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Die
Erfindung betrifft ein Hydrauliksteuerungssystem für ein Automatikgetriebe
und insbesondere ein Hydrauliksteuerungssystem für ein Automatikgetriebe, das
Schaltsteuerungen, einschließlich einer
Servo-Startsteuerung, durch einen Lernprozeß korrigiert.
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Die
US 4,875,391 beschreibt
ein elektronisch steuerbares, adaptives Automatikgetriebe, das eine
lernende Steuerung zum Korrigieren des Einstelldrucks auf der Basis
von Drehzahländerungen aufweist.
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In
der
JP-B-5-17976 (1993),
der die
US 4,707,789 entspricht,
wird eine herkömmlich
lernende Steuerung für
die Startzeit einer Servosteuerung für eine Kupplung beschrieben,
die bei einem Schaltvorgang eingerückt wird. Durch eine Servo-Startsteuerung
wird ein Abstand zwischen den Reibungsauflagen der Kupplung vermindert,
und wird die Kupplung auf einen Zustand unmittelbar vor Beginn des
Eingriffs eingestellt. Bei diesem Steuerungsverfahren wird eine
Turbinendrehzahl als Eingangswellendrehzahl erfaßt, und die Zeit zwischen dem
Beginn einer Schaltsteuerung und dem Beginn einer Drehzahländerung
der Eingangswelle, durch die der Beginn der Drehmomentphase festgelegt
ist, wird gemessen. Daraufhin wird diese gemessene Zeit mit einer
gespeicherten Basis-Füllzeit
der Servoeinrichtung verglichen, und der der Hydraulik-Servoeinrichtung
zugeführte
Hydraulikdruck wird so korrigiert, daß die gemessene Zeit der Basis-Füllzeit gleich
wird. D. h., wenn die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Schaltsteuerung
und dem Beginn der Drehzahländerung der
Eingangswelle länger
ist als eine vorgegebene Basiszeit, wird festgestellt, daß der Füllstand
der Hydraulik-Servoeinrichtung für
die einrückseitige
Kupplung (Kupplung, die beim Schaltvorgang eingerückt wird)
unzureichend ist, und der der Hydraulik-Servoeinrichtung für die einrückseitige
Kupplung zugeführte
Hydraulikdruck wird so korrigiert, daß die Zeitdauer für den Beginn
der Servosteuerung verlängert
wird. Wenn dagegen die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Schaltsteuerung
und dem Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle kürzer
ist als die vorgegebene Basiszeit, wird festgestellt, daß der Füllstand der
Hydraulik-Servoeinrichtung zu groß ist, und der der Hydraulik-Servoeinrichtung
für die
einrückseitige Kupplung
zugeführte
Hydraulikdruck wird so korrigiert, daß die Zeitdauer für den Beginn
der Servosteuerung verkürzt
wird.
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Die
Zeitdauer vom Beginn der Schaltsteuerung bis zum Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle ist nicht nur dann länger als ein vorgegebener Wert,
wenn die Hydraulik-Servoeinrichtung nicht
ausreichend gefüllt
ist. Wenn die Erhöhungsrate des
Hydraulikdrucks für
den Einrückvorgang
nach Beginn der Servosteuerung zu gering ist, nimmt die Zeitdauer
vom Beginn der Schaltsteuerung bis zum Beginn der Drehzahländerung
auch dann zu, wenn der Beginn der Servosteuerung geeignet festgelegt ist.
Gemäß dem herkömmlichen
System wird in diesem Fall festgelegt, daß der Füllstand der Hydraulik-Servoeinrichtung
unzureichend ist, und die Zeitdauer für den Beginn der Servosteuerung
wird so korrigiert, daß sie
länger
wird. Dadurch wird die Hydraulik-Servoeinrichtung zu früh gefüllt und
erfolgt der Eingriff der eingangsseitigen Kupplung zu früh. Dadurch
tritt aufgrund einer Wechselwirkung oder Koppelung mit einer ausrückseitigen
Kupplung, die im Schaltvorgang ausgerückt wird, ein Schaltruck auf.
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Aufgabe
der Erindung ist es, ein Hydrauliksteuerungssystem für ein Automatikgetriebe
bereitzustellen, durch das das vorstehend erwähnte Problem durch eine geeignete
lernende Steuerung gelöst
wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die
lernende Steuerung basierend auf (1) der Zeitdauer (tST)
vom Beginn der Schaltsteuerung bis zum Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle und (2) basierend auf dem zu diesem Zeitpunkt
vorliegenden Maß oder
Betrag der Drehzahländerung
ausgeführt.
Dadurch wird die Schaltsteuerung geeignet ausgeführt, und unerwünschte Erscheinungen,
wie beispielsweise ein Schaltruck, werden reduziert.
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Wenn
die Zeitdauer (tST) vom Beginn der Schaltsteuerung
bis zum Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle länger
ist als die vorgegebene Basiszeit und der Betrag der Drehzahländerung zum
Zeitpunkt des Beginns der Drehzahländerung größer ist als der vorgegebene
Wert, wird die Zeitdauer für
die Servo-Startsteuerung so korrigiert, daß sie verlängert wird. Dadurch wird die
Servo-Startsteuerung geeignet korrigiert, und ein Schaltruck, der durch
eine große
Drehzahländerung
bei Beginn des Schaltvorgangs erzeugt würde, wird verhindert.
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Erfindungsgemäß wird,
wenn die Zeit vom Beginn der Schaltsteuerung bis zum Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle länger
ist als eine vorgegebene Basiszeit und der Betrag der Drehzahländerung
am Beginn der Drehzahländerung
kleiner ist als der vorgegebene Wert, der Soll-Einrückdruck für eine Korrektur
erhöht.
Dadurch wird eine fehlerhafte lernende Korrektur für die Servo-Startsteuerung
vermieden. Daher wird die Zeitdauer vom Beginn der Schaltsteuerung
zum Schaltbeginn verkürzt
und das Gefühl
einer langen Schaltzeit vermieden.
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Außerdem wird
der Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle basierend auf dem Übersetzungsverhältnis erfaßt. Dadurch
wird der Beginn der Drehzahländerung
durch einen einfachen Drehzahldetektor und die Differenz bezüglich der
Drehzahl der Ausgangswelle auf einfache Weise erfaßt und korrekt
bestimmt. Darüber
hinaus wird der Zeitpunkt der Erfassung der Drehzahländerung
als Zeitpunkt des Beginns des Schaltvorgangs betrachtet. Daraufhin
wird der Betrag der Drehzahländerung zum
Zeitpunkt des Beginns der Drehzahländerung einfach und korrekt
berechnet. Außerdem
kann die Erfassung des Zeitpunktes des Beginns des Schaltvorgangs
für andere
Steuerungen verwendet werden, z. B. für eine Steuerung, in der ein
Leitungsdruck bei einem Schaltvorgang reduziert wird, und für eine Steuerung,
in der ein Motordrehmoment vermindert wird. Daher sind keine zusätzlichen
besonderen Detektoren erforderlich, wodurch die Kosten reduziert
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen ähnliche
Merkmale durch ähnliche
Bezugszeichen bezeichnet sind; es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems;
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2 ein
Hydraulikschaltungsdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrauliksteuerungsschaltung;
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3 ein
Zeitdiagramm zum Darstellen von Steuersignaldrücken, die Grundlage der Erfindung sind,
für einen
einrückseitigen
und für
einen ausrückseitigen
Druck;
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4 ein
Ablaufdiagramm einer Routine für eine
einrückseitige
Hydrauliksteuerung in einem Schaltvorgang zum Heraufschalten;
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5 ein
Ablaufdiagramm einer Routine für eine
ausrückseitige
Hydrauliksteuerung in einem Schaltvorgang zum Haraufschalten;
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6(a) ein Zeitdiagramm zum Darstellen des Steuersignals
für den
einrückseitigen
Druck für einen
Fall, bei dem der Soll-Einrückdruck
PTA geeignet festgelegt und die Schaltstartsteuerung
geeignet ausgeführt
wird;
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6(b) ein Zeitdiagramm zum Darstellen des Steuersignals
für den
einrückseitigen
Druck für einen
Fall, bei dem die Schaltstartsteuerung nicht geeignet ausgeführt wird;
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6(c) ein Zeitdiagramm zum Darstellen des Steuersignals
für den
einrückseitigen
Druck für einen
Fall, bei dem der Soll-Einrückdruck
nicht geeignet ist;
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7 ein
Ablaufdiagramm einer Routine für eine
erfindungsgemäße lernende
Steuerung; und
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8 eine
graphische Darstellung der Änderung
eines Maximalwertes der Soll-Änderungsrate ω' max als Funktion
einer Änderung
des Drosselklappenöffnungsgrads.
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Ein
Automatikgetriebe weist viele Reibungseingriffselemente auf, wie
beispielsweise Kupplungen und Bremsen, einen Planetengetriebemechanismus
und einen Schaltsteuerungsmechanismus zum Auswählen eines Leistungs- oder
Kraftübertragungsweges
durch den Planetengetriebemechanismus durch geeignetes Ein- und
Ausrücken
der Reibungseingriffselemente. Die Eingangswelle des Automatikgetriebemechanismus
ist über
einen Drehmomentwandler mit der Ausgangswelle eines Motors verbunden.
Die Ausgangs- oder Abtriebswelle des Automatikgetriebemechanismus
ist mit den Antriebsrädern verbunden.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungssystems. Die
Steuereinheit 1 ist ein Mikrocomputer. Die Steuereinheit 1 empfängt Eingangssignale
von einem Motordrehzahlsensor 2, einem Drosselklappenöffnungssensor 3,
der eine Fahr- oder Beschleunigungspedalbewegung oder -stellung
erfaßt,
einem Eingangswellendrehzahlsensor 5, der die Drehzahl
der Getriebeeingangswelle (= Turbinendrehzahl) erfaßt, einem Fahrzeuggeschwindigkeits
(= Drehzahl der Ausgangswelle des Automatikgetriebes)-sensor 6 und
einem Öltemperatursensor 7.
Außerdem
gibt die Steuereinheit 1 Signale an lineare Solenoidventile
SLS und SLU in der Hydraulikschaltung aus. Die Steuereinheit 1 weist
auf: einen Detektor 1a zum Erfassen des Beginns einer Drehzahländerung
zum Erfassen des Beginns einer Drehzahländerung der Eingangswelle (Beginn
der Drehmomentphase oder Beginn der Trägheitsphase) basierend auf
den Signalen vom Eingangswellendrehzahlsensor 5 und vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6, einen Detektor 1b zum
Erfassen des Betrags einer Drehzahländerung, der den Betrag der
Drehzahländerung
(unter Verwendung einer Zeitdifferentialgleichung für die Drehzahländerung,
d. h. für
eine Drehzahländerungsrate oder
eine Winkelbeschleunigung) am Beginn eines Schaltvorgangs erfaßt (Beginn
einer gemäß dem Übersetzungsverhältnis erfaßten Drehzahländerung),
und eine lernende Steuerung 1c, die eine Schaltsteuerung,
z. B. eine Servo-Startsteuerung, basierend auf der Zeitdauer zwischen
dem Beginn der Schaltsteuerung und dem Beginn der durch den Detektor 1a zum
Erfassen des Beginns einer Drehzahländerung erfaßten Drehzahländerung
und auf dem durch den Detektor 1b zum Erfassen des Betrags
einer Drehzahländerung
erfaßten
Betrag der Drehzahländerung
korrigiert. Die lernende Steuerung 1 gibt vorgegebene Steuersi gnale
an die linearen Solenoidventile SLS, SLU als Einstellvorrichtungen
aus.
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2 zeigt
eine Hydraulikschaltung, in der zwei lineare Solenoidventilen SLS,
SLU (Einstellvorrichtungen) und mehrere Hydraulik-Servoeinrichtungen 9, 10 dargestellt
sind, die mehrere Reibungseingriffselemente (Kupplungen und Bremsen)
ein- und ausrücken,
um verschiedene Übersetzungsverhältnisse
selektiv einzustellen. Beispielsweise können durch Ändern des Getriebedrehmomentweges
durch die Planetengetriebeeinheit des Automatikgetriebemechanismus
vier oder fünf
Vorwärtsgänge und
ein Rückwärtsgang
eingestellt werden. Ein gangsanschlußöffnungen a1,
a2 der linearen Solenoidventile SLS und
SLU wird ein Solenoid-Modulationsdruck zugeführt. Die linearen Solenoidventile
SLS, SLU führen
Steuerkammern 11a, 12a von Druckregelventilen 11 bzw. 12 jeweils
einen Steuerdruck über
ihre Ausgangsanschlußöffnunge
b1, b2 zu. Eingangsanschlußöffnungen 11b, 12b der
Druckregelventile 11, 12 wird ein Leitungsdruck
zugeführt.
Der durch den Steuerdruck geregelte Druck wird den Hydraulik-Servoeinrichtungen 9, 10 von
Ausgangsöffnungen 11c, 12c über Schaltventile 13 bzw. 15 geeignet
zugeführt.
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Die
in 2 dargestellte Hydraulikschaltung dient lediglich
zum Erläutern
des Basiskonzepts der vorliegenden Erfindung, und die Hydraulik-Servoeinrichtungen 9, 10 und
die Schaltventile 13, 15 sind nur repräsentative
Beispiele zahlreicher solcher Komponenten in der Hydrauliksteuerungsschaltung.
Tatsächlich
weist der Automatikgetriebemechanismus wesentlich mehr derartiger
Hydraulik-Servoeinrichtungen und wesentlich mehr solcher Schaltventile zum
Schalten der Hydraulikdrücke
auf die Hydraulik-Servoeinrichtungen auf. In jeder Hydraulik-Servoeinrichtung
ist, wie durch die Hydraulik-Servoeinrichtung 10 exemplarisch
dargestellt, ein Kolben 19 verschiebbar in einem Zylinder 16 angeordnet,
der durch eine bereitgestellte Öldichtung 17 öldicht ist.
Der Kolben 19 wird gegen die Kraft einer Rückstellfeder 21 vorwärtsbewegt,
um die äußeren Reibungsplatten 22 durch
den geregelten Druck, der der Hydraulikkammer 20 der Servoeinrichtung
vom Regelventil 12 zugeführt wird, mit den inneren Reibungselementen 23 in
Eingriff zu bringen. Obwohl die Reibungsplatten und -elemente in 3 als
Kupplung dargestellt sind, sollte klar sein, daß eine Bremse auf gleiche Weise aufgebaut
sein und betrieben werden kann.
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Nachstehend
wird die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Hydrauliksteuerungssystems
unter Bezug auf 3, 4 und 5 erläutert.
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Ein
Schaltvorgang, z. B. ein Schaltvorgang zum Heraufschalten vom zweiten
Gang in den dritten Gang, wird basierend auf den Signalen vom Drosselklappenöffnungssensor 3 und
vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 unter Bezug auf eine
in der Steuereinheit 1 gespeicherte Schalttabelle festgelegt.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer für Vorbereitungsoperationen
für ein
Schaltventil (für den
festgelegten Schaltvorgang) wird eine Schaltsteuerungsroutine zum
Steuern des einrückseitigen Drucks
PA und des ausrückseitigen Drucks PB gestartet. In der Schaltsteuerung wird,
unter der Voraussetzung, daß der
Fahrer das Beschleunigungspedal während des Schaltvorgangs mit
etwa konstantem Druck betätigt,
in einem Leistungszustand, in dem Leistung vom Motor auf Fahrzeugantriebsräder übertragen
wird, eine Steuerungsroutine für
einen Schaltvorgang zum Heraufschalten ausgeführt. Daraufhin wird ein vorgegebenes
Signal an das lineare Solenoidventil SLS (oder SLU) ausgegeben,
so daß bei Schritt
S2 der der einrückseitigen
Hydraulik-Servoeinrichtung zugeführte
Hydraulikdruck (Einrückdruck)
auf einen vorgegebenen Druck PS1 eingestellt wird.
Der vorgegebene Druck (Druckgrenzwert) PS1 ist
so festgelegt, daß die
Hydraulikkammer 20 der Hydraulik- Servoeinrichtung aufgefüllt wird,
und wird für
eine vorgegebene Zeitdauer tSA aufrechterhalten. Nach
Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer tSA bei Schritt
S3 wird der einrückseitige
Druck PA über die Zeit mit einer vorgegebenen
Verminderungsrate (PS1 – PS2)/tSB in Schritt S4 vermindert (nachstehend
als ”Sweep-down”-Vorgang
bezeichnet). Wenn der einrückseitige
Druck PA bei Schritt S5 einen vorgegebenen
unteren Druckgrenzwert PS2 erreicht, wird
der Sweep-down-Vorgang unterbrochen, und der einrückseitige
Druck PA wird bei Schritt S6 auf dem vorgegebenen
unteren Druckgrenzwert PS2 gehalten. Der
vorgegebene untere Druckgrenzwert PS2 ist
so festgelegt, daß er
höher ist
als der zum Vorwärtsbewegen
des Kolbens erforderliche Druckwert, so daß noch keine Drehzahländerung
der Eingangswelle auftritt. Der vorgegebene untere Druckgrenzwert
PS2 wird aufrechterhalten, bis ein Zeitmesser
in Schritt S7 erfaßt,
daß eine
vorgegebene Zeitdauer tSE abgelaufen ist.
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Ein
Soll-Einrückdruck
PTA, der zu einem Zeitpunkt unmittelbar
vor Beginn der Drehzahländerung NT (unmittelbar vor Beginn der Trägheitsphase)
der Eingangswelle (bezüglich
der Ausgangswelle) vorliegen soll, wird in Schritt S8 basierend
auf einer vorgegebenen Gleichung PTA = fPTA(TT), d. h. als
Funktion des Eingangsdrehmoments TT berechnet.
Der Soll-Einrückdruck
PTA wird folgendermaßen berechnet. Zunächst wird
ein Drehmomentanteil TA eines einrückseitigen
Drehmoments (= 1/a·TT, wobei 1/a ein Drehmomentverteilungsverhältnis ist)
berechnet. Daraufhin wird der Soll-Einrückdruck PTA durch
PTA = (TA/AA) + BA + dPTA berechnet, wobei BA der
dem Kolben der der Servoeinrichtung (Servokolben) zugeführte Hydraulikdruck
(= Federkraft), AA der effektive Radius
der Reibungsauflage x der Kolbenfläche x der Anzahl der Reibungsauflagen
x dem Reibungskoeffizient des Reibungseingriffselements und dPTA ein Hydraulikdruck-Inkrementwert für eine Verzögerung ist. Der
vorgegebene Gradient wird durch die Formel (PTA – PS2)/tTA basierend
auf dem Soll-Einrückdruck
PTA, der basierend auf dem Eingangsdrehmoment
TT berechnet wird, und basierend auf einer
vorgegebenen Zeit tTA berechnet. Daraufhin
wird der einrückseitige Druck
PA in Schritt S9 über die Zeit mit einer vorgegebenen
Erhöhungsrate
erhöht
(nachstehend als ”Sweep-up”-Vorgang
bezeichnet). Beim ersten Sweep-up-Vorgang, in dem ein vergleichsweise
steiler Anstieg bzw. eine große
Erhöhungsrate
vorgesehen ist, wird das Einrückdrehmoment
erhöht,
und der einrückseitige
Druck PA wird in Schritt S10 auf den Soll-Einrückdruck
PTA erhöht.
In diesem Zustand wird das der einrückseitigen Kupplung zugeteilte
Drehmoment erhöht,
und das der ausrückseitigen
Kupplung zugeteilte Drehmoment wird vermindert, und das Übersetzungsverhältnis wird
auf den Wert eingestellt, der unmittelbar vor dem Schaltvorgang
zum Heraufschalten (zweiter Gang) vorhanden war, wodurch die Drehmomentphase
erreicht wird, in der nur das Drehmomentverteilungsverhältnis geändert wird.
Der Soll-Einrückdruck
PTA wird so berechnet, daß das der einrückseitigen
Kupplung zugeteilte Drehmoment größer ist als das Eingangsdrehmoment.
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Das
Eingangsdrehmoment TT (= Turbinendrehmoment)
wird folgendermaßen
bestimmt. Zunächst
wird das Motordrehmoment durch lineare Interpolation unter Bezug
auf eine Tabelle basierend auf dem Drosselklappenöffnungsgrad
und der Motordrehzahl gemäß dem Fahrzeugfahrtzustand
bestimmt. Anschließend
wird ein Drehzahlverhältnis
basierend auf der Eingangs- und der Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers
berechnet. Daraufhin wird ein Drehmomentverhältnis unter Bezug auf eine Tabelle
basierend auf dem Drehzahlverhältnis
bestimmt. Dann wird das Eingangsdrehmoment TT durch
Multiplizieren des Motordrehmoments mit dem Drehmomentverhältnis erhalten.
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Wenn
der einrückseitige
Druck PA den Soll-Einrückdruck PTA erreicht,
d. h., wenn die Trägheitsphase
begonnen hat und die Drehzahl NT der Eingangswelle
beginnt, sich zu ändern,
wird die Änderung δPTA des einrückseitigen Drucks PA durch δPTA = fδPTA(ωa') für eine Soll-Drehzahländerungsrate
(dωs/dt,
in der vorstehenden Gleichung durch ωa' dargestellt) berechnet, d. h. als Sollwert
gesetzt, wenn die Drehzahl NT der Eingangswelle
beginnt sich zu ändern
(S11). Die Änderung δPTA des Hydraulikdrucks wird durch δPTA = (I·ωa')/(k·taim) berechnet, wobei k eine Konstante, taim die Sollzeit für den Beginn des Schaltvorgangs, ωa' eine Soll-Drehzahländerungsrate
(Änderungsrate
beim Erreichen der Soll-Drehzahl) und I das Trägheitsmoment bezeichnen. Dann
wird in Schritt S12 der Sweep-up-Vorgang bezüglich des einrückseitigen
Drucks PA mit einem Gradienten von δPTA ausgeführt.
Der zweite Sweep-up-Vorgang
wird fortgesetzt, bis die Drehzahländerung ΔN in Schritt S13 den Wert dNS erreicht, der den zum Anzeigen des Beginns
des Schaltvorgangs vorgegebenen Änderungswert
darstellt. Die Drehzahländerung ΔN bezieht
sich auf eine Anfangsdrehzahl NTS am Beginn
der Drehzahländerung.
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Die
Soll-Startzeit taim für den Schaltvorgang wird als
Funktion der Drehzahl NT der Eingangswelle festgelegt.
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Der
Beginn der Drehzahländerung
der Drehzahl NT der Eingangswelle ist der
Beginn der Trägheitsphase,
d. h., ein Zustand, in dem ein Schaltvorgang zu einem neuen Übersetzungsverhältnis (vom zweiten
zum dritten Übersetzungsverhältnis) beginnt und
die Drehzahl der Eingangswelle beginnt, sich bezüglich der Drehzahl der Ausgangswelle
zu ändern, was
den Beginn der Änderung
in ein neues Übersetzungsverhältnis anzeigt.
Der Beginn der Drehzahländerung
für die
Drehzahl NT der Eingangswelle wird basierend
auf Signalen vom Eingangswellendrehzahlsensor 5 und vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssen sor 6 erfaßt. Die durch den Detektor 1a zum
Erfassen des Beginns einer Drehzahländerung erfaßte Beginn
der Drehzahländerung
der Drehzahl NT der Eingangswelle ausgeführte Erfassungsfunktion
ist nicht auf den Fall der Erfassung der Drehzahländerung
basierend auf dem Übersetungsverhältnis (Beginn
der Trägheitsphase)
beschränkt.
Es ist außerdem
möglich,
eine Drehzahländerung
in der Drehmomentphase zu erfassen, weil die mit der Änderung der
Drehmomentverteilung in Beziehung stehende Änderung der Drehzahl NT der Eingangswelle beginnt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die Drehzahländerung dNs, die den Beginn
des Schaltvorgangs anzeigt, der den Beginn der Änderung der Drehzahl NT der Eingangswelle basierend auf einer Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
darstellt, durch den Detektor 1a zum Erfassen des Beginns
einer Drehzahländerung
erfaßt.
Der Zeitpunkt, an dem die Drehzahländerung dNs erfaßt wird,
wird als Beginn des Schaltvorgangs verwendet. Die Zeit tST (Startzeit) ist die Zeitgeberperiode,
die sich vom Beginn der Schaltsteuerung (t = 0) zu dem Zeitpunkt
erstreckt, an dem die Drehzahländerung
dNs erfaßt wird.
Außerdem
wird die Winkelbeschleunigung dNs/dt der Eingangswelle, die als
Drehzahländerungsrate ωS' angezeigt
wird, durch den Detektor 1b zum Erfassen des Betrags einer
Drehzahländerung erfaßt. Allgemein
ist die Drehzahländerungsrate ωS' der
Soll-Drehzahländerungsrate ωa' etwa
gleich.
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Eine
einrückseitige
Druckänderung δPI wird durch eine rückgekoppelte Steuerung basierend
auf dem Betrag der Drehzahländerung ΔN festgelegt,
die auf den durch den Eingangswellendrehzahlsensor 5 erfaßten Werten
basiert. Dann wird der einrückseitige Druck
PA in Schritt S14 einem Sweep-up-Vorgang mit einer
Steigung (Gradient) δPI unterzogen. In Schritt S15 wird der Sweep-up-Vorgang
mit dem Gradienten δPI fortgesetzt, bis ein Wert α1%,
z. B. 70%, der am Ende des Schaltvorgangs vorgesehenen Gesamtdrehzahländerung ΔN erreicht
ist. D. h., der Sweep-up-Vorgang mit dem Gradienten δPI wird fortgesetzt, bis (ΔN·100)/NTS(gi – gi+1) den Wert α1% aufweist,
wobei NTS die Eingangswellendrehzahl bei
Beginn des Schaltvorgangs, ΔN
der Drehzahländerungsbetrag,
gi das Übersetzungsverhältnis vor
dem Schaltvorgang und gi+1 das Übersetzungsverhältnis nach
dem Schaltvorgang bezeichnen.
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Nachdem α1%
der Gesamtdrehzahländerung ΔN überschritten
wurden, wird die Hydraulikdruckänderung δPL unter Berücksichtigung von δPI durch eine rückgekoppelte Steuerung basierend
auf der Gesamtdrehzahländerung ΔN gesetzt.
Daraufhin wird in Schritt S16 der Sweep-up-Vorgang für den einrückseitigen
Druck PA mit dem Gradienten δPL ausgeführt.
Im allgemeinen ist die Hydraulikdruckänderung δPL etwas
geringer als δPI. Dieser Sweep-up-Vorgang wird fortgesetzt,
bis in Schritt S17 α2%, z. B. 90%, des Betrags der am Ende des Schaltvorgangs
vorgesehenen Gesamtdrehzahländerung ΔN erreicht
sind. Die Soll-Schaltzeit tI für den Sweep-up-Vorgang
mit den Gradienten δPI und δPL wird basierend auf einer Drosselklappenöffnungs-/Fahrzeuggeschwindigkeitstabelle
festgelegt, die gemäß der Öltemperatur
ausgewählt
wird.
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Nachdem
die Soll-Schaltzeit tI abgelaufen ist, wird
in Schritt S18 eine Durchdrehzeit tF festgelegt.
Die Zeit tF endet zu einem etwa dem Ende
der Trägheitsphase
entsprechenden Zeitpunkt. Außerdem
wird eine relativ große
oder steile Hydraulikdruckänderung δPF gesetzt, und der einrückseitige Druck PA wird
in Schritt S19 einem Sweep-up-Vorgang mit dem Gradienten von δPF unterzogen. Nachdem eine vorgegebene Zeitdauer
tFE, die als eine Zeitdauer festgelegt ist,
die ausreichend ist, um den Druck PA auf
den Einrückdruck
zu erhöhen, nach dem
Ende der Durchdrehzeit tF in Schritt S20
abgelaufen ist, wird die Hydrauliksteuerung für den einrückseitigen Druck PA beendet.
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Nachstehend
wird die Steuerung des ausrückseitigen
Drucks PB im vorstehend beschriebenen Schaltvorgang
zum Heraufschalten unter Bezug auf 3 und 5 beschrieben. 3 zeigt
die Steuerung für
den Ein- und den Ausrückvorgang,
d. h. für einen
Kupplungs-Kupplungs-Schaltvorgang und insbesondere für einen
Schaltvorgang vom zweiten in den dritten Gang. Die Steuerungsroutine
von 5 kann auch verwendet werden, wenn nur der Einrückdruck
gesteuert wird, wenn an der Ausrückseite
eine Einwegkupplung verwendet wird.
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Ein
Zeitgeber für
die Steuerung des ausrückseitigen
Drucks PB wird in Schritt S21 gleichzeitig
mit dem Zeitgeber für
die Einrückseite
durch eine durch die Steuereinheit 1 vorgegebene Schaltfolge
gestartet. Zu diesem Zeitpunkt wird der ausrückseitige Druck PB in
Schritt S22 auf einem zum Einrücken
erforderlichen hohen Druckwert PW gehalten.
Der hohe Druck PB wird so lange zugeführt, bis
in Schritt S23 der erste Sweep-up-Vorgang (Beginn der Drehmomentphase)
(tSE) für
den einrückseitigen
Druck PA beginnt.
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Dann
wird in Schritt S24 ein ausrückseitiges vorläufiges Drehmoment
TB' als
Funktion des einrückseitigen
Drucks PA und des Eingangsdrehmoments TT berechnet, d. h. TB' = fTB(PA, TT). Außerdem wird
in Schritt S25 ein ausrückseitiges
Drehmoment TB als Funktion von Überschußraten S1U, S2U berechnet,
d. h. TB = S1U·TB' +
S2U. Dann wird der ausrückseitige Druck PB in
Schritt S26 basierend auf der Funktionsbeziehung PB =
fPB(TB) berechnet,
d. h. als Funktion des ausrückseitigen
Drehmoments TB. D. h., ein dem einrückseitigen
Reibungseingriffselement zugeteiltes Drehmoment TA wird
basierend auf der Formel TA = AA·(PA – BB) berechnet, wobei AA der
effektive Radius des einrückseitigen
Reibungseingriffselements x einer Kolbenfläche des Servokolbens (Kolben
der Servoeinrichtung) x einer Konstante x dem Reibungskoeffizienten
und BB den dem Servokolben (Kolben der Servoeinrichtung)
zugeführten Druck
bezeichnen. Außerdem
wird ein dem ausrückseitigen
Reibungseingriffselement vorläufig
zugeteiltes Drehmoment TB' basierend auf der
Formel TB' = (1/b)TT – (a/b)TA berechnet, wobei 1/b den zugeteilten Drehmomentanteil
für die
Ausrückseite,
1/a den zugeteilten Drehmomentanteil für die Einrückseite und TT das
Drehmoment der Eingangswelle bezeichnen. Dann wird ein Wert für die Koppelung
oder Wechselwirkung mit dem einrückseitigen
Reibungseingriffselement basierend auf den Überschußraten S1U,
S2U unter Berücksichtigung des durch den
Fahrer wahrgenommenen Schaltgefühls
festgelegt, und das ausrückseitige
Drehmoment TB wird basierend auf der Formel
TB = S1U·TB' +
S2U berechnet. Die Überschußraten S1U,
S2U werden aus einer Tabelle oder Karte
(Diagramm) des Drosselklappenöffnungsgrades
und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, die aus vielen Tabellen
oder Karten für
verschiedene Öltemperaturen
ausgewählt
wird, so daß der
Fahrer ein angenehmes Schaltgefühl
empfindet. Im allgemeinen sind die Beziehungen S1U > 1,0, S2U > 0,0 erfüllt. Außerdem wird
der ausrückseitige
Druck PB basierend auf dem ausrückseitigen
Drehmoment TB unter Berücksichtigung der Überschußrate durch
eine Formel [PB = (TB/AB) + BB] berechnet,
wobei AB der effektive Radius des ausrückseitigen
Reibungseingriffselements x der Kolbenfläche des Servokolbens x einer Konstanten
x dem Reibungskoeffizienten und BB der dem
Servokolben an der Ausrückseite
zugeführte Druck
ist.
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Weil
der Sweep-down-Vorgang für
den gemäß der vorstehenden
Formel berechneten ausrückseitigen
Druck PB mit dem einrückseitigen Druck PA korreliert
ist, weist der Sweep-down-Vorgang
zwei verschiedene Gradienten auf, die sich bei Beginn der Trägheitsphase
(Ablauf von tA) ändern, wenn die Drehzahl der
Eingangswelle beginnt sich zu ändern. D.
h., der Sweep-down-Vorgang weist eine erste Sweep-down-Phase des
einrückseitigen
Drucks PA und eine zweite Sweep-down-Phase
mit einem vergleichsweise weniger steilen Gradienten auf, die der zweiten
Sweep-up-Phase des einrückseitigen Drucks
PA entspricht. Daraufhin wird der Sweep-down-Vorgang
fortgesetzt, bis der Betrag der Drehzahländerung ΔN der Eingangswelle den Beginn
der vorgegebenen Drehzahländerung
erreicht, d. h. bis zur Erfassung der Drehzahländerung dNs in Schritt S27.
Anschließend
wird eine Änderungsrate δPE für
den ausrückseitigen
Druck PB festgelegt, und der Sweep-down-Vorgang
wird in Schritt S28 mit der Änderungsrate δPE ausgeführt.
Der Sweep-down-Vorgang wird fortgesetzt, bis der ausrückseitige
Druck PB in Schritt 29 den Wert 0 erreicht, woraufhin
die Hydrauliksteuerung für
den ausrückseitigen
Druck beendet wird.
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Nachstehend
wird die lernende Korrektur in der erfindungsgemäßen Schaltsteuerung unter Bezug
auf die 6 bis 8 beschrieben.
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6(a) zeigt ein Steuersignal für den einrückseitigen Druck für den Fall,
bei dem der Soll-Einrückdruck
PTA und der Kolbenvorschub in der Servo-Startsteuerung
geeignet sind. Die gestrichelte Linie zeigt den der Hydraulik-Servoeinrichtung
zugeführten
Hydraulikdruck-Istwert. Die die Drehzahl NT der
Eingangswelle darstellende durchgezogene Linie zeigt die Drehzahländerung
als Änderung
der Eingangswellendrehzahl bezüglich
der Ausgangswellendrehzahl, d. h. eine Änderung bezüglich des Übersetzungsverhältnisses. 6(b) und (c) sind ähnliche Diagramme zum Darstellen
von Fällen
einer unzulänglichen
Steuerung.
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Wie
in 7 dargestellt, ist die Startzeit tST, die
die für
den Beginn der Drehzahländerung
erforderliche Zeitdauer darstellt, kürzer als ein Sollzeit-Maximalwert
(tSoll max) in Schritt S31 und länger als
ein Sollzeit-Minimalwert (tSoll min) in
Schritt S32. Die Drehzahländerungsrate ωS' (dNs/dt)
am Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle ist kleiner als ein Soll-Änderungsraten-Maximalwert ω' max, und die Drehzahländerungsrate ωS' (dNs/dt)
liegt in Schritt S33 innerhalb eines geeigneten Bereichs. Der Sollzeit-Maximalwert (tSoll max), der Sollzeit-Minimalwert (tSoll min) und der Soll-Änderungsraten-Maximalwert ω' max sind vorgegebene
Werte.
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6(b) zeigt den Fall, bei dem der Füllstand
der einrückseitigen
Hydraulik-Servoeinrichtung in der Servo-Startsteuerung ungenügend und der Vorschub des Servokolbens
unzulänglich
ist. In diesem Fall wird der Soll-Einrückdruck PTA geeignet
berechnet. Der Hydraulikdruck in der frühen Phase der Drehmomentphasensteuerung,
in der ein Sweep-up-Vorgang
bis zum Soll-Einrückdruck
PTA ausgeführt wird, wird zum Vorwärtsbewegen
des Kolbens in der Servo-Startsteuerung verwendet, weil der Füllstand
in der Servo-Startsteuerung ungenügend ist. Dadurch wird die
Startzeit tST, d. h. die Zeit, bis die Drehzahländerung
dNs der Eingangswelle beginnt, verlängert. Außerdem wird die Drehzahländerungsrate ωS' auf
einen hohen Wert erhöht,
weil das Steuersignal für
den einrückseitigen
Druck am Beginn der Drehzahländerung
der Eingangswelle einen hohen Zustand aufweist.
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In
diesem Fall von 7 ist die Startzeit tST in Schritt S31 länger als der Sollzeit-Maximalwert
(tSoll max), und die Drehzahländerungsrate ωS' ist
in Schritt S33 größer als
der Soll-Änderungsraten-Maximalwert ωS' max.
Dann wird die Füllzeit
tSA zum Erreichen des vorgegebenen hohen
Drucks PS1 in der Servo-Startsteuerung so
korrigiert, daß sie
auf eine vorgegebene Zeit verlängert
wird (tSA = tSA +
dtSA). Außerdem wird im nächsten Schritt
S35 der vorstehend erwähnte vorgegebene
untere Druckgrenzwert PS2 so korrigiert,
daß er
auf einen vorgegebenen Wert erhöht
wird. Das Steuersignal für
den einrückseitigen Druck,
nachdem die lernende Korrektur ausgeführt wurde, ist in 6(b) als strichpunktierte Linie dargestellt.
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6(c) zeigt den Fall, bei dem die Drehzahländerung
der Eingangswelle spät,
nach Ablauf der vorgegebenen Zeit, beginnt und der Soll-Einrückdruck
PTA nicht geeignet ist. In diesem Fall ist,
obwohl der Servokolben in der Servo-Startsteuerung geeignet vorwärtsbewegt
wird und die einrückseitige Kupplung
auf einen Zustand unmittelbar vor Beginn des Eingriffs eingestellt
ist, die Zeit tST, d. h. die Zeit, die erforderlich
ist, damit die Drehzahländerung
der Eingangswelle durch den zweiten Sweep-up-Vorgang den Wert dNs
erreicht, um die Soll-Drehzahländerungsrate ωa' zu
erreichen, zu lang, weil der berechnete Soll-Einrückdruck
PTA beispielsweise aufgrund einer fehlerhaften
Berechnung in der Drehmomentphasensteuerung geringer ist als der
geeignete Wert. Außerdem
wird der einrückseitige
Druck PTA leicht erhöht. Dadurch ist die Drehzahländerungsrate ωS' am
Beginn des Schaltvorgangs klein.
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D.
h., wenn, wie in 7 dargestellt, die Startzeit
tST in Schritt S31 größer ist als der Sollzeit-Maximalwert
(tSoll max) und die Drehzahländerungsrate ωS' in
Schritt S33 kleiner ist als der Drehzahländerungsraten-Maximalwert ω' max, schreitet die
Routine zu Schritt S36 fort. In Schritt S36 wird die Summe aus dem
vorgegebenen Wert POFF SET und dem vorgegebenen
unteren Druckgrenzwert PS2 in der Servo-Startsteuerung mit
dem Soll-Einrückdruck PTA verglichen (PS2 +
POFF SET > PTA?). Wenn das Eingangsdrehmoment sehr gering
ist, und wenn der einrückseitige
Druck PA auf den Soll-Einrückdruck
PTA erhöht
wurde, der basierend auf dem Ein gangsdrehmoment festgelegt wird,
nachdem der vorgegebene untere Druckgrenzwert PS2 festgelegt
wurde, kann der Schaltvorgang mit dem vorgegebenen unteren Druckgrenzwert
PS2 gestartet werden, weil der vorgegebene
niedrige Druckgrenzwert PS2 höher sein
kann als der Soll-Einrückdruck
PTA. Dann werden, auch wenn der Soll-Einrückdruck
zu diesem Zeitpunkt korrigiert wird, die Sollwerte (die Sollzeit
und die Soll-Änderungsrate)
bei der nächsten
Ausführung
(Zyklus) der Steuerroutine nicht erreicht. Daher wird der vorgegebene
Wert POFF SET gesetzt.
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Daraufhin
wird, wenn die Ungleichung PS2 + POFF SET < PTA in Schritt S36 nicht erfüllt ist,
festgelegt, daß das
Eingangsdrehmoment zu groß ist,
und daß eine
lernende Korrektur bezüglich
des Soll-Einrückdrucks
PTA angewendet werden sollte, woraufhin
die lernende Korrektur ausgeführt
wird, so daß der Soll-Einrückdruck
PTA in Schritt S37 um einen vorgegebenen
Wert erhöht
wird (PTA = PTA +
dPTA), wie durch eine strichpunktierte Linie
in 6(c) dargestellt. Wenn die Ungleichung
PS2 + POFF SET > PTA in Schritt
S36 erfüllt
ist, wird festgestellt, daß das
Eingangsdrehmoment zu gering ist, wobei die Sollwerte im nächsten Zyklus
auch dann nicht erreicht werden, wenn die lernende Korrektur auf
den Soll-Einrückdruck
PTA angewandt wird, und der vorgegebene
untere Druckgrenzwert PS2 wird durch Addieren
des vorgegebenen Druck-Inkrementwertes korrigiert (PS2 = PS2 + dPS2), so daß die Sollwerte
im nächsten
Zyklus erreicht werden.
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Außerdem ist,
wie in 8 dargestellt, der Soll-Änderungsraten-Maximalwert ω' max in einer Tabelle
als Funktion des Drosselklappenöffnungsgrades
gespeichert. Der Maximalwert ω' max nimmt mit zunehmendem
Drosselklappenöffnungsgrad
zu, und der Bereich, der basierend auf der ersten Füllzeit tSA in der Servo-Startsteuerung gesteuert
werden kann, wird größer.
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Dadurch
wird, wenn die Startzeit länger
ist als die vorgegebene Zeitdauer, ein geeignetes Steuerungsschema
basierend z. B. auf der Drehzahländerungsrate ωS' am
Beginn der Drehzahländerung der
Eingangswelle ausgewählt,
und die lernende Korrektur wird so ausgeführt, daß die Startzeit geeignet bleibt.