DE10147098A1

DE10147098A1 - Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff

Info

Publication number: DE10147098A1
Application number: DE10147098A
Authority: DE
Inventors: Shoichi Miyamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: KR100411459B1; JP3698993B2; US20020096414A1; DE10147098B4; JP2002221275A; KR20020062797A

Abstract

Ein Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff kann die Kupplungsgeschwindigkeit einer Kupplung so steuern, dass Schockbeanspruchungen abgemildert werden, die bei einem Umschalten der Gangstufe auftreten können, unabhängig nicht nur von einer Verschlechterung einer elektromagnetischen Kupplung im Verlauf der Zeit, sondern auch von einer Streuung unter einzelnen Kupplungen. Das Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff weist eine elektromagnetische Kupplung (2) auf, um die Übertragung bzw. Unterbrechung der Ausgangsleistung von einer Abtriebswelle (21) einer Brennkraftmaschine (1) an eine Eingangswelle (22) eines Getriebes (3) mit Zahnradeingriff zu bewirken, ein Schalt/Auswahlbetätigungsglied (5) zum Schalten eines Gangwechselzahnrades in eine Schalt/Auswahlposition in dem Getriebe (3) mit Zahnradeingriff, einen Schalt/Auswahlpositionssensor (6) zur Feststellung einer Schalt/Auswahlposition des Gangwechselzahnrades, und eine Steuereinheit (4) zum Betreiben des Schalt/Auswahlbetätigungsgliedes (5) entsprechend einer Schalthebelposition, die von einem Fahrer ausgewählt wird, um hierdurch automatisch das Getriebe (3) mit Zahnradeingriff in eine Soll-Gangstufe umzuschalten. Die Steuereinheit (4) ist so ausgebildet, dass sie die elektromagnetische Kupplung (2) kuppelt, während sie eine Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage einer Änderungsrate eines Drehzahlschlupfes folgend auf die Gangstufenumschaltung durchführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff, welches den Ein- und Ausschaltbetrieb einer Kupplung steuern kann, also den Vorgang zum Umschalten der Kupplung zwischen einem eingerückten Zustand (EIN-Zustand) und einem ausgerückten Zustand (AUS-Zustand). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung eines derartigen Automatikgetriebesystems mit Zahnradeingriff, so dass Schockbeanspruchungen unterdrückt oder abgemildert werden können, die beim Kuppelvorgang der Kupplung nach einer Umschaltung der Gangstufe in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff auftreten, unabhängig von einer zeitabhängigen Verschlechterung der Kupplung (also einer Verschlechterung der Kupplung im Verlauf der Zeit).

Es wurden bereits für den praktischen Einsatz verschiedene Automatikgetriebe mit Zahnradeingriff vorgeschlagen, welche Getriebe mit Zahnradeingriff verwenden. Beispielsweise wird bei der Steuereinrichtung für ein Automatikgetriebe mit Zahnradeingriff, die in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 63-270252 (1988) beschrieben wird, das Ausgangsdrehmoment oder die Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, einem Automatikgetriebe mit Zahnradeingriff über einen Kupplungsvorgang (EIN-Operation) einer elektromagnetischen Kupplung zugeführt.

Bei der Steuereinrichtung, die in der voranstehend erwähnten Veröffentlichung beschrieben wird, wird eine Kombination von Operationen eines Paars von Hydraulik/Elektromagnetventilen eingesetzt. Im einzelnen erfolgt die Auswahl einer gewünschten oder Ziel-Gangstufe durch entsprechenden Antrieb oder entsprechende Betätigung eines drei Positionen aufweisenden Hydraulikzylinders, wogegen die Umschaltung auf die ausgewählte Gangstufe durch Betätigung eines drei Positionen aufweisenden Hydraulikzylinders durchgeführt wird, der speziell für den Gangwechselvorgang ausgebildet ist.

Als herkömmliche, bereits bekannte Kupplungssteuereinheit lässt sich beispielsweise jene anführen, die in der japanischen offengelegten Patent-Nr. 60.35633 (1985) beschrieben wird. Bei dieser bekannten Kupplungssteuereinrichtung wird eine elektromagnetische Kupplung so gesteuert, dass ihr Kuppelvorgang mit konstanter Geschwindigkeit oder konstanter Rate durchgeführt wird. In diesem Fall ändert sich die Kupplungseinrück- bzw. - ausrückleistung der Einrichtung allmählich im Verlauf der Zeit, infolge einer Verschlechterung (Abrieb), die bei der Kupplung in deren Betrieb auftritt.

Für denselben Kupplungserregerstrom treten daher Unterschiede der Kuppelbetriebsleistung der Kupplung zwischen einer neuen elektromagnetischen Kupplung und einer gebrauchten Kupplung auf.

Insbesondere wenn das Kuppeln der Kupplung mittels Steuerung mit konstanter Geschwindigkeit (Steuerung oder Regelung mit offener Schleife) erfolgt, besteht die Tendenz, dass eine Schockbeanspruchung nach dem Kuppelvorgang der Kupplung hinter einer Gangstufenumschaltung auftreten kann, wenn die Verschlechterung (Abrieb) der Kupplung stärker wird, selbst wenn das Auftreten einer derartigen Schockbeanspruchung so gesteuert werden kann, dass es bei einer neuen Kupplung unterdrückt wird.

Darüber hinaus kann sich die Kupplungskraft der Kupplung von einer elektromagnetischen Kupplung zu einer anderen ändern. Um die Steuerung mit offener Schleife durchzuführen, die voranstehend geschildert wurde, ist es daher erforderlich, vorher die Kupplungsgeschwindigkeit der Kupplung zu bestimmen, unter Berücksichtigung der jeweiligen Leistung der einzusetzenden Kupplung, so dass eine Schockbeanspruchung, die bei einer Betätigung der Kupplung nach dem Gangstufenumschaltvorgang auftritt, unterdrückt oder zumindest abgemildert werden kann.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich wird, tritt bei dem herkömmlichen Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff das Problem auf, dass eine Schockbeanspruchung nach dem Kupplungsvorgang der Kupplung hinter einem Gangumschaltvorgang des Getriebes auftreten kann, infolge der im Verlauf der Zeit zunehmenden Verschlechterung der Kupplung, beispielsweise infolge von Abrieb.

Darüber hinaus muss, damit die Steuerung oder Regelung mit offener Schleife durchgeführt werden kann, die Kupplungsgeschwindigkeit der Kupplung vorher bestimmt werden, unter Berücksichtigung der Streuung der Kupplungskraft unter den einzelnen elektromagnetischen Kupplungen, so dass das Auftreten einer Schockbeanspruchung nach einem Kupplungsvorgang der Kupplung hinter einer Gangstufenumschaltung des Getriebes unterdrückt werden kann, was zu weiteren Problemen führt.

Angesichts des voranstehend geschilderten Stands der Technik besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Automatikgetriebesystems mit Zahnradeingriff, welches Schockbeanspruchungen unterdrücken oder zumindest abmildern kann, deren Auftreten nach dem Kuppeln einer Kupplung nach einer Umschaltung der Gangstufe wahrscheinlich ist, unabhängig von der im Verlauf der Zeit auftretenden Beeinträchtigung oder des im Verlauf der Zeit auftretenden Abriebs der Kupplung.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Automatikgetriebesystems mit Zahnradeingriff, welches die Kupplungsgeschwindigkeit der Kupplung so steuern kann, dass Schockbeanspruchungen abgemildert werden, deren Auftreten nach einem Kupplungsvorgang der Kupplung hinter einer Umschaltung der Gangstufe des Getriebes mit Zahnradeingriff wahrscheinlich ist, trotz einer Streuung zwischen verschiedenen Kupplungen.

Angesichts dieser und anderer Ziele, die im Verlauf der Beschreibung noch deutlicher werden, wird gemäß einer allgemeinen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff zur Verfügung gestellt, welches ein Getriebe mit Zahnradeingriff zur Ausgabe der von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Leistung bei einem ausgewählten Unter- oder Übersetzungsverhältnis aufweist, eine elektromagnetische Kupplung zur Durchführung der Übertragung bzw. Unterbrechung der Ausgangsleistung von einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine an eine Eingangswelle des Getriebes mit Zahnradeingriff, ein Schalt/Auswahl-Betätigungsglied zur Umschaltung eines Gangwechselzahnrads in eine Schalt/Auswahlposition in dem Getriebe mit Zahnradeingriff, einen Schalt/Auswahlpositionssensor zur Feststellung einer Schalt/Auswahlposition des Gangwechselzahnrads in dem Getriebe mit Zahnradeingriff, und eine Steuereinheit zum Betreiben des Schalt/Auswahlbetätigungsgliedes entsprechend einer Schalthebelposition, die von einem Fahrer ausgewählt wird, während die Schalt/Auswahlposition überwacht wird, um hierdurch automatisch das Getriebe mit Zahnradeingriff auf eine gewünschte Gangstufe umzuschalten, wobei die Steuereinheit so ausgebildet ist, dass die elektromagnetische Kupplung dadurch gekuppelt wird, dass über eine Rückkopplungsschleife eine Änderungsrate eines Drehzahlschlupfes gesteuert wird, der als Differenz zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes bestimmt wird, nach einem Gangstufenwechsel des Getriebes mit Zahnradeingriff.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können mehrere Steuer-Unterzeiträume für die Steuereinheit vorgesehen sein, zusammen mit dem Kuppeln der elektromagnetischen Kupplung, wobei eine Sollschlupfgeschwindigkeits-Änderungsrate für jeden der mehreren Steuer-Unterzeiträume eingestellt werden kann, um hierdurch die Rückkopplungssteuerung oder Rückkopplungsregelung eines Vorgabestromwertes für die elektromagnetische Kupplung zu bewirken.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Bedingung für die Beendigung für jeden der mehreren Steuer-Unterzeiträume festgelegt werden, wobei die Steuereinheit vorzugsweise so ausgelegt ist, dass jedes Mal dann, wenn die Bedingung für die Beendigung erfüllt ist, die Rückkopplungssteuerung oder -regelung dazu veranlasst wird, aufeinanderfolgend auf den folgenden der mehreren Steuer- Unterzeiträume überzugehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einen ersten Steuer-Unterzeitraum zu einem Übergang auf einen zweiten Steuer-Unterzeitraum veranlasst, wenn eine vorbestimmte Zeit in dem ersten Steuer-Unterzeitraum unmittelbar nach einer Umschaltung der Gangstufe des Getriebes mit Zahnradeingriff aufgetreten ist, wogegen dann, wenn die Schlupfdrehzahl in dem zweiten Steuer-Unterzeitraum kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert wird, ein Übergang von dem zweiten Steuer-Unterzeitraum zu einem dritten Steuer-Unterzeitraum vorgenommen wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit vorzugsweise so ausgelegt, dass arithmetisch ein Vorgabestromwert für die elektromagnetische Kupplung durch eine Steuerung mit offener Schleife in einem letzten Steuer-Unterzeitraum bestimmt wird, der auf die mehreren Steuer-Unterzeiträume folgt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass dann, wenn die Bedingung zur Beendigung des letzten Steuer- Unterzeitraums erfüllt ist, die Verarbeitung zur Fertigstellung des Kupplungsvorgangs der elektromagnetischen Kupplung durchgeführt wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass zu einem Zeitpunkt, an welchem ein Erregerstrom für die elektromagnetische Kupplung einen Sollwert erreicht hat, eine Entscheidung getroffen wird, dass die Bedingung zur Beendigung des letzten Steuer-Unterzeitraums erfüllt ist.

Infolge der voranstehend geschilderten Anordnungen kann ein Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff zur Verfügung gestellt werden, welches die Kupplungsgeschwindigkeit der Kupplung so steuern kann, dass Schockbeanspruchungen abgemildert werden, deren Auftreten sonst beim Kuppeln der Kupplung folgend auf eine Umschaltung der Gangstufe auftreten würde, unabhängig von der Verschlechterung der elektromagnetischen Kupplung im Verlaufe der Zeit, und der an sich vorhandenen Leistungsstreuung zwischen einzelnen Kupplungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Merkmale und Vorteile hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit dem allgemeinen und schematischen Aufbau eines Automatikgetriebesystems mit Zahnradeingriff gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung einer Kupplungssteueroperation der Kupplung in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung von Fig. 1;

Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Entscheidungsverarbeitung für die Kupplungssteuerung der Kupplung in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Kupplungssteueroperation für die Kupplung nach einer Gangstufenumschaltung von einer ersten in eine zweite Gangstufe in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme darauf beschrieben, was momentan als bevorzugte oder typische Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In der nachstehenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches allgemein und schematisch den Aufbau eines Automatikgetriebesystems mit Zahnradeingriff (das auch als automatisches Gangwechselgetriebesystem bezeichnet werden kann) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor, beispielsweise eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, die eine Abtriebswelle aufweist, nämlich eine Kurbelwelle 21, an welcher eine elektromagnetische Kupplung 2 angebracht ist. Ein Gangwechselgetriebe mit Zahnradeingriff oder Getriebe 3 ist an einer Abtriebswelle 22 der elektromagnetischen Kupplung 2 angebracht. Hierbei bildet die Abtriebswelle 22 der elektromagnetischen Kupplung 2 die Eingangswelle des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff. Daher kann die Welle 22 auch als die Eingangswelle des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff bezeichnet werden. Das Ausgangsdrehmoment des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff wird im Betrieb an Reifen (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs (ebenfalls nicht gezeigt) übertragen, über eine Abtriebswelle 23 des Getriebes.

Die Brennkraftmaschine 1, die elektromagnetische Kupplung 2, und das Getriebe 3 mit Zahnradeingriff werden durch eine Steuereinheit 4 gesteuert, die auch aus einem Mikroprozessor oder einem Mikrocomputer bestehen kann.

Das Getriebes 3 mit Zahnradeingriff ist mit einem Schalt/Auswahlbetätigungsglied 5 und einem Schalt/Auswahlpositionssensor 6 versehen. Das Schalt/Auswahlbetätigungsglied 5 ist so ausgebildet, dass es für eine Gangwechseloperation des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff sorgt, wogegen der Schalt/Auswahlpositionssensor 6 zur Feststellung einer Schalt/Auswahlposition des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff verwendet wird.

Ein Gaspedal (nicht gezeigt), das von einem Bediener oder Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt wird, ist mit einem Gaspedalpositionssensor 7 versehen, der zur Feststellung des Gaspedalbetätigungshubes dient. Weiterhin ist ein Schalthebel 8 vorgesehen, der zu dem Zweck von dem Fahrer betätigt wird, um ein Signal auszugeben, welches die Schalthebelposition anzeigt.

Ein Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor 9 ist der Abtriebswelle des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff zugeordnet, um die Drehzahl (U/min; rpm) der Abtriebswelle 23 des Getriebes 3 festzustellen.

Ausgangssignale des Schalt/Auswahlpositionssensors 6, des Gaspedalpositionssensors 7, des Schalthebels 8 und des Getriebeabtriebswellendrehzahlsensors 9 werden der Steuereinheit 4 zugeführt (oder von dieser geholt).

In einem Ansaugrohr 11 der Brennkraftmaschine 1 ist eine Drosselklappe 12 vorgesehen, deren Öffnungsgrad über ein . Drosselklappenbetätigungsglied 10 gesteuert wird.

Die Steuereinheit 4 ist so ausgebildet oder programmiert, dass sie das Getriebe 3 mit Zahnradeingriff dadurch steuert, dass das Schalt/Auswahlbetätigungsglied 5 gesteuert wird, während das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 durch Steuern des Drosselklappenbetätigungsgliedes 10 gesteuert wird, auf der Grundlage der Eingangssignale, die von den verschiedenen, voranstehend aufgeführten Sensoren abgegeben werden.

Im einzelnen kann die Steuereinheit 4 so ausgebildet oder programmiert sein, dass sie das Ausgangssignal des Gaspedalpositionssensors 7 verarbeitet, welches proportional zum Gaspedalbetätigungshub ist, um hierdurch arithmetisch den gewünschten oder Soll-Drosselklappenöffnungsgrad zu bestimmen, welcher dem Gaspedalbetätigungshub entspricht, damit das Drosselklappenbetätigungsglied 10 so betrieben wird, dass die Drosselklappe eine Position entsprechend einem gewünschten oder Soll-Öffnungsgrad annimmt. Anders ausgedrückt wird die Drosselklappe 12 über eine Rückkopplungsschleife gesteuert, in welcher die Steuereinheit 4 enthalten ist.

Der elektromagnetischen Kupplung 2 wird ein Kupplungserregerstrom mit einer Stärke zugeführt, die proportional zum Drehmoment ist, das von der Kupplung übertragen werden soll (nachstehend auch als das Kupplungsübertragungsdrehmoment bezeichnet), gesteuert durch die Steuereinheit 4, so dass die Übertragung/Unterbrechung (EIN/AUS) des Brennkraftmaschinenausgangsdrehmoments von der Kurbelwelle 21 zur Eingangswelle 22 des Getriebes 3 gesteuert erzielt werden kann.

Obwohl angenommen wird, dass eine elektromagnetische Kupplung 2 bei dem momentan betrachteten Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff verwendet wird, kann selbstverständlich auch anstelle der elektromagnetischen Kupplung 2 eine Hydraulikkupplung eingesetzt werden.

Das Getriebe 3 mit Zahnradeingriff kann beispielsweise fünf Gruppen von Vorwärts-Gangwechselzahnrädern aufweisen, die sich in bezug auf das Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis unterscheiden, und eine Gruppe von Rückwärts- Gangwechselzahnrädern, obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist. Bei dem Getriebe 3 mit Zahnradeingriff erfolgen Gangwechseloperationen des Schalt/Auswahlbetätigungsgliedes 5, das für die Gangwechseländerungsoperation ausgebildet ist, gesteuert durch die Steuereinheit 4, so dass die gewünschte oder Soll- Gangstufe erreicht werden kann. Anders ausgedrückt wird bei dem Getriebe 3 mit Zahnradeingriff eine Rückkopplungssteuerung oder Rückkopplungsregelung durchgeführt, so dass die gewünschte oder Soll-Gangstufe erzielt werden kann.

Weiterhin ist die Steuereinheit 4 so ausgebildet oder programmiert, dass sie sich das Signal holt, welches den Gaspedalbetätigungshub anzeigt, das Positionssignal (Schaltsignal), welches die Position des Schalthebels 8 angibt, sowie das Signal, das die Drehzahl (rpm) der Abtriebswelle 23 des Getriebes angibt, und zwar von dem Ausgang des Gaspedalpositionssensors 7, des Schalthebelpositionssensors bzw. des Getriebeabtriebswellendrehzahlsensors 9, um hierdurch die Gangstufe zu bestimmen, die für den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs geeignet ist, entsprechend einem zugehörigen Getriebeschaltmuster (nicht gezeigt).

Weiterhin ist die Steuereinheit 4 so ausgebildet oder programmiert, dass sie ein Steuersignal für das Schalt/Auswahlbetätigungsglied 5 ausgibt, während sie die . Schalt/Auswahlposition auf der Grundlage des Messsignals überprüft, das von dem Schalt/Auswahlpositionssensor 6 ausgegeben wird, so dass die Gangwechseloperation des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff durchgeführt werden kann, um die Soll-Gangstufe einzustellen.

Unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 dargestellte Zeitablaufdiagramm erfolgt nunmehr eine Beschreibung einer Kupplungssteueroperation der Kupplung in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 dargestellt ist.

In dem Zeitablaufdiagramm von Fig. 2 sind Änderungen der Drehzahl (rpm) der Brennkraftmaschine 1 (oder der Kurbelwelle 21) angegeben, der Drehzahl (rpm) der Eingangswelle 22 des Getriebes 3, der Änderungsrate des gewünschten oder Soll- Drehzahlschlupfes (nachstehend auch als Soll- Schlupfdrehzahländerungsrate bezeichnet), und des Kupplungsstroms, und zwar im Verlauf der Zeit.

Im einzelnen betrifft das in Fig. 2 dargestellte Zeitablaufdiagramm die Kupplungssteuerung, die nach der Gangstufenwechseloperation des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff durchgeführt wird. Zur Erleichterung der Diskussion wird bezüglich des Kupplungssteuerzeitraums angenommen, dass er in vier Unterzeiträume unterteilt ist, also den Unterzeitraum A, den Unterzeitraum B, den Unterzeitraum C und den Unterzeitraum D, wobei in dieser Reihenfolge ein Zustandsübergang von dem Unterzeitraum A auf den Unterzeitraum B erfolgt, von dem Unterzeitraum B auf den Unterzeitraum C, und von dem Unterzeitraum C auf den Unterzeitraum D.

Zuerst wird in dem Unterzeitraum A, der an dem Zeitpunkt beginnt, an welchem die Kupplungssteueroperation für die Kupplung beginnt, eine solche Rückkopplungssteuerung durchgeführt, dass die Änderungsrate eines Drehzahlschlupfes (also die Differenz zwischen der Brennkraftmaschinendrehzahl und der Eingangswellendrehzahl des Getriebes, nachstehend auch als Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate bezeichnet) auf einem niedrigen Pegel bleibt. Daher können Schockbeanspruchungen abgemildert werden, die anderenfalls bei der Kupplungssteueroperation der Kupplung auftreten würden.

Daraufhin wird in dem Unterzeitraum B eine Soll- Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate eingestellt, hauptsächlich zu dem Zweck, die Zeit zu verkürzen, die für den Gangwechsel benötigt wird, da kaum eine Schockbeanspruchung auftreten wird, selbst wenn die Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate im gewissen Ausmaß nach Ablauf einer bestimmten Zeit seit dem Beginn der Kupplungssteueroperation für die Kupplung erhöht wird, worauf die Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird.

Dann wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl sich an die Drehzahl der Eingangswelle 22 des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff annähert, eine Soll- Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate auf einen niedrigen Pegel eingestellt, um die Brennkraftmaschinendrehzahl und die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff miteinander zu kuppeln oder zu verbinden, da kaum eine Schockbeanspruchung auftreten wird, worauf die voranstehend geschilderte Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird. Diese Steuerung wird während des Unterzeitraums C durchgeführt.

Schließlich wird in dem Unterzeitraum D, nachdem die Übereinstimmung der Brennkraftmaschinendrehzahl und der Drehzahl der Eingangswelle 22 des Getriebes 3 festgestellt wurde, der Vorgabewert für den Erregerstrom mit konstanter Rate durch eine Steuerung mit offener Schleife bis zu einem gewünschten oder Soll-Kupplungserregerstromwert erhöht, bei welchem das Brennkraftmaschinenausgangsdrehmoment ausreichend und zufriedenstellend von der Kurbelwelle 21 an die Eingangswelle 22 des Getriebes 3 übertragen werden kann.

In diesem Fall kann der Soll-Kupplungsstrom ITGT in Ampere oder [A] für die Rückkopplungssteuerung arithmetisch aus folgender Gleichung (1) berechnet werden:

ITGT = (Ii)n + KP.{(dNslp/dt)o - (dNslp/dt)n} + KD.{(dNslp/dt)(n-1) - (dNslp/dt)n} (1)

Hierbei bezeichnet
(Ii)n in [A] einen Integralterm des Soll- Kupplungsstroms bei der vorliegenden Arithmetikoperation,
KP in [A/(r/min/10 ms)] eine Proportionalverstärkung,
(dNslp/dt)o in (r/min/10 ms] die Soll- Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate,
(dNslp/dt)n in [r/min/10 ms] die Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate bei der vorliegenden Erfindung Arithmetrikoperation,
KD in [A/(r/min/10 ms)] eine Differentialverstärkung, und (dNslp/dt)(n-1) in [r/min/10 ms] die Soll- Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate bei der vorherigen Arithmetikoperation.

Hierbei kann der Soll-Kupplungsstrom (Ii)n in [A] bei der momentanen Arithmetikoperation aus folgender Gleichung (2) bestimmt werden:

(Ii)n = (Ii) (n-1) + KI . {(dNslp/dt)o - (dNslp/dt)n} (2)

Hierbei bezeichnet (Ii)(n-1) in [A] den Integralterm des Soll-Kupplungsstroms bei der vorherigen Arithmetikoperation, und KI in [A/(r/min/10 ms)] eine Integralverstärkung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 erfolgt nunmehr eine Beschreibung einer grundlegenden Entscheidungsverarbeitungsprozedur für die Kupplungssteueroperation der Kupplung in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Entscheidungsverarbeitung für die Kupplungssteueroperation der Kupplung in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Verarbeitungsprozedur oder -routine, die in Fig. 3 gezeigt ist, kann periodisch in vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 10 ms.

In Fig. 3 wird in einem Schritt S1 eine Entscheidung getroffen, ob eine Kupplungsanforderung für die Kupplung nach der Gangstufenumschaltung oder der Schaltoperation des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff ausgegeben wurde oder nicht. Falls festgestellt wird, dass die Kupplungsanforderung für die Kupplung nicht ausgegeben wurde (also wenn der Entscheidungsschritt S1 ein negatives Ergebnis "N" hat), wird die in Fig. 3 dargestellte Verarbeitungsroutine unverändert beendet.

Wenn andererseits im Schritt S1 festgestellt wird, dass die Kupplungsanforderung für die Kupplung ausgegeben wurde (also wenn der Entscheidungsschritt S1 das positive Ergebnis "J" aufweist), geht die Verarbeitungsroutine zu einem Schritt S2 über, in welchem festgestellt wird, ob die Kupplungsanforderung für die Kupplung, die jetzt betrachtet wird, im Zusammenhang mit der Gangstufenumschaltung oder Schaltung von der ersten zur zweiten Gangstufe ausgegeben wird oder nicht.

Wenn im Schritt S2 festgestellt wird, dass die Kupplungsanforderung für die Kupplung im Zusammenhang mit der Gangumschaltung oder Schaltoperation von der ersten zur zweiten Gangstufe ausgegeben wird (also wenn der Entscheidungsschritt S2 das positive Ergebnis "J" hat), wird die Verarbeitung für die Kupplungsoperation der Kupplung im Zusammenhang mit der Gangschaltoperation von der ersten zur zweiten Gangstufe in einem Schritt S3 ausgeführt, worauf die in Fig. 3 gezeigte Verarbeitungsroutine beendet ist.

Wenn im Gegensatz der Entscheidungsschritt S2 ein negatives Ergebnis "N" hat, das angibt, dass die Kupplungsoperation der Kupplung nichts mit dem Schalten des Gangs von der ersten in die zweite Gangstufe zu tun hat, dann wird die Kupplungsverarbeitung für die Kupplung für eine andere Gangschaltoperation in einem Schritt S4 ausgeführt. Selbstverständlich werden ähnliche Verarbeitungsschritte wie jene, die in Fig. 3 dargestellt sind, bei der Kupplungsoperation für die Kupplung ausgeführt, welche die andere Gangwechselanforderung betrifft.

Nunmehr erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine konkrete Beschreibung der Verarbeitung bei der Kupplungsoperation für die Kupplung (Fig. 3, Schritt S3), die nach der Gangumschaltung oder Umschaltung beispielsweise von der ersten zur zweiten Gangstufe in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird. Hierbei ist Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Kupplungssteueroperation für eine Kupplung nach der Gangumschaltung von der ersten zur zweiten Gangstufe in dem Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird zuerst in einem Schritt S10 eine Entscheidung getroffen, ob der Steuer-Unterzeitraum für die Kupplungssteuerung der Kupplung für den Gangwechsel von der ersten auf die zweite Gangstufe in einem der Steuer- Unterzeiträume A bis D liegt (siehe Fig. 2). Falls festgestellt wird, dass der Steuer-Unterzeitraum einer der Unterzeiträume A bis C ist, dann wird die Soll- Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate für den jeweiligen Steuer-Unterzeitraum eingestellt (Schritt S11, 21 oder 31).

Weiterhin wird, wenn im Schritt S10 festgestellt wird, dass der Steuer-Unterzeitraum innerhalb des Unterzeitraums D liegt, eine Anstiegsrate des Kupplungsstromvorgabewerts in einem Schritt S41 eingestellt.

Dann wird nach Ausführung des Schrittes S11, S21 oder des Schrittes S31 in dem Unterzeitraum A, dem Unterzeitraum B oder dem Unterzeitraum C der relevante Stromvorgabewert zur Erregung der elektromagnetischen Kupplung 2 arithmetisch bestimmt, entsprechend den Gleichungen (1) und (2), um die voranstehend geschilderte Rückkopplungssteuerung durchzuführen (Schritt S50).

Andererseits wird nach Ausführung des Schrittes S41 für den Unterzeitraum D der Erregerstromvorgabewert für die elektromagnetische Kupplung 2 für die Steuerung mit offener Schleife arithmetisch bestimmt, ohne die voranstehend geschilderte Rückkopplungssteuerung durchzuführen (Schritt S51).

Dann wird nach jedem Schritt S50 oder S51, der voranstehend beschrieben wurde, in einem Schritt S12, S22, S32 oder S42 eine Entscheidung getroffen, ob die Bedingung für die Beendigung des Unterzeitraums A, B, C oder D erfüllt ist oder nicht.

Im einzelnen wird im Schritt S12 eine Entscheidung getroffen in bezug auf die Bedingung für die Beendigung für den Unterzeitraum A (beispielsweise Ablauf von 200 ms). Hat die Entscheidung das Ergebnis, dass die Beendigungsbedingung für den Unterzeitraum A erfüllt ist (also wenn der Entscheidungsschritt S12 ein positives Ergebnis "J" hat), dann wird der Steuer-Unterzeitraum auf den Unterzeitraum B aktualisiert (Schritt S13), worauf die in Fig. 4 dargestellte Verarbeitungsroutine beendet wird.

Weiterhin wird in dem Schritt S22 eine Entscheidung getroffen, als Bedingung zur Beendigung beispielsweise des Unterzeitraums B, ob der Drehzahlschlupf (also die Differenz in Umdrehungen pro Minute in rpm zwischen der Brennkraftmaschinendrehzahl und der Eingangswellendrehzahl des Getriebes, auch einfach als Schlupfgeschwindigkeit bezeichnet) kleiner oder gleich 300 rpm ist. Falls die Entscheidung das Ergebnis hat, dass die Beendigungsbedingung für den Unterzeitraum B erfüllt ist (also wenn der Entscheidungsschritt S22 ein positives Ergebnis "J" hat), dann wird der Steuer-Unterzeitraum auf den Unterzeitraum C aktualisiert (Schritt S23), worauf die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitungsroutine beendet wird.

Weiterhin wird im Schritt S32 eine Entscheidung in bezug auf die Beendigungsbedingung für den Unterzeitraum C gefällt, beispielsweise ob die Schlupfgeschwindigkeit kleiner oder gleich 10 rpm ist oder nicht. Hat die Entscheidung das Ergebnis, dass die Beendigungsbedingung für den Unterzeitraum C erfüllt ist (also wenn der Entscheidungsschritt S32 ein positives Ergebnis "J" hat), dann wird der Steuer- Unterzeitraum auf den Unterzeitraum D aktualisiert (Schritt S33), worauf die in Fig. 4 dargestellte Verarbeitungsroutine beendet wird.

Schließlich wird im Schritt S42 entschieden, ob die Beendigungsbedingung für den Unterzeitraum D erfüllt ist (beispielsweise, ob der Kupplungserregerstrom den Sollwert erreicht hat). Falls die Entscheidung ergibt, dass die Beendigungsbedingung für den Unterzeitraum D erfüllt ist (also wenn der Entscheidungsschritt S42 das positive Ergebnis "J" hat), dann wird eine Verarbeitung zur Fertigstellung der Kupplungssteueroperation für die Kupplung ausgeführt (Schritt S43), worauf die in Fig. 4 dargestellte Verarbeitungsroutine beendet wird.

Wenn andererseits in jedem der Schritte S12, S22, S32 oder S42 festgestellt wird, dass die Bedingung für die Beendigung des betreffenden Steuer-Unterzeitraums nicht erfüllt ist (also wenn der Entscheidungsschritt S12, S22, S32 oder S42 das negative Ergebnis "N" hat), dann wird die in Fig. 4 dargestellte Verarbeitungsroutine sofort abgebrochen.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich geworden sein sollte, kann mittels Durchführung der Kupplungssteuerung der elektromagnetischen Kupplung 2 nach Umschaltung der Gangstufe des Getriebes 3 mit Zahnradeingriff durch Rückkopplungssteuerung der Änderungsrate der Schlupfgeschwindigkeit das Auftreten einer Schockbeanspruchung infolge einer Verschlechterung oder eines Verschleißes der elektromagnetischen Kupplung 2 nach dem Umschalten oder Schalten der Gangstufe in zufriedenstellender Weise unterdrückt oder verhindert werden.

Darüber hinaus kann die Kupplungssteuerung der elektromagnetischen Kupplung 2 ausgeführt werden, ohne die Streuung oder Varianz des Ausmaßes der Kupplungskraft unter einzelnen elektromagnetischen Kupplungen 2 berücksichtigen zu müssen.

Zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung sind angesichts der voranstehend geschilderten Lehre möglich. Die Erfindung kann daher anders in die Praxis umgesetzt werden, als dies speziell voranstehend beschrieben wurde, da sich Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen erfasst sein soll.

Claims

1. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff, welches aufweist:
ein Getriebe (3) mit Zahnradeingriff zur Abgabe der Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine (1) in einem ausgewählten Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis;
eine Kupplungsvorrichtung (2) zur Ausführung der Übertragung bzw. Unterbrechung der Ausgangsleistung von einer Abtriebswelle (21) der Brennkraftmaschine (1) zu einer Eingangswelle (22) des Getriebes (3) mit Zahnradeingriff;
eine Schalt/Auswahl-Betätigungsgliedvorrichtung (5) zum Schalten eines Gangwechselzahnrades in eine Schalt/Auswahlposition in dem Getriebe (3) mit Zahnradeingriff;
eine Schalt/Auswahl-Positionssensorvorrichtung (6) zur Feststellung einer Schalt/Auswahlposition des Gangwechselzahnrades in dem Getriebe (3) mit Zahnradeingriff; und
eine Steuervorrichtung (4) zum Betreiben der Schalt/Auswahlbetätigungsgliedvorrichtung (5) entsprechend einer Schalthebelposition, die von einem Fahrer ausgewählt wird, während die Schalt/Auswahlposition überwacht wird, um hierdurch automatisch das Getriebe (3) mit Zahnradeingriff in eine gewünschte Gangstufe umzuschalten,
wobei die Steuervorrichtung (4) so ausgebildet ist, dass sie die Kupplungsvorrichtung (2) dadurch kuppelt, das über eine Rückkopplungsschleife eine Änderungsrate eines Drehzahlschlupfes gesteuert wird, der als Differenz zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) und der Drehzahl der Eingangswelle (22) des Getriebes (3) bestimmt wird, folgend auf die Gangstufenumschaltung des Getriebes mit Zahnradeingriff.

2. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steuer- Unterzeiträume (A bis D) für die Steuervorrichtung (4) im Zusammenhang mit dem Kuppeln der Kupplungsvorrichtung (2) vorgesehen sind, und eine Soll- Schlupfgeschwindigkeitsänderungsrate für jeden der mehreren Steuer-Unterzeiträume eingestellt wird, um hierdurch eine Rückkopplungssteuerung eines Vorgabestromwertes für die Kupplungsvorrichtung (2) zu bewirken.

3. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedingung für die Beendigung für jeden der mehreren Steuer-Unterzeiträume (A bis D) eingestellt wird, und die Steuervorrichtung (4) so ausgebildet ist, dass jedes Mal dann, wenn die Bedingung für die Beendigung erfüllt ist, die Rückkopplungssteuerung dazu veranlasst wird, auf aufeinanderfolgende Art und Weise auf den nächsten der mehreren Steuer-Unterzeiträume überzugehen.

4. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (4) so ausgebildet ist, dass sie einen ersten Steuer-Unterzeitraum zum Übergang auf einen zweiten Steuer-Unterzeitraum (B) veranlasst, wenn eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 200 ms) in dem ersten Steuer-Unterzeitraum (A) abgelaufen ist, unmittelbar anschließend an eine Umschaltung der Gangstufe des Getriebes (3) mit Zahnradeingriff (Schritte S12, S13), und dann, wenn der Drehzahlschlupf in dem zweiten Steuer-Unterzeitraum (B) nicht größer als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 300 rpm) ist (Schritte S22, S23), ein Übergang von dem zweiten Steuer-Unterzeitraum (B) auf einen dritten Steuer- Unterzeitraum (C) vorgenommen wird.

5. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (4) so ausgebildet ist, dass sie arithmetisch einen Vorgabestromwert für die Kupplungsvorrichtung (2) durch Steuerung mit offener Schleife in einem letzten Steuer-Unterzeitraum (D) durchführt, der sich an die mehreren Steuer- Unterzeiträume (A bis C) anschließt (Schritt S51).

6. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (4) so ausgebildet ist, dass dann, wenn die Bedingung zur Beendigung des letzten Steuer- Unterzeitraums (D) erfüllt ist, eine Verarbeitung zur Beendigung der Kupplungsoperation der Kupplungsvorrichtung (2) ausgeführt wird (Schritt S43).

7. Automatikgetriebesystem mit Zahnradeingriff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (4) so ausgebildet ist, dass an einem Zeitpunkt, an welchem ein Erregerstrom für die Kupplungsvorrichtung (2) einen Sollwert erreicht hat, eine Entscheidung getroffen wird, dass die Bedingung zur Beendigung des letzten Steuer-Unterzeitraums (D) erfüllt ist (Schritt S42).