DE19739215A1 - Verfahren zur Kalibrierung von Kupplungen in einem Getriebe - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Kalibrierung von Kupplungen in einem Getriebe und insbesondere auf ein Verfahren zur Kalibrierung von Kupp­ lungen in einem Getriebe, um besser den kalibrierten Druckpegel relativ zum Druck zu steuern, der während der normalen Anwendung des Getriebes in einer Maschine ver­ wendet wird.

Im allgemeinen ist es nötig, den benötigten Druckpegel zu bestimmen, um schnell eine strömungsmittelbetätigte Kupp­ lung zu füllen, und zwar auf einem Punkt, daß die Kupp­ lung ein vorbestimmtes Ausmaß an Drehmoment übertragen kann, und dann progressiv den Druckpegel zu steigern, daß die Kupplung vollständig eingerückt bzw. im Eingriff ist, ohne ein "Springen" oder andere Formen von grobem Ein­ rücken bzw. Eingriffen zu gestatten. In der Vergangenheit ist es bekannt gewesen, empirisch den gewünschten Druck­ pegel zu bestimmen, und den gewünschten Druckpegel in ei­ nem elektronischen Steuermodul zu speichern. Genauso ist es bekannt gewesen, den gewünschten Druckpegel zu be­ stimmen und im Speicher zu speichern, und zwar durch An­ legen eines kleinen Druckpegels an die Kupplung, die Ge­ schwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors, nachdem der klei­ ne Druckpegel angewandt worden ist, mit einer bekannten Motordrehzahl zu vergleichen, wenn die Motordrehzahl sich nicht verändert hat, dann wird der Druckpegel inkremen­ tiert oder schrittförmig nach oben bewegt, und die Mo­ tordrehzahl wird wiederum verglichen, der Druckpegel wird progressiv inkrementiert oder schrittförmig nach oben be­ wegt, bis sich die Motordrehzahl um ein vorbestimmtes Ausmaß verändert. Somit wird angezeigt, daß sich die Kupplung gefüllt hat, und ein Drehmoment übertragen kann. Sobald ein ordnungsgemäßer Druckpegel bestimmt worden ist, wird der Druckpegel im Speicher eines elektronischen Steuermoduls gespeichert und wird für weitere Schaltungen während des normalen Betriebes verwendet. Während des normalen Betriebes dieser bekannten Kupplungssteueranord­ nungen werden die Kupplungen ansprechend auf einen elek­ trischen Strom betätigt, der an ein elektromagnetbetrie­ benes Proportionalventil geleitet wird. Das elektromag­ netbetriebene Proportionalventil leitet das unter Druck gesetzte Strömungsmittel darüber proportional zu dem da­ hin geleiteten elektrischen Signal. Während des normalen Betriebes dieser bekannten Steuersysteme wird der volle elektrische Strom an das elektromagnetbetriebene Propor­ tionalventil für ein kurzes Intervall geleitet, um die Ventilbewegung einzuleiten, und wird dann auf einen Strompegel verringert, der für den ordnungsgemäßen Druck­ pegel zur Füllung der strömungsmittelbetätigten Kupplung benötigt wird, und zwar zu dem Punkt, an dem die strö­ mungsmittelbetätigte Kupplung fähig ist, Drehmoment zu übertragen. Der Druckpegel wird dann progressiv gestei­ gert, bis die Kupplung vollständig eingerückt ist bzw. im Eingriff ist. Da der ordnungsgemäße Fülldruck für jede der Kupplungen in diesen bekannten Steueranordnungen durch empirische Verfahren oder durch Inkrementieren oder schrittweises Aufwärtsschalten des Druckes während der Kalibrierung bestimmt worden ist, kann der während der Kalibrierung erhaltene Druckpegel von dem Druckpegel ab­ weichen, der tatsächlich während der normalen Anwendung aufgebracht wird. Dies basiert auf der Tatsache, daß der Betrieb der Hydraulikventile voneinander abweicht. Ins­ besondere variiert die Passung des Kolbens im Ventil­ körper von einem Ventil zum anderen auf Grund von Her­ stelltoleranzen und der normalen Abnutzung zwischen dem Ventilkolben und der Ventilkörperbohrung während der nor­ malen Verwendung. Jede dieser bekannten Tatsachen be­ wirkt, daß das Ventil unterschiedliche Betätigungssteuer­ drücke erfordert, um den gleichen Betriebsdruck in der strömungsmittelbetätigten Kupplung zu erhalten. Genauso kann die Federrate in den Ventilen ebenfalls variieren, wodurch der erforderliche benötigte Betätigungsdruck ver­ schoben wird. Es ist folglich wichtig, die jeweiligen strömungsmittelbetätigten Kupplungen im allgemeinen unter den gleichen Zuständen zu kalibrieren, die sie während der normalen Betriebszustände erfahren.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Kalibrierung von strömungsmittelbetätigten Kupplungen in einem Mehrganggetriebe vorgesehen. Das Mehrganggetriebe ist betriebsmäßig in einer Maschine an­ geordnet, die folgendes aufweist: eine Quelle von unter Druck gesetztem Strömungsmittel, einen Motor, der trei­ bend mit dem Mehrganggetriebe verbunden ist, und einen Antriebsstrang mit einer damit assoziierten Park- bzw. Festellbremse, die betriebsmäßig mit dem Getriebe ver­ bunden ist. Das Mehrganggetriebe besitzt eine Eingangs­ antriebswelle, eine Ausgangsantriebswelle und eine Viel­ zahl von Zahnrädern, die drehbar in dem Mehrganggetriebe aufgenommen sind, und zwar in antreibender Beziehung mit den Eingangs- und Ausgangsantriebswellen, so daß ein se­ lektives Einrücken der jeweiligen strömungsmittelbetä­ tigten Kupplungen verschiedene Betriebsausgangsdrehzahlen an den Leistungsstrang liefert. Jede der strömungsmittel­ betätigten Kupplungen wird durch jeweilige elektromagnet­ betriebene Ventile gesteuert, und zwar ansprechend auf den Empfang eines elektrischen Stroms. Das Mehrgangge­ triebe weist weiter ein elektrisches Steuersystem auf, und zwar mit einem elektronischen Steuermodul, welches ansprechend auf ein Befehlseingangssignal betreibbar bzw. betätigbar ist, um den Eingriff der strömungsmittelbetä­ tigten Kupplungen zu steuern, und zwar durch Leiten eines elektrischen Stroms an die jeweiligen elektromagnetbe­ triebenen Ventile. Das Verfahren weist die Schritte auf, die Parkbremse einzustellen, um die Maschine davon abzu­ halten, sich zu bewegen, das Bestimmen eines Referenz- bzw. Bezugsmaschinenparameters, der das Drehmoment an­ zeigt, welches an die Eingangswelle aufgebracht wird, das Konditionieren bzw. Einrichten des elektronischen Steuer­ moduls in einen Kalibrierungsbetriebszustand, und das Einrücken bzw. Ineingriffbringen von zumindest einer der strömungsmittelbetätigten Kupplungen durch selektives Steuern des Pegels des elektrischen Stroms an das asso­ ziierte elektromagnetbetriebene Ventil. Das Verfahren weist auch das impulsartige Leiten des elektrischen Strompegels zu einem weiteren der elektromagnetbetrie­ benen Ventile auf, welches kalibriert wird, um das unter Druck gesetzte Strömungsmittel an die strömungsmittel­ betätigte Kupplung zu leiten, die gerade kalibriert wird, das Verändern des elektrischen Strompegels auf einen Hal­ tepegel, der einem minimalen Haltedruckpegel entspricht, das Vorsehen von Zeit, damit die gerade kalibrierte Kupp­ lung sich füllt, das Bestimmen, ob sie gefüllt ist, und zwar durch Vergleichen des gegenwärtigen bzw. Ist-Maschi­ nenparameters mit dem Referenz- bzw. Bezugsmaschinen­ parameter, das Auslassen der kalibrierten Kupplung, wenn der gegenwärtige Maschinenparameter immer noch im wesent­ lichen der gleiche ist wie der Referenzmaschinenpara­ meter, das Steigern des minimalen Haltedruckpegels, um ein vorbestimmtes Ausmaß durch Verändern des elektrischen Strompegels um ein vorbestimmtes Ausmaß, die Wiederholung der Schritte der impulsartigen Leitung bzw. Steigerung des Pegels, des Veränderns des Pegels, das Vorsehen von Zeit, der Bestimmung, des Ablaufens und des Steigerns, bis der gegenwärtige Maschinenparameter vom Referenzma­ schinenparameter um ein vorbestimmtes Ausmaß unterschied­ lich ist, und das Speichern des elektrischen Strompegels in dem elektronischen Steuermodul, der dem Druckpegel entspricht, der in der kalibrierten Kupplung erforder­ lich ist, der anzeigt, daß ein Drehmoment an die Ein­ gangswelle aufgebracht wird.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Maschinen­ systems mit einem elektronischen Steuermodul zur Steuerung eines Getriebes der Maschine;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Getriebes der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung der Kupplungsbefehlseingangsgröße relativ zur Zeit für den Eingriff einer typischen strömungsmittelbetä­ tigten Kupplung zeigt;

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung der elektrischen Kupplungsbefehlseingangsgröße relativ zur Zeit während der Kalibrierung von einer der strömungsmittelbetätigten Kupplungen zeigt;

Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Beziehung des an die gerade kalibrierte Kupplung angelegten Druckes im Vergleich zum Strom oder dem elektrischen Signal zeigt, welches an das elektromagnetbetriebene Kupplungssteuerventil geleitet wird;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm auf hohem Niveau des Pro­ gramms zur Kalibrierung der jeweiligen strömungs­ mittelbetätigten Kupplungen; und

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm auf niedrigem Niveau einer Unterroutine, die bei der Kalibrierung der jewei­ ligen strömungsmittelbetätigten Kupplungen ver­ wendet wird.

Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 und 2 ist ein Maschinensystem 10 diagrammartig veranschaulicht, und weist folgendes auf: einen Motor 12, einen Drehmomentwandler 14, ein Mehrganggetriebe 16, eine Park- bzw. Feststellbremse 17 und einen Leistungsstrang 18. Der Motor 12 ist mit dem Drehmomentwandler 14 über eine Welle 20 verbunden, der Drehmomentwandler 14 ist mit dem Getriebe 16 über eine Eingangswelle 22 verbunden, und das Getriebe 16 ist mit der Park- bzw. Feststellbremse 17 und dem Leistungsstrang 18 über eine Ausgangswelle 24 verbunden. Es sei bemerkt, daß die Parkbremse 17 ein in­ tegrales Teil des Getriebes 16 oder des Leistungsstrangs 18 sein könnte.

Fig. 2 stellt ein Beispiel eines Getriebszahnradsatzes 26 dar, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Es sei bemerkt, daß andere Zahnradsätze verwendet werden könnten, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der vorliegende Getriebezahnradsatz 26 weist fünf strömungsmittelbetätigte Kupplungen auf, auf die im folgenden als Kupplungen C1-C5 Bezug genommen wird, wobei C1 eine Rückwärtsrichtungskupplung ist, wobei C2 eine Vorwärtsrichtungskupplung ist und wobei die Kupplungen C3-C5 Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlkupplungen sind. Verschiedene Zahnradverhältnisse bzw. Gangübersetzungen werden vorgesehen, und zwar durch selektives Einrücken bzw. Ineingriffbringen und Ausrücken bzw. Außereingriff­ bringen von Kombinationen der jeweiligen Kupplungen C1-C5. In der vorliegenden Anordnung ist es erforderlich, daß man zumindest eine Richtungskupplung C1, C2 und eine Drehzahlkupplung C3, C4, C5 im Eingriff bzw. eingerückt hat, um Drehmoment an den Antriebsstrang 18 zu übertra­ gen. Die Kupplungen werden durch unter Druck gesetztes Strömungsmittel betätigt, und sie fordern auf ein Ein­ rücken hin eine Füllzeit, bevor Drehmoment zwischen dem treibenden und angetriebenen Reibelementen darin über­ tragen wird. Das heißt, die Füllzeit ist die vergangene Zeit, in der sich der Kupplungskolben von der gelösten zur eingerückten Position bewegt. Die Kupplungen werden selektiv eingerückt und ausgerückt, und zwar durch elek­ tromagnetbetriebene Proportionaldrucksteuerventile 30, auf die im folgenden als Elektromagnetsteuerventile Bezug genommen wird. Die Hydraulikschaltung des Mehrgangge­ triebes 16 weist eine Quelle von unter Druck gesetztem Strömungsmittel auf, wie beispielsweise eine Pumpe 32, die unter Druck gesetztes Strömungsmittel von einem Re­ servoir 34 zu den Kupplungen C1-C5 liefert, und zwar durch die assoziierten Elektromagnetsteuerventile 30. Ein Entlastungsventil bzw. Begrenzungsventil 36 steuert den maximalen Druckpegel in der Hydraulikschaltung.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein elektrisches Steuersystem 40 gezeigt und betreibbar, um verschiedene Gangverhältnisse bzw. Übersetzungsverhältnisse durch Steuern des Ein­ rückens und Ausrückens der Kupplungen C1-C5 im Mehrgang­ getriebe 16 zu erhalten. Das elektrische Steuersystem 40 weist einen Bedienerbefehls-Eingabeschaltmechanismus 42 auf, der ansprechend auf eine Bedienereingabe- bzw. ein­ gangsgröße betreibbar ist, um ein elektrisches Signal da­ von zu leiten, welches die vom Bediener erwünschte Rich­ tung und das erwünschte Übersetzungsverhältnis darstellt. Ein elektronisches Steuermodul 44 empfängt die Richtung und das Gangübersetzungssignal vom Bedienerbefehls-Einga­ beschaltmechanismus 42 und steuert darauf ansprechend den Betrieb der jeweiligen Elektromagnetsteuerventile 30. Das elektronische Steuermodul 44 empfängt auch verschiedene andere Eingangssignale, die verschiedene Betriebspara­ meter des Maschinensystems 10 darstellen. Solche anderen Eingangssignale können ein Motordrehzahlsignal von einem Motordrehzahlsensor aufweisen, ein Getriebeeingangsdreh­ zahlsignal von einem Getriebeeingangsdrehzahlsensor 48, ein Getriebezwischendrehzahlsignal von einem Getriebezwi­ schendrehzahlsensor 50, ein Getriebeausgangsdrehzahlsig­ nal von einem Getriebeausgangsdrehzahlsensor 52 und ein Getriebeöltemperatursignal von einem Getriebeöltempera­ tursensor 54. Die Sensoren sind herkömmliche elektrische Wandler, wie beispielsweise Potentiometer, Thermistoren bzw. Temperaturfühler und/oder magnetische Drehzahlauf­ nehmer.

Ein Service- bzw. Instandhaltungswerkzeug 55 ist gezeigt und ist mit dem elektronischen Steuermodul 44 durch eine Steckverbindung 56 verbunden. Das Servicewerkzeug 55 wird verwendet, um das elektronische Steuermodul 44 auf dem Kupplungskalibrierungsmodus- bzw. -betriebszustand einzu­ stellen bzw. zu konditionieren. Es sei bemerkt, daß die Funktion des Servicewerkzeugs 55 ein Teil des elektroni­ schen Steuermoduls 44 sein könnte.

Auch wenn der Zwischendrehzahlsensor 50 in Fig. 2 als be­ nachbart zur Kupplung C4 gezeigt ist, könnte der Zwi­ schendrehzahlsensor 50 geeignet bzw. angepaßt sein, die Drehgeschwindigkeit von irgendeiner der Kupplungen oder Ringzahnräder in dem gezeigten Getriebezahnradsatz 26 ab­ zufühlen. Die Getriebedrehzahlsignale sind dabei behilf­ lich, die einzelnen Drehgeschwindigkeiten von irgendeiner Kupplung oder einem Ringzahnrad zu bestimmen. Beispiels­ weise kann der Kupplungsschlupf von irgendeiner der Dreh­ zahlkupplungen ansprechend auf die Getriebeausgangs- und -zwischendrehzahlsignale bestimmt werden. Zusätzlich kann der Kupplungsschlupf von irgendeiner der Richtungskupp­ lungen bestimmt werden, und zwar ansprechend auf die Ge­ triebeeingangs- und -zwischendrehzahlsignale. Solche Be­ stimmungen basieren auf den speziellen Zahnrad- bzw. Übersetzungsverhältnissen des Getriebes 16 in einer in der Technik wohlbekannten Weise.

Intern weist das elektronische Steuermodul 44 in wohlbe­ kannter Weise eine Anzahl von herkömmlichen Vorrichtungen auf, die einen Mikroprozessor mit einem internen Takt bzw. einer Clock und einem Speicher aufweisen, eine Ein­ gabe/Ausgabe-Vorrichtung, und eine Anordnung von Propor­ tionalelektromagnetstromtreibern. Ein Elektromag­ nettreiber ist jedem Elektromagnetsteuerventil 30 zuge­ ordnet. Der Mikroprozessor liefert ein Befehlssignal pro­ portional zum gewünschten Elektromagnetstromtreiber, und der Stromtreiber verwendet eine pulsbreitenmodulierte Spannung, um den erwünschten Strom zu erzeugen. Die Elek­ tromagnetsteuerventile 30 sind derart konfiguriert, daß sie einen Ölfluß zur Kupplung aufrechterhalten, der aus­ reicht, um einen Kupplungsdruck proportional zum Elek­ tromagnetstrom zu halten. Somit kann der Mikroprozessor den Kupplungsdruck proportional zum Strombefehlssignal steuern, welches an die Elektromagnettreiberschaltung ge­ liefert wird. Proportionalelektromagnetstromtreiber sind in der Technik wohlbekannt und müssen nicht weiter be­ sprochen werden.

Der Mikroprozessor verwendet arithmetische Einheiten, um zu steuern, daß das Getriebe 16 in verschiedene Gang- bzw. Übersetzungsverhältnisse gemäß der Softwareprogramme schaltet. Typischerweise sind die Programme in einem ROM bzw. Lesespeicher (ROM = read only memory), in einem RAM bzw. Arbeitsspeicher (RAM = random access memory) oder ähnlichem gespeichert. Die Programme, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, werden mit Bezug auf die später besprochenen Flußdiagramme besprochen.

Ein typischer Kupplungsstrombefehl, der das Einrücken der Kupplungen steuert, ist in Fig. 3 gezeigt. Der Strombe­ fehl ist mit Bezug zur Zeit gezeigt. Wie gezeigt, ist der Strombefehl mit einem hohen Pegel für ein vorbestimmtes Ausmaß an Zeit gepulst, wie von der Linie 57 angezeigt, um schnell das erwünschte Elektromagnetsteuerventil 30 zu öffnen, um ein Füllen der entsprechenden Kupplung zu be­ ginnen. Der Strombefehl wird dann abgesenkt und auf einem Haltepegel gehalten, wie von der Linie 58 gezeigt, um vollständig die Kupplung zu füllen. Der Wert des Halte­ pegels ist hoch genug, um eine Vollendung der Kupplungs­ füllung sicherzustellen, jedoch niedrig genug, um zu ver­ hindern, daß übermäßiges Drehmoment übertragen wird, wenn sich die Kupplungselemente "berühren" (touch-up). Nachdem die Kupplung gefüllt ist, tritt die Kupplung in eine Mo­ dulationsphase ein, wie von der Linie 59 gezeigt. Der entsprechende Strombefehl wird entweder durch eine Regel­ schleife (closed-loop) oder eine Steuerschleife (open­ loop) gesteuert, um den Kupplungsdruck allmählich zu steigern, um eine gewünschte Abnahme des Kupplungsschlup­ fes zu bewirken. Sobald die Kupplung verriegelt oder ein­ rückt bzw. in Eingriff kommt, steigt der Strombefehl auf den maximalen Druckpegel, wie von der Linie 60 angezeigt. Es sei bemerkt, daß verschiedene Formen des Zeitdiagramms der Fig. 3 verwendet werden könnten, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnten die Dreh­ zahl- bzw. Geschwindigkeitskupplungen C3-C5 schneller eingerückt werden, wenn eine der Richtungskupplungen C1- C2 darauf folgend eingerückt wird, um die Drehmomentla­ sten zu tragen, die durch das Getriebe an den Antriebs­ strang 18 übertragen werden.

Es sei bemerkt, daß das "Füllungsende" der jeweiligen Kupplungen durch verschiedene Verfahren bestimmt werden kann, wie beispielsweise dafür vorgesehene Füllende-De­ tektionssensoren, Zeitsteuerverfahren oder andere Detek­ tionsverfahren für ein Füllende. Zusätzlich kann ein "Kupplungsberühren" bzw. ein Schleifpunkt angezeigt wer­ den durch eine Überwachung des Kupplungsschlupfes, einer Veränderung des Drehmomentwandlerverhältnisses oder eines Abfalls der Motordrehzahl.

Mit Bezug auf Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm eine Reihe von Strombefehlen, die verwendet werden, wenn jeweilige der Kupplungen C1-C5 kalibriert werden. Jeweilige Teile des Zeitdiagramms in Fig. 4 beziehen sich zurück auf das Zeitdiagramm, welches mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde. Folglich besitzen gleiche Elemente oder Linien gleiche Bezugszeichen. Mit dem Beginn der Kupplungskali­ brierung wird der elektrische Strom für eine Zeitperiode auf ein hohes Niveau gepulst, wie durch die Linie 57 an­ gezeigt, um das Elektromagnetsteuerventil 30 der gerade kalibrierten Kupplung zu öffnen, wird auf den minimalen Haltepegel abgesenkt, wie von der Linie 58 angezeigt, und wird für eine vorbestimmte Zeit gehalten, um zu gestat­ ten, daß sich die Kupplung füllt, wird dann auf einen Pe­ gel von im wesentlichen Null abgesenkt und wird für eine vorbestimmte Zeit gehalten, um zu gestatten, daß die Kupplung vollständig abläuft. Wie veranschaulicht wird der Strombefehl wiederum auf das hohe Niveau 57 gepulst, wird auf einen Haltepegel 58 abgesenkt, der höher als der vorherige Haltepegel ist, und wird für eine vorbestimmte Zeit gehalten, wird im wesentlichen auf Null abgesenkt und wird für eine vorbestimmte Zeit gehalten. Die Sequenz des Pulsens des Strombefehls, des Absenkens auf einen Haltepegel, der höher ist als der vorherige Haltepegel, des Absenkens des Stroms im wesentlichen auf Null, fährt fort, bis ein Haltepegel erreicht ist, der es gestattet, daß sich die Kupplung vollständig füllt.

Mit Bezug auf Fig. 5 veranschaulicht das gezeigte Dia­ gramm die Beziehung des angelegten Stroms zum tat­ sächlichen Druck in der strömungsmittelbetätigten Kupp­ lung. Die Leitung 64 zeigt die Beziehung des Druckes in den jeweiligen Kupplungen an, wenn der Strom an die je­ weiligen Elektromagnetsteuerventile 30 gesteigert wird. Die Linie 66 zeigt die Beziehung des Druckes in den je­ weiligen Kupplungen an, wenn der Strom zu den jeweiligen Elektromagnetsteuerventilen 30 zuerst auf ein hohes Ni­ veau gepulst worden ist, und darauf folgend auf einen niedrigeren Pegel abgesenkt worden ist. Wenn insbesondere ein vorbestimmter Strom an die jeweiligen Elektromagnet­ ventile 30 angelegt wird, resultiert daraus ein resul­ tierender Druck in der entsprechenden Kupplung, wie von der horizontalen Linie 70 angezeigt. Andererseits besteht für den gleichen Strompegel, der von der vertikalen Linie 68 dargestellt wird, ein unterschiedlicher Druck in der entsprechenden Kupplung, wie von der horizontalen Linie 72 angezeigt. Die Druckdifferenz DP, die innerhalb der Kupplung wirkt, steht mit verschiedenen Faktoren in Be­ ziehung, wie beispielsweise die Toleranzen zwischen dem Kolben und der Kolbenbohrung innerhalb des Elektromag­ netsteuerventils, mit der Abnutzung des Kolbens und der Kolbenbohrung während der Anwendung und/oder eines Un­ terschiedes der Federraten der Federn innerhalb der Elek­ tromagnetventile im Vergleich zueinander. Diese Druckdif­ ferenz DP wird oft als "Hysterese" der Elekromagnet­ steuervenile 30 bezeichnet.

Mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 sind Flußdiagramme ge­ zeigt, die Computerprogramminstruktionen darstellen, die von dem computerbasierten elektronischen Steuermodul 44 der Fig. 1 ausgeführt werden, und zwar beim Ausführen des Kupplungskalibrierungsverfahrens der vorliegenden Erfin­ dung. Fig. 6 stellt ein Ausführungs- oder Hauptschleifen­ programm des Kupplungskalibrierungsverfahrens dar, wel­ ches die Ausführung der in Fig. 7 gezeigten Unterroutine anweist. Um das Programm zu starten, wird das Service- bzw. Instandhaltungswerkzeug 55 mit dem elektronischen Steuermodul 44 verbunden, und wird wie vom Block 76 ver­ anschaulicht, verwendet, um das elektronische Steuermodul in den Kalibrierungsbetriebszustand zu stellen. Wie vom Entscheidungsblock 78 gezeigt, überprüft das Programm zu­ erst verschiedene Maschinenparameter, wie beispielsweise ob die Park- bzw. Feststellbremse angelegt ist, ob der Motor auf hohem Leerlauf ist, ob das Hydrauliköl warm ist, ob das Getriebe im Neutral-Übersetzungsverhältnis ist, und ob die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Maschi­ ne Null ist. Wenn die Antwort auf irgendeine der Maschi­ nenparameterüberprüfungen nein ist, geht das Programm nicht weiter, bis irgendwelche Probleme behoben sind und alle Bedingungen erfüllt werden. Sobald alle Maschinenpa­ rameter erfüllt werden, geht das Kalibrierungsverfahren weiter. Im Block 80 bewegt der Bediener die Befehls­ schaltvorrichtung 42 aus der Neutralposition in eine Vor­ wärtsposition und er bringt, wie im Block 82 gezeigt, zu­ mindest zwei Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitskupplungen in Eingriff. Im Block 84 wird die in Fig. 7 gezeigte Unter­ routine für die Richtungskupplung C1 durchgeführt. Fol­ gend der Durchführung der Unterroutine für die Richtungs­ kupplung C1, wie im Block 86 gezeigt, wird die Unterrou­ tine der Fig. 7 für die Richtungskupplung C2 durchge­ führt. Folgend auf die Vollendung der Unterroutine für die Richtungskupplung C2 geht das Kalibrierungsverfahren zum Block 88 voran, wo die zuvor eingerückten Drehzahl­ kupplungen gelöst werden. Im Block 90 wird eine der Rich­ tungskupplungen teilweise eingerückt, und zwar auf einem Punkt, an dem nicht ausreichend Drehmoment dort hindurch zugelassen werden würde, um die von der Parkbremse 17 aufgebrachte Bremskraft zu überwinden. Im Block 92 wird die Unterroutine für jede der jeweiligen Drehzahlkupplun­ gen C3-C5 durchgeführt. Folgend auf die Vollendung der Durchführung der Unterroutine für die Drehzahlkupplungen C3-C5 geht das Kalibrierungsverfahren voran zum Block 94, wo alle Kupplungen gelöst werden. Im Block 96 beendet das Servicewerkzeug 55 den Kupplungskalibrierungsbetriebszu­ stand und wird vom elektronischen Steuermodul 44 ge­ trennt.

Beim Durchführen der Unterroutine der Fig. 7 stellt ein Block 100 einen minimalen Haltewert für die gerade kali­ brierte Kupplung ein. Die Routine geht weiter zum Block 102, wo ein Referenz- bzw. Bezugsmaschinenparameter, wie beispielsweise das Drehmomentwandlerverhältnis bestimmt wird. Im Block 104 wird der volle Strom an das gerade ka­ librierte Elektromagnetsteuerventil für eine vorbestimmte Zeit gepulst. Im Block 106 wird der Strompegel auf den Haltepegel abgesenkt, und im Block 108 wird Zeit dafür gelassen, daß sich die Kupplung füllt. Im Block 110 über­ prüft das Programm, ob sich die Kupplung gefüllt hat.

Wenn sich die Kupplung nicht vollständig gefüllt hat, geht die Routine weiter zum Block 112. Im Block 112 be­ stimmt das Programm, ob der Haltepegel auf dem maximalen Pegel ist, und wenn er es ist, dann geht die Routine zum Block 114 voran und setzt ein Service-Flag bzw. Service- Signal.

Wenn der Haltepegel nicht auf dem maximalen Pegel ist, geht die Routine weiter zum Block 116, wo Zeit gelassen wird, daß die Kupplung vollständig abläuft oder sich leert. Die Routine geht dann zum Block 118 voran, wo der Haltepegel um ein vorbestimmtes Ausmaß gesteigert wird. Folgend auf die Steigerung des Haltewertes- bzw. ausmaßes geht die Routine schleifenförmig zurück zu einer Stelle zwischen den Blöcken 100, 102 und fährt fort.

Die Schleife fährt fort, bis im Block 110 bestimmt worden ist, daß die Kupplung sich gefüllt hat. Sobald die Kupp­ lung sich gefüllt hat, geht die Routine weiter zum Block 120, wo der Haltepegel, der die Kupplungsfüllung erreich­ te, im Speicher im elektronischen Steuermodul gespeichert wird. An diesem Punkt ist die Unterroutine vollendet und kehrt zum Kalibrierungsverfahren der Fig. 6 zurück.

Im Betrieb des vorliegenden Kalibrierungsverfahrens der strömungsmittelbetätigten Kupplungen in einem Mehrgangge­ triebe wird ein Service- bzw. Instandhaltungswerkzeug 55 mit dem elektronischen Steuermodul 44 verbunden und wird verwendet, um das elektronische Steuermodul 44 in den Ka­ librierungszustand zu bringen. Wie zuvor dargelegt, sind die Kupplungen im Getriebe sowohl Richtungskupplungen C1-C2 als auch Drehzahlkupplungen C3-C5.

Wie im Zeitdiagramm der Fig. 3 dargelegt, werden während der normalen Anwendung die jeweiligen Kupplungen zuerst durch Pulsen des Stromes auf einen hohen Pegel oder einen maximalen Strompegel für eine Zeitperiode eingerückt bzw. in Eingriff gebracht. Der hohe Strompegel, der zum asso­ ziierten Elektromagnetsteuerventil geleitet wird, bewegt schnell das Elektromagnetsteuerventil in eine offene Po­ sition, wodurch ein Strömungsmittelfluß darüber an die gerade eingerückte Kupplung geleitet wird. Folgend auf den hohen gepulsten Strom wird der Strompegel auf einen Haltepegel abgesenkt, der ausreicht, um vollständig die Kupplung zu füllen, und um die Kupplung in einem Zustand der Drehmomentübertragung dadurch zu bringen. Das Füll­ ende wird bestimmt durch Detektieren einer vorbestimmten Veränderung des Verhältnisses bzw. der Übersetzung am Drehmomentwandler 14 und/oder durch Detektieren, daß der Schlupf in der Kupplung auf einen Schlupf von Null ver­ ringert wird. Wie veranschaulicht, wird folgend darauf, daß die Kupplung gefüllt wird, der Druckpegel darin all­ mählich gesteigert, und zwar durch graduelles Steigern des Stroms, der an das Elektromagnetsteuerventil 30 ge­ leitet wird.

Wie in Fig. 4 dargelegt, wird während der Kalibrierung von jeder der Kupplungen C1-C5 der Strom zuerst für eine Zeitperiode auf einen hohen Pegel gepulst, wird dann auf einen Haltepegel für eine Zeitperiode abgesenkt, und wird dann für eine Zeitperiode im wesentlichen auf Null ver­ ringert. Die erwähnten Schritte werden mehrere Male wie­ derholt und bei jedem Mal, daß die Schritte wiederholt werden, wird der Haltepegel um ein vorbestimmtes Ausmaß gesteigert, bis ein Haltepegel erreicht worden ist, der sich auf einen Punkt bezieht, an dem die Kupplung gefüllt ist und Drehmoment übertragen kann.

Die in Fig. 4 gezeigten Schritte beziehen sich auf den Strömungsmittelfluß zur gerade kalibrierten Kupplung und dem Druck des Strömungsmittels darin bei jedem Haltepe­ gel. Beispielsweise zwingt der hohe gepulste Strom das Elektromagnetventil, sich schnell zu öffnen, um ein Fül­ len der Kupplung zu beginnen. Der verringerte Haltepegel bezieht sich auf den Druckpegel, der in der Betätigungs­ kammer der Strömungsmittelkupplung zugelassen ist. Wie in der Technik wohlbekannt, wirkt der Strömungsmittelfluß an die Kupplung gegen einen Kolben, der sich gegen die Vor­ spannung eines Federmechanismus bewegt, um die Elemente der Kupplung dazu zu bringen, einzurücken bzw. in Ein­ griff zu kommen. Wenn der Druckpegel in der Kupplung nicht ausreicht, um die Vorspannung des Federmechanismus zu verbinden, wird sich die Kupplung nicht vollständig füllen. Folglich darf, nachdem die Zeit zum Füllen ver­ gangen ist und die Kupplung sich nicht gefüllt hat, die Kupplung für eine vorbestimmte Zeitperiode ablaufen. So­ bald die Ablaufzeit vergangen ist, wird das Elektro­ magnetsteuerventil 30 wiederum schnell geöffnet, um wie­ derum ein Füllen der Kupplung einzuleiten. Durch Absenken des Stroms auf einen höheren Pegel als der vorherige Pe­ gel kann das die Kupplung füllende Strömungsmittel einen höheren Druckpegel erreichen. Der höhere Druckpegel kann ausreichend sein, um eine begrenzte Bewegung gegen den Vorspannmechanismus vorzusehen, kann jedoch immer noch nicht ausreichend sein, um die Kupplung zu füllen. Wäh­ rend jeder darauffolgenden Schrittabfolge steigt der Druckpegel des Strömungsmittels in der Kupplung, bis ein Punkt erreicht ist, an dem die Kupplung sich vollständig füllt und Drehmoment übertragen kann.

Mit Bezug auf Fig. 5 sei bemerkt, daß durch die Anwendung der gleichen Schritte während der Kalibrierung der jewei­ ligen Kupplung, wie sie während der normalen Betriebs­ vorgänge verwendet werden, die "Hysterese" oder Druck­ differenz DP im wesentlichen eliminiert wird. Folglich ist bei der Anwendung der Punkt, an dem die Kupplungen gefüllt sind, im wesentlichen der gleiche Punkt, an dem die Kupplung kalibriert wurde und die "Berührung" bzw. der "Schleifpunkt" der Elemente innerhalb der Kupplung ist sanfter und verringert die Tendenz der Maschine, wäh­ rend des Kupplungseinrückens einen Stoß bzw. Sprung zu erfahren.

Es mag nötig sein, die Kupplungen C1-C5 erneut zu kali­ brieren, und zwar jedes Mal wenn irgendeines der Elek­ tromagnetsteuerventile 30 ersetzt oder instandgehalten wird, wenn irgendwelche der Kupplungen ersetzt werden, wenn das elektronische Steuermodul 44 ersetzt wird, oder irgendwann wenn kontinuierlich grobe Kupplungseingriffs­ vorgänge auftreten.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Er­ findung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Of­ fenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Kupplungen in einem Mehrganggetriebe sind anfänglich in einem Versuch kalibriert worden, den Punkt zu bestimmen, an dem die Kupplung gefüllt ist, und um somit die Ruck­ haftigkeit des Einrückens der Elemente innerhalb der Kupplungen während zukünftiger Getriebeübersetzungsverän­ derungen im Getriebe zu verringern, wenn es unter norma­ len Umständen betrieben wird. Bei diesen früheren Versu­ chen zum Kalibrieren der Kupplungen wurde der gewünschte Druckpegel, der zum Füllen der Kupplung nötig ist, ent­ weder empirisch abgeleitet oder kalibriert durch inkre­ mentelles Steigern oder Abstufen des Druckpegels von ei­ nem minimalen Wert zum erforderlichen Wert. In der vor­ liegenden Erfindung werden die Kupplungen durch Anwendung eines Kalibrierungsverfahrens kalibriert, welches im we­ sentlichen das gleiche Verfahren ist, welches während der normalen Betriebsumstände verwendet wird. Durch Anwendung von im wesentlichen dem gleichen Verfahren werden irgend­ welche "Hysterese-Effekte" der assoziierten Ventile grundlegend eliminiert.

Claims (8)

1. Verfahren zum Kalibrieren von strömungsmittelbetä­ tigten Kupplungen in einem Mehrganggetriebe, welches betriebsmäßig in einer Maschine angeordnet ist, und zwar mit einer Quelle von unter Druck gesetztem Strömungsmittel, wobei ein Motor treibend mit dem Mehrganggetriebe und einem Antriebsstrang verbunden ist, wobei eine assoziierte Parkbremse betriebsmäßig mit dem Getriebe verbunden ist, wobei das Mehrgang­ getriebe eine Eingangsantriebswelle besitzt, eine Ausgangsantriebswelle und eine Vielzahl von Zahnrä­ dern, die drehbar in dem Mehrganggetriebe in trei­ bender Beziehung mit den Eingangs- und Ausgangsan­ triebswellen aufgenommen sind, so daß ein selektives Einrücken der jeweiligen strömungsmittelbetätigten Kupplungen verschiedene Betriebsausgangsdrehzahlen an dem Leistungsstrang vorsehen, wobei jede der strömungsmittelbetätigten Kupplungen durch jeweilige Elektromagnetsteuerventile ansprechend auf den Emp­ fang eines elektrischen Stroms gesteuert wird, wobei das Mehrganggetriebe weiter ein elektronisches Steu­ ersystem aufweist, und zwar mit einem elektronischen Steuermodul, welches ansprechend auf ein Befehlsein­ gangssignal betreibbar ist, um den Eingriff der strömungsmittelbetätigten Kupplungen zu steuern, und zwar durch Leiten eines elektrischen Stroms an die jeweiligen Elektromagnetsteuerventile, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Einstellen der Parkbremse, um die Maschine von einer Bewegung abzuhalten;
Bestimmen eines Referenz- bzw. Bezugsmaschinenpara­ meters, der das Drehmoment anzeigt, welches an der Eingangswelle anliegt;
Konditionieren bzw. Einstellen des elektronischen Steuermoduls auf einen Kalibrierungsbetriebszustand;
Einrücken von mindestens einer der strömungsmittel­ betätigten Kupplungen durch selektives Steuern des elektrischen Strompegels an das assoziierte Elektro­ magnetsteuerventil;
Pulsen des elektrischen Strompegels an das gerade kalibrierte Elektromagnetsteuerventil für eine Zeit­ periode, um das unter Druck gesetzte Strömungsmittel an die assoziierte strömungsmittelbetätigte Kupplung zu leiten;
Verändern des elektrischen Strompegels auf einen Haltepegel, der einem minimalen Haltedruckpegel ent­ spricht;
Gewähren von Zeit für eine Füllung der gerade kali­ brierten Kupplung;
Bestimmung, ob die gerade kalibrierte Kupplung ge­ füllt ist, und zwar durch Vergleich des gegenwär­ tigen bzw. Ist-Maschinenparameters mit dem Referenz­ maschinenparameter;
Ablaufen der gerade kalibrierten Kupplung, wenn der gegenwärtige Maschinenparameter immer noch im we­ sentlichen der gleiche ist, wie der Referenzmaschi­ nenparameter;
Steigern des minimalen Haltedruckpegels um ein vor­ bestimmtes Ausmaß durch Verändern des elektrischen Strompegels um ein vorbestimmtes Ausmaß;
Wiederholen der Schritte des Pulsens des Pegels, der Veränderung des Pegels, des Gewährens von Zeit, der Bestimmung, des Ablaufens und Steigerns, bis der ge­ genwärtige Maschinenparameter um ein vorbestimmtes Ausmaß vom Referenzmaschinenparameter unterschied­ lich ist; und
Speichern des elektrischen Strompegels im elektroni­ schen Steuermodul, der dem in der gerade kalibrier­ ten Kupplung erforderlichen Druckpegel entspricht, der anzeigt, daß Drehmoment an die Eingangswelle des Getriebes angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Maschine einen Drehmomentwandler aufweist, der zwischen dem Motor und dem Mehrganggetriebe angeordnet ist, und wobei der Referenzmaschinenparameter ein Drehmomentwand­ lerverhältnis ist, welches bestimmt wird, wenn das Getriebe keinen Lasten unterworfen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Pulsens des elektrischen Strompegels eine Stei­ gerung des Strompegels von Null auf einen maximalen Pegel aufweist, und wobei der Schritt der Verände­ rung des elektrischen Strompegels ein Absenken des Strompegels aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Einrückens von mindestens einer der strömungsmit­ telbetätigten Kupplungen ein vollständiges Einrücken der einen strömungsmittelbetätigten Kupplung auf­ weist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, wobei die strömungs­ mittelbetätigten Kupplungen im Mehrganggetriebe Richtungskupplungen und Drehzahlkupplungen aufwei­ sen, und wobei der Schritt des Einrückens von minde­ stens einer der strömungsmittelbetätigten Kupplungen das volle Einrücken von mindestens zwei Geschwindig­ keits- bzw. Drehzahlkupplungen aufweist, während die jeweiligen Richtungskupplungen kalibriert werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Bestimmens eines Referenzmaschinenparameters die Be­ stimmung aufweist, daß die Drehzahl der Eingangs­ welle zum Getriebe im wesentlichen auf eine Drehzahl von Null hin verringert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, wobei die strömungs­ mittelbetätigten Kupplungen in dem Mehrganggetriebe Richtungskupplungen und Geschwindigkeits- bzw. Dreh­ zahlkupplungen aufweisen, und wobei der Schritt des Einrückens von mindestens einer der strömungsmittel­ betätigten Kupplungen das teilweise Einrücken von einer der Richtungskupplungen aufweist, während die jeweiligen Drehzahlkupplungen kalibriert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, wobei der Schritt der Konditionierung bzw. Einstellung des elektronischen Steuermoduls das Verbinden eines Service- bzw. In­ standhaltungswerkzeuges mit dem elektronischen Steu­ ermodul aufweist, und die Verwendung des Service­ werkzeuges, um das elektronische Steuermodul auf den Kalibrierungsbetriebszustand zu konditionieren bzw. einzustellen.