der Eingriffsmerkmale in einer Abwärtsposition ist, kann die Kupplung in der normalerweise durch das Eingriffsmerkmal, das jetzt in der Abwärtsposition ist, gesperrten Richtung frei laufen.
4 veranschaulicht ein SOWC-Merkmal 100 mit einem Eingriffselement in einer Abwärtsposition und mit einem Eingriffselement in einer Aufwärtsposition. Das Eingriffselement 135 ist in einer Aufwärtsposition und liegt gegen ein Eingriffsmerkmal 150 an. Im Ergebnis kann sich das erste Glied 105 nicht relativ zum zweiten Glied 110 nach links drehen. Allerdings ist das Eingriffselement 130 in einer Abwärtsposition. Das Eingriffselement 135 setzt der Drehung des ersten Glieds 105 nach rechts relativ zum zweiten Glied 110 im Wesentlichen den Widerstand null entgegen. Wenn eine Relativdrehung stattfindet und das erste Glied 105 mit dem Eingriffselement 135 in Kontakt gelangt, erzeugt der Druck auf die obere, nahezu horizontale Oberfläche des Eingriffselements 135 eine Drehung des Eingriffselements 135 nach unten. Diese Ratschenbewegung des Eingriffselements 135 kann fortfahren, während sich nachfolgende Eingriffsmerkmale an dem Eingriffselement 135 vorbeidrehen.
5 stellt das SOWC-Merkmal 100 mit beiden Eingriffselementen in einer Aufwärtsposition dar. Die Auswahlplatte 115 ist relativ zu den Eingriffselementen betätigt, sodass kein Eingriffselement niedergedrückt ist. Im Ergebnis ist keine Relativdrehung des ersten Glieds 105 und des zweiten Glieds 110 möglich. Jedes Eingriffselement liegt gegen ein Eingriffsmerkmal 150 an und setzt einer Relativdrehung in einer Richtung einen Widerstand entgegen.
Es wird gewürdigt werden, dass die Glieder einer SOWC wahrscheinlich eine Mehrzahl von Merkmalen wie das SOWC-Merkmal 100 aufweisen, die jeweils ähnlich betätigt werden, um die Drehung in einer Richtung zuzulassen oder zu verhindern, wobei das über die SOWC übertragene Gesamtdrehmoment zwischen den SOWC-Merkmalen verteilt wird. Ähnliche SOWC-Merkmale sind im Gebiet für einen Kipphebelmechanismus mit einem Paar Eingriffselementen, die sich an den distalen Enden des Kipphebels befinden, bekannt, die zusammen mit Eingriffsmerkmalen an einem gegenüberliegenden Glied auf der Grundlage der Kippbetätigung der Kipphebel ähnlich eine Relativdrehung verhindern oder ermöglichen können. Alternativ können in Gliedern, die sich eines radial innerhalb des anderen mit einem Zwischenraum zwischen den Gliedern befinden, Rollen oder Klemmkörper verwendet werden. Die Rollen oder Klemmkörper können betätigt werden, um innerhalb des Zwischenraums in Wechselwirkung zu treten, um die Glieder in einer oder in beiden Drehrichtungen wahlweise zu koppeln.
Die Anwendung einer SOWC wie oben beschrieben auf ein Automatikgetriebe kann die Teile verringern und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöhen. Dennoch müssen beide Enden der SOWC mit denselben Drehzahlen rotieren, wenn die SOWC eingerückt werden muss. Bevor die Kupplung eingerückt wird, muss der Schlupf über die Kupplung im Wesentlichen gleich null sein.
Wenn die SOWC nicht eingerückt ist, wirkt sie wie eine reguläre Freilaufkupplung, die im ersten Gang verriegelt ist, während sie in den anderen Gängen frei läuft. Wenn die SOWC eingerückt ist, ist sie in beiden Richtungen verriegelt, was einen Rückwärtsgang und eine Motorbremsung im ersten Gang bereitstellen kann.
Wenn die SOWC in einem eingerückten Modus ist, kann sie eingerückt bleiben, solange es die Geschwindigkeits- und Gangeinstellungen zulassen. Eine beispielhafte SOWC kann über den Betrieb in Parken, Rückwärts, im Leerlauf und den Betrieb im ersten Gang ununterbrochen in einem eingerückten Modus bleiben. Zum Beispiel bleibt die SOWC eingerückt, um den Rückwärtsgang vorzubereiten, wenn ein Getriebe aus Parken in Rückwärts oder in den Leerlauf schaltet. Falls das Getriebe im Rückwärtsgang bleibt, bleibt die SOWC eingerückt. Wenn ein Fahrer das Getriebe in Fahren schaltet, kann die SOWC eingerückt bleiben, bis das Fahrzeug über einen Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich hinaus Fahrt aufnimmt. Wenn die SOWC ausgerückt ist, bleibt sie ausgerückt, um als eine reguläre Freilaufkupplung zu wirken, solange das Fahrzeug über dem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich bleibt. Es wird ein Verfahren zum Steuern der Planung des Einrückens einer SOWC offenbart.
Das Schalten in den eingerückten Modus erfordert die Bedingungen des Schlupfs null. Ein Schlupf null in der SOWC ermöglicht, dass unter verschiedenen Umständen ein Schalten in den eingerückten Modus stattfinden kann. Es gibt eine Bedingung, wenn der Antriebsstrang in einem Parkzustand mit dem Getriebezahnradsatz in einer ruhenden Bedingung oder Bedingung mit der Drehzahl null beginnt. Unter diesen Bedingungen und bei einer Angabe, dass der Motor kurz davor steht gestartet zu werden, kann die SOWC sofort eingerückt werden, da der Schlupf der SOWC null ist.
Im Betrieb in dem ausgerückten Modus kann die SOWC in den eingerückten Modus schalten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in den Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich abfällt, was das Anlegen eines Drehmoments in der Rückwärtsrichtung in Übereinstimmung mit der Motorbremsung zulässt. Wie oben erwähnt wurde, erfordert das Schalten in den eingerückten Modus die Synchronisation oder eine Bedingung des Schlupfs null in der Kupplung. Um ein Schalten mit dem Schlupf null in den eingerückten Modus zu ermöglichen, muss die Drehzahl des antreibenden und des angetriebenen Glieds angepasst sein. Die Drehzahl des angetriebenen Glieds wird durch den Antriebsstrang vorgeschrieben und kann nicht abrupt geändert werden, ohne die Fahrzeugbewegung und das Fahrverhalten zu beeinträchtigen. Stattdessen wird ein Verfahren offenbart, um die Drehzahlen in der SOWC durch Ändern der Motordrehzahl, z. B. durch Anwenden einer elektronischen Drosselsteuerung (ETC), anzupassen. Durch Multiplizieren der Getriebeausgangsdrehzahl mit dem Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs als Soll wird eine Sollmotordrehzahl berechnet. In der SOWC wird der Schlupf nachgeführt und es wird ein Rückkopplungs-Fehlerkompensationswert angewendet, um zu garantieren, dass der SWOC-Schlupf null erreicht. Sobald der Motor das Soll erreicht und der Schlupf null erreicht, wird die SOWC eingerückt und die ETC sofort fallengelassen.
Wie oben beschrieben ist, wird die Auswahl des eingerückten Modus nur freigegeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs liegt. Wenn ein Fahrer von Fahren in den Leerlauf zurück schaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich liegt, bleibt die SOWC ausgerückt, bis die Geschwindigkeit unter den Schwellenwert fällt.
Eine Roll-Rangierschaltung von Fahren auf Rückwärts ist nur im ersten Gang zulässig und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Kriech-Schwellengeschwindigkeit, einer Geschwindigkeit bei oder unter einem oberen Grenzwert des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs, liegt. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Kriech-Schwellengeschwindigkeit ist, schaltet das Getriebe in den Leerlauf und bleibt die SOWC ausgerückt, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit unter die Kriech-Schwellengeschwindigkeit zurückkehrt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter die Kriech-Schwellengeschwindigkeit fällt, kann die SOWC eingerückt werden und wird daraufhin die Rückwärtskupplung freigegeben.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs liegt, kann die SOWC in Abhängigkeit vom Betrieb des Fahrzeugs zwischen dem ausgerückten Modus und dem eingerückten Modus gewählt werden. Die Getriebesteuerlogik, die Informationen hinsichtlich der Fahrzeugbetreiberabsicht einschließlich der Eingabe von Fahr- und Bremspedalpositionen und Fahrzeuggeschwindigkeit verarbeitet, weist auf der Grundlage der gewünschten Aktivierung der Motorbremsung oder des gewünschten Fahrzeugausrollens wahlweise einen SOWC-Modus an. Falls z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich liegt und der Fahrzeugbetreiber das Fahrpedal abrupt freigibt, kann eine Absicht zum Verlangsamen des Fahrzeugs angenommen werden. Dementsprechend kann die Getriebesteuerlogik durch die SOWC in Ansprechen darauf, dass ein Betreiber das Fahrpedal freigibt, die Motorbremsung anweisen, wenn das Fahrzeug innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs ist. In einer offenbarten Ausführungsform kann die SOWC im vorwärts angetriebenen Betrieb nur im ersten Gang eingerückt bleiben. Allerdings ist denkbar, dass die SOWC in anderen Zahnradsatzkonfigurationen eingerückt bleiben kann, um die Motorbremsung in zusätzlichen Gängen, z. B. im zweiten Gang, zuzulassen, wobei die Offenbarung nicht auf die hier explizit beschriebenen besonderen Ausführungsformen beschränkt sein soll.
Außer dadurch, dass er Eingaben über ein Fahrpedal und ein Bremspedal bereitstellt, kann ein Fahrzeugbetreiber einen Wunsch zum Initiieren der Motorbremsung dadurch angeben, dass er das Getriebe im manuellen Modus in den ersten Gang anweist. Wenn eine Herunterschaltung in den ersten Gang angewiesen wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs liegt, initiiert die Getriebelogik Befehle zum Ermöglichen der Motorbremsanforderung. Wie oben beschrieben wurde, bleibt die SOWC in einem ausgerückten Modus, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs liegt. Wenn der eingerückte Modus freigegeben worden ist, weist die Getriebelogik an, dass der Schlupf über die SOWC auf null verringert wird, woraufhin die SOWC eingerückt wird und daraufhin die Motorbremsung stattfinden kann.
6 stellt graphisch ein beispielhaftes Motorbremsereignis, wie es durch einen Befehl des manuellen Modus auf den ersten Gang angewiesen wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung dar. Eine Anzahl von Faktoren, die über ein Bremsereignis relevant für den Betrieb des Fahrzeugantriebsstrangs sind, sind gegen eine gemeinsame Zeitskale aufgetragen. Ein angewiesener Gang beschrieb einen angeforderten Getriebegangzustand. In dem beispielhaften Graphen beginnt der angewiesene Gang in einem zweiten Gang und wird in Übereinstimmung damit, dass ein Betreiber durch einen beispielhaften PRNDL-Wählhebel manuell auswählt, dass das Getriebe in einem ersten Gang arbeitet, zu einem Zeitpunkt auf einen ersten Gang angewiesen. Ein Befehlsdruck für eine Kupplung zur Freigabe des zweiten Gangs, z. B. eine Reibungsanfahrkupplung, wird von einem Anfangsbetriebsniveau auf null verringert. Das geforderte Kupplungsgegendrehmoment, das das Gegendrehmoment beschreibt, das anfangs über alle angelegten Kupplungen in den zweiten Gang übertragen wurde, fällt gleichzeitig ab und schreitet während einer Übergangsperiode während der Schaltung fort. Wie oben beschrieben wurde, muss zum Schalten einer SOWC in einen eingerückten Modus eine Bedingung des Schlupfs null erreicht werden. Der SOWC-Schlupf beginnt bei einem von null verschiedenen Anfangswert. Während der Übergangsperiode ändert sich die Motordrehzahl, z. B. durch Anwendung der ETC, auf eine Solldrehzahl, die einen Schlupf null zulässt. Dementsprechend wird der Schlupf während der Übergangsperiode im Wesentlichen auf null verringert, wobei die SOWC nachfolgend eingerückt werden kann. Am Ende der Übergangsperiode ermöglicht der Druck in einem ersten Gang, dass die Kupplung, z. B. eine andere Reibungsanfahrkupplung, von null auf ein Betriebsniveau überführt wird. Nach einer Dauer, nachdem der Druck in der ersten Gang ermöglicht, dass die Kupplung auf das Betriebsniveau angewiesen wird, wird dadurch, dass die Kupplung den ersten Gang freigibt, ein Gegendrehmoment angewendet, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl durch Motorbremsung verringert werden.
Der eingerückte Modus ist zur Verwendung bei niedrigen Drehzahlen bestimmt. Wenn ein Betreiber das Fahrzeug mit einer Fahrpedaleingabe aggressiv anfährt, wenn die SOWC eingerückt ist, rückt die SOWC sofort aus. Dieses Ausrücken beseitigt, dass das Getriebe das Fahrzeug über aufeinander folgende Gänge außerhalb des beabsichtigten langsamen Betriebs des eingerückten Modus beschleunigt.
Die Motorsteuerung wie etwa die oben diskutierte ETC wird durch ein Motorsteuermodul (ECM) als Teil eines Gesamtsteuersystems gesteuert. Ähnlich wird die Getriebesteuerung innerhalb eines Getriebesteuermoduls (TCM) als Teil des Gesamtsteuersystems ausgeführt. Im Gesamtbetrieb ist das Steuersystem zum Synthetisieren von Betreibereingaben, Umgebungsbedingungen, Motorbetriebsparametern und Verbrennungsleistungsmessungen und zum Ausführen von Algorithmen zum Steuern verschiedener Aktuatoren zum Erreichen von Sollen für Steuerparameter einschließlich solcher Parameter wie Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistung und Fahrverhalten betreibbar. Das Steuersystem ist betriebstechnisch mit einer Mehrzahl von Vorrichtungen verbunden, über die ein Betreiber den Betrieb des Motors steuert oder anweist. Wenn der Motor in einem Fahrzeug genutzt wird, enthalten beispielhafte Betreibereingabeeinrichtungen ein Fahrpedal, ein Bremspedal, einen Getriebegangwählhebel und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung. Das Steuersystem kann mit anderen Controllern, Sensoren und Aktuatoren über einen Bus eines lokalen Netzes (‚LAN‘-Bus) oder über ein Steuerbereichsnetz (‚CAN‘) (nicht gezeigt) kommunizieren, was vorzugsweise eine strukturierte Kommunikation von Steuerparametern und -befehlen zwischen verschiedenen Controllern zulässt.
Das Steuersystem ist betriebstechnisch mit dem Motor und mit dem Getriebe verbunden und fungiert so, dass es über geeignete Schnittstellen Parameterdaten von Sensoren erfasst und eine Vielzahl von Aktuatoren des Motors steuert. Das Steuersystem empfängt einen Motordrehmomentbefehl und erzeugt auf der Grundlage der Betreibereingaben eine gewünschte Drehmomentausgabe. Beispielhafte Motorbetriebsparameter, die unter Verwendung der oben erwähnten Sensoren durch das Steuersystem abgetastet werden, enthalten die Motorkühlmitteltemperatur, die Kurbelwellendrehzahl (‚RPM‘) und -position, den Krümmerabsolutdruck, die Umgebungsluftströmung und -temperatur und den Umgebungsluftdruck. Zum Überwachen oder Bestimmen eines Fortschritts des Motors und verschiedener Zylinder über verschiedene Phasen eines Verbrennungszyklus kann ein Sensor genutzt werden, der die Kurbelwellen-Drehposition überwachen kann. Die Verbrennungsleistungsmessungen können u. a. gemessene und gefolgerte Verbrennungsparameter einschließlich Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Ort des Spitzenverbrennungsdrucks umfassen. Im gesamten Getriebe sind verschiedene Drehzahlsensoren zum Messen und Schätzen der Drehzahlen verschiedener Glieder innerhalb des Getriebes angeordnet.
Vorzugsweise umfasst das Steuersystem einen Universaldigitalcomputer, der allgemein einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Nur-Lese-Speicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen schnellen Taktgeber, Analog-Digital-(A/D-) und Digital-Analog-(D/A-) Schaltungen und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (E/A) und geeignete Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungen enthält. Jeder Controller weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die im ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers bereitzustellen.
Die Algorithmen für die Motorsteuerung können während einer voreingestellten Schleife ausgeführt werden. Die in den nichtflüchtigen Speichervorrichtungen gespeicherten Algorithmen werden durch die Zentraleinheit ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von den Abtastvorrichtungen und zum Ausführen von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs des Motors unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen betreibbar. Die Schleifenzyklen können während des andauernden Motorbetriebs in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt werden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses oder einer Unterbrechungsanforderung ausgeführt werden.
7 stellt einen Ablaufplan dar, der einen beispielhaften Prozess beschreibt, durch den ein SOWC-Einrücken und -Ausrücken in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung gemanagt werden können. Der Prozess 400 beginnt im Block 402. Im Block 404 wird der Status einer verriegelten SOWC bestimmt. Falls die SOWC nicht verriegelt ist, geht der Prozess zum Block 406 über. Falls die SOWC verriegelt ist, geht der Prozess zum Block 424 über. Im Block 406 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug in Parken ist und gestartet wird. Falls diese Bedingungen erfüllt sind, geht der Prozess zum Block 422 über und wird die SOWC verriegelt. Falls diese Bedingungen nicht erfüllt sind, geht der Prozess zum Block 408 über. Im Block 408 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug in Rückwärts ist. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 422 über und wird die SOWC verriegelt. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 410 über. Im Block 410 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob sich das Fahrzeug mit weniger als einer Kriech-Schwellengeschwindigkeit vorwärtsbewegt und ob das Getriebe für eine Schaltung nach rückwärts angegeben wird. Falls diese Bedingungen erfüllt sind, geht der Prozess zum Block 420 über und wird die Kupplung in Vorbereitung darauf verriegelt zu werden synchronisiert. Falls diese Bedingungen nicht erfüllt sind, geht der Prozess zum Block 412 über. Im Block 412 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug im Leerlauf ist. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 418 über. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 414 über. Im Block 414 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug im ersten Gang ist. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 416 über. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, kehrt der Prozess zum Block 402 zurück. Im Block 416 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Betreibereingabe eine gewünschte Motorbremsung angibt. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 418 über. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, kehrt der Prozess zum Block 402 zurück. Im Block 418 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs ist. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 420 über und wird die Kupplung in Vorbereitung darauf verriegelt zu werden synchronisiert. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, kehrt der Prozess zum Block 402 zurück. Der Block 420 enthält Aktionen zum Synchronisieren der SOWC in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Verfahren. Der Block 422 enthält das Verriegeln der SOWC in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Verfahren. Im Block 424 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs ist. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 426 über. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 432 über, in dem die SOWC in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Verfahren ausgerückt wird. Im Block 426 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug in einem anderen Vorwärtsgang als dem ersten Gang ist. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 428 über. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 432 über, in dem die SOWC in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Verfahren ausgerückt wird. Im Block 428 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das Fahrzeug aggressiv angefahren wird. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, geht das Verfahren zum Block 430 über. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 432 über, in dem die SOWC in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Verfahren ausgerückt wird. Im Block 430 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Betreiberangabe ein gewünschtes Fahrzeugausrollen in einen höheren/anderen Gangzustand angibt. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, kehrt der Prozess zum Block 402 zurück. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess zum Block 432 über, in dem die SOWC in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Verfahren ausgerückt wird. Wie im Prozess 400 durch Rücklinien zum Block 402 beschrieben ist, soll der Prozess in Übereinstimmung mit den Besonderheiten des genutzten Steuermoduls oder der genutzten Steuermodule ständig oder in einer Schleife in Zyklen wiederholt werden.

Claims

Verfahren (400) zum Steuern eines Antriebsstrangs (10) in einem Fahrzeug, der ein elektromechanisches Getriebe (14) umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung (58) enthält, die mechanisch-betriebstechnisch mit einem Verbrennungsmotor (12) gekoppelt ist und zum wahlweisen Übertragen mechanischer Leistung zu einem Ausgangsglied (19) konfiguriert ist, wobei die wählbare Freilaufkupplung (58) einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus ermöglicht, wobei der ausgerückte Modus den Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung (58) als eine Freilaufkupplung umfasst, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in einer Rückwärtsrichtung zulässt, und der eingerückte Modus das Verriegeln der wählbaren Freilaufkupplung (58) umfasst, was eine Relativdrehung eines antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert, wobei in dem eingerückten Modus die wählbare Freilaufkupplung (58) die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ermöglicht, wobei das Verfahren (400) umfasst: Überwachen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Überwachen eines Getriebegangzustands (408, 412, 414); Vergleichen der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich (424); Überführen der wählbaren Freilaufkupplung (58) in den eingerückten Modus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht in der Vorwärtsrichtung über dem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich liegt (422); und Aufrechterhalten der wählbaren Freilaufkupplung (58) in dem eingerückten Modus auf der Grundlage dessen, dass der Getriebegangzustand in einem Zustand des ersten Gangs (426) und innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs verbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Neutralzustand oder einem Rückwärtszustand bleibt (424).
Verfahren (400) nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen einer Pedaleingabe; Bestimmen einer Fahrzeuganfahrbedingung auf der Grundlage der Pedaleingabe (428); und wobei das Aufrechterhalten der wählbaren Freilaufkupplung (58) in dem eingerückten Modus ferner auf der Abwesenheit der Fahrzeuganfahrbedingung beruht (428).
Verfahren (400) nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen eines PRNDL-Wählhebels; und wobei das Überführen der wählbaren Freilaufkupplung (58) in den eingerückten Modus wahlweise angewiesen wird, wenn das Überwachen des PRNDL-Wählhebels einen Befehl für den ersten Gang angibt (414).
Verfahren (400) nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen einer Pedalposition; wobei das Überführen der wählbaren Freilaufkupplung (58) in den eingerückten Modus wahlweise angewiesen wird, wenn das Überwachen der Pedalposition eine Absicht zum Verlangsamen des Fahrzeugs angibt (416).
Verfahren (400) nach Anspruch 1, wobei das Aufrechterhalten der wählbaren Freilaufkupplung (58) in dem eingerückten Modus ferner auf der Grundlage dessen erfolgt, dass der Getriebegangzustand in einem Parkzustand bleibt.
Verfahren (400) zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs (10), der ein elektromechanisches Getriebe (14) umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung (58) enthält, die mechanisch-betriebstechnisch mit einem Verbrennungsmotor (12) gekoppelt ist und zum wahlweisen Übertragen mechanischer Leistung zu einem Ausgangsglied (19) konfiguriert ist, wobei die wählbare Freilaufkupplung (58) einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus ermöglicht, wobei der ausgerückte Modus den Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung (58) als eine Freilaufkupplung umfasst, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in einer Rückwärtsrichtung zulässt, und der eingerückte Modus das Verriegeln der wählbaren Freilaufkupplung (58) umfasst, was eine Relativdrehung eines antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert, wobei in dem eingerückten Modus die wählbare Freilaufkupplung (58) die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ermöglicht, wobei das Verfahren (400) umfasst: Überwachen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Überwachen eines Getriebegangzustands (408, 412, 414); Überwachen eines angeforderten Getriebegangzustands (414); wenn der Getriebegangzustand ein Fahrzustand ist, wenn der angeforderte Getriebegangzustand ein Rückwärtszustand ist und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine Kriech-Schwellengeschwindigkeit ist, Anweisen einer Roll-Rangierschaltung (410), umfassend: Betreiben der wählbaren Freilaufkupplung (58) in dem eingerückten Modus (422); und Schalten anderer Kupplungen (54) innerhalb des Getriebes (14) aus einem Fahrgangzustand in einen Rückwärtsgangzustand.
Verfahren (400) zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs (10), der ein elektromechanisches Getriebe (14) umfasst, das eine wählbare Freilaufkupplung (58) enthält, die mechanisch-betriebstechnisch mit einem Verbrennungsmotor (12) gekoppelt ist und zum wahlweisen Übertragen mechanischer Leistung zu einem Ausgangsglied (19) konfiguriert ist, wobei die wählbare Freilaufkupplung (58) einen ersten, ausgerückten Modus und einen zweiten, eingerückten Modus ermöglicht, wobei der ausgerückte Modus den Betrieb der wählbaren Freilaufkupplung (58) als eine Freilaufkupplung umfasst, die die Übertragung eines Drehmoments in einer Vorwärtsrichtung und den Freilauf in einer Rückwärtsrichtung zulässt, und der eingerückte Modus das Verriegeln der wählbaren Freilaufkupplung (58) umfasst, was eine Relativdrehung eines antreibenden Elements in beiden Richtungen verhindert, wobei in dem eingerückten Modus die wählbare Freilaufkupplung (58) die Übertragung eines Drehmoments in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ermöglicht, wobei das Verfahren (400) umfasst: Überwachen eines Getriebegangzustands (408, 412, 414); und Überführen der wählbaren Freilaufkupplung (58) in den eingerückten Modus, wenn der Getriebegangzustand in einem Parkzustand ist (406); Überwachen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Vergleichen der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereich (424); und Aufrechterhalten der wählbaren Freilaufkupplung (58) in dem eingerückten Modus aufgrund dessen, dass der Getriebegangzustand in einen Fahrzustand übergeht (428) und die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des Niedergeschwindigkeits-Schwellenbereichs bleibt (424).