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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine
elektromagnetische Kupplung für ein automatisches Getriebe eines
Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des einzigen Anspruchs.
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Ein Fahrzeug, das mit einem stufenlos verstellbaren Riemengetriebe mit
einer elektromagnetischen Kupplung versehen ist, ist in der
gattungsgleichen EP-A-151 038 offenbart. Die elektromagnetische Kupplung des
Getriebes wird von einem Steuersystem gesteuert, um verschiedene
Betriebszustände als Zustandsarten, wie den Anfahrzustand eines
Kraftfahrzeuges, Rücksetzzustand, Schleifzustand und
Kupplungseinrastzustand, zu ermöglichen. Eine der Betriebsarten wird entsprechend einer
Stellung eines Wählhebels und den Fahrbedingungen ausgewählt, um die
elektromagnetische Kupplung zu steuern.
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Ein anderer Stand der Technik, wie die GB-A-2156454 offenbart
verschiedene Steuersysteme, die Übergangszustandsarten für verschiedene
Übergangszustände vorsehen. Die Übergangszustände umfassen Zustände
beim Wechsel von Bereichen, zum Beispiel bei Wechseln von einem
Leerlaufbereich (N-Bereich) oder Parkbereich (P-Bereich) in einen
Fahrbereich (D-Bereich), einen Fahrbereich bei schnellaufendem Motor (Ds-
Bereich) oder einen Rückwärtsfahrbereich (R-Bereich), vom D-Bereich in
den Ds-Bereich, und beim Wechsel von Zuständen, zum Beispiel Wechsel
vom Anfahrzustand in den Einrastzustand. Desweiteren kann die
Übergangszustandsart Vorgänge, wie zum Beispiel das Loslassen oder
Niederdrücken eines Gaspedals im Anfahr- oder Einrastzustand, umfassen. In
der Übergangszustandsart wird das Kupplungsdrehmoment zeitweise
herabgesetzt, um das Rutschen der Kupplung zu bewirken und ein Rucken
während des Wechselvorganges zu verhindern. Das Kupplungsdrehmoment
wird anschließend allmählich erhöht. In einer anderen Offenbarung wird
das Kupplungsdrehmoment zeitlich entsprechend einer besonderen
Charakteristik variiert . .
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Der Grad der Einrückung der Kupplung während der Fahrt des Fahrzeuges
hängt jedoch nicht nur von dem Kupplungsdrehmoment ab, sondern auch
von dem Verhältnis zwischen dem Motordrehmoment und dem Lastdrehmoment
auf die Kupplungsabtriebswelle, das vom Fahrwiderstand des Fahrzeuges
abhängt. Somit ist es schwierig, das Rutschen der Kupplung bei einem
optimalen Grad nur durch Steuern des Kupplungsdrehmomentes zu
bewirken. Folglich verbleiben beim bekannten Stand der Technik
Fahrzustandsbereiche, in denen das Kupplungsdrehmoment nicht die gewünschten
Einrückgrade bereitstellt.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein
Steuersystem für eine Kupplung zu schaffen, bei dem das Kupplungsdrehmoment
entsprechend dem Einrückgrad gesteuert wird, um eine optimale
Übergangszustandscharakteristik zu erhalten.
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Erfindungsgemäß wird ein System zur Steuerung der Kupplung eines
Kraftfahrzeuges entsprechend den im einzigen Anspruch aufgeführten
Merkmalen vorgesehen.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand eines
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuersystems einer
elektromagnetischen Kupplung für ein Kraftfahrzeug ist;
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Die Fig. 2a und 2b ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen
Steuereinheit
zeigen;
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Fig. 3 ein Schaubild ist, das Bereiche verschiedener Betriebszustände
zeigt;
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Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Systems zeigt;
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Fig. 5 ein Schaubild ist, das die Kurven der Kupplungseinrastgrade
zeigt.
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Gemäß Fig. 1 ist eine Kurbelwelle 10 eines Motors 1 funktionell mit
einer Elektromagnetpulverkupplung 2 verbunden, um die Leistung des
Motors 1 durch einen Gangwähler 3 auf ein stufenlos verstellbares
automatisches Riemengetriebe 4 zu übertragen. Die Ausgangsleistung des
automatischen Riemengetriebes 4 wird durch eine Abtriebswelle 13, ein
Paar Vorgelege 5, eine Vorgelegewelle 6 und ein Differential 7 auf die
Achsen 8 der Fahrzeugantriebsräder 9 übertragen.
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Die Elektromagnetpulverkupplung 2 umfaßt ein mit der Kurbelwelle 10
des Motors 1 verbundenes, ringförmiges Antriebsglied 2a, ein an einer
Antriebswelle 11 des Getriebes 4 befestigtes Abtriebsglied 2b und eine
in dem Abtriebsglied 2b vorgesehene Magnetisierungsspule 2c. Das
pulvrige magnetische Material ist in einem Spalt zwischen dem
Antriebsglied 2a und dem Abtriebsglied 2b vorgesehen. Wenn die
Magnetisierungsspule 2c durch den Kupplungsstrom erregt wurde, ist das
Abtriebsglied 2b magnetisiert, um einen durch das Antriebsglied 2a führenden
Magnetfluß zu erzeugen. Das Magnetpulver wird durch den Magnetfluß in
dem Spalt zusammengedrängt und das Abtriebsglied 2b mit dem
Antriebsglied 2a durch das Pulver in Eingriff gebracht. Andererseits sind das
Antriebs- und Abtriebsglied 2a und 2b voneinander getrennt, wenn der
Kupplungsstrom unterbrochen ist.
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Der Gangwähler 3 ist in dem automatischen Riemengetriebe 4 zwischen
der Antriebswelle 11 und einer Getriebehauptwelle 12 vorgesehen. Der
Gangwähler 3 ist mit einer aus Zahnrädern, Nabe und Muffe bestehenden
Synchronisiereinrichtung zur Verbindung der Antriebswelle 11 mit der
Getriebehauptwelle 12 versehen, um wahlweise eine Fahrstellung
(D-Bereich), eine Fahrstellung bei schnellaufendem Motor (Ds-Bereich) und
eine Rückwärts-fahrstellung (R-Bereich) vorzusehen.
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Das stufenlos verstellbare automatische Riemengetriebe 4 besitzt die
Getriebehauptwelle 12 und die Abtriebswelle 13, die parallel zur
Getriebehauptwelle 12 vorgesehen ist. Eine mit einem
Hydraulikzylinder 14a versehene Antriebsscheibe 14 ist an der Getriebehauptwelle 12
befestigt. Eine mit einem Hydraulikzylinder 15a versehene
Abtriebsscheibe 15 ist an der Abtriebswelle 13 befestigt. Ein Antriebsriemen
16 ist mit der Antriebsscheibe 14 und der Abtriebsscheibe 15 in
Eingriff. Die Hydraulikzylinder 14a und 15a stehen mit einer
Ölhydrauliksteuerschaltung 17 in Verbindung. Die Hydrauliksteuerschaltung 17 ist
auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die
Drosselklappenstellung reaktionsfähig, um die Menge des den Zylindern 14a und
15a zugeführten Öls zu steuern. Die Scheiben 14 und 15 werden durch
Druckkräfte der Zylinder betrieben, so daß der Laufdurchmesser des
Riemens 16 verändert wird, um das Übersetzungsverhältnis endlos zu
verändern.
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Ein elektronisches Steuersystem für die Kupplung 2 und das
automatische Riemengetriebe 4 hat einen Motordrehzahlsensor 19 und rotierende
Drehzahlsensoren 21 und 22 zum Messen der Drehzahlen der
Antriebsscheibe 14 bzw. der Abtriebsscheibe 15. Ein Starterklappenschalter 24
erzeugt ein Ausgangssignal, wenn eine Starterklappe des Motors 1
geschlossen ist und ein Klimaanlagenschalter 23 erzeugt ein
Ausgangssignal beim Betrieb einer Klimaanlage. Ein mit dem Gangwähler 3
verbundener Wählhebel 25 ist mit einem Wählhebelstellungssensor 26 zum
Erfassen der Fahrstellungen D und Ds und der Rückfahrstellung R
versehen. Ein Gaspedalschalter 28 ist zum Erfassen der Niederdrückstellung
eines Gaspedals 27 vorgesehen, außerdem ist ein
Drosselklappenstellungssensor 29 vorgesehen. Desweiteren ist ein
Abtriebsglieddrehzahlsensor
18 zum Erfassen der Drehzahl des Abtriebsgliedes 2b der
Kupplung 2 vorgesehen.
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Die Ausgangssignale der Sensoren und die Impulse der Schalter werden
einer elektronischen Steuereinheit 20 zugeführt, die ein
Kupplungsstromsteuersignal an die Kupplung 2, ein Steuersignal zum Steuern des
Übersetzungsverhältnisses (i) und ein Leitungsdrucksteuersignal an die
Steuerschaltung 17 erzeugt.
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Entsprechend den Fig. 2a und 2b, die die Steuereinheit 20 aus Fig. 1
zeigen, wird einer Einheit 30 zum Steuern der
Übersetzungsverhältnisänderungsgeschwindigkeit ein Antriebsscheibendrehzahlsignal Np des
Sensors 21, ein Abtriebsscheibendrehzahlsignal Ns des Sensors 22 und
ein Drosselklappenstellungssignal R des Sensors 29 zugeführt, um das
von einer Übersetzungsverhältnisänderungsgeschwindigkeit di/dt
abhängige Übersetzungsverhältnissteuersignal zu erzeugen. Einer
Leitungsdrucksteuereinheit 31 wird ein Motordrehzahlsignal Ne des Sensors 19,
ein Drosselklappenstellungssignal R des Sensors 29 und das aktuelle
Übersetzungsverhältnissignal i (Ns/Np) der Einheit 30 zum Steuern der
Übersetzungsverhältnisänderungsgeschwindigkeit zugeführt, um das von
einem Soll-Leitungsdruck abhängige Leitungsdrucksteuersignal zu
erzeugen. Diese Steuersignale werden der Steuerschaltung 17 zugeführt, um
das Übersetzungsverhältnis und den Leitungsdruck des Getriebes 4 zu
steuern.
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Einer Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 wird das
Motordrehzahlsignal Ne des Sensors 19 und Fahrstellungssignale des
Wählhebelstellungssensors 26 zugeführt. Wenn die Motordrehzahl Ne unterhalb von
300 U/min oder der Wählhebel 25 in einer Leerlaufstellung (N-bereich)
oder einer Parkstellung (P-Bereich) ist, erzeugt die
Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 ein Rücksetzsignal, das an eine
Ausgangssignalentscheidungseinheit 33 gegeben wird, so daß ein kleiner Rückstrom
in der Kupplung 2 fließt, um die Kupplung ganz auszurücken.
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Einer Kupplungsstromzustandsentscheidungseinheit 34 werden Signale von
der Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 und dem
Gaspedalschalter 28 sowie das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V vom
Abtriebsscheibendrehzahlsensor 22 zugeführt, um Fahrzustände, wie den Anfahrzustand
zu bestimmen und Ausgangssignale zu erzeugen. Die Ausgangssignale
werden einer Einheit 35 zum Bestimmen des Anfahrzustandes, einer Einheit
36 zum Bestimmen des Schleifzustandes und einer Einheit 37 zum
Bestimmen des Kupplungseinrastzustandes zugeführt.
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Die Einheit 35 zum Bestimmen des Anfahrzustandes bestimmt den
Kupplungsstrom der Anfahrcharakteristik, die bei normalem Start von der
Motordrehzahl Ne oder vom Schließen des Starterklappenschalters 24
oder des Klimaanlagenschalters 23 abhängt. Die Anfahrcharakteristik
wird durch Signale des Drosselklappenöffnungsgrades O, der
Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Fahrstellungen des D-Bereichs, Ds-Bereichs
und R-Bereichs korrigiert.
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Die Einheit 36 zum Bestimmen des Schleifzustandes bestimmt einen
kleinen Schleifstrom, wenn in jeder Fahrstellung das Gaspedal 27 bei einer
niedrigen Geschwindigkeit losgelassen wird, um ein Schleifdrehmoment
für die Kupplung 2 zum gleichmäßigen Anfahren des Fahrzeuges zur
Verfügung zu stellen.
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Die Einheit 37 zum Bestimmen des Kupplungseinrastzustandes bestimmt
einen Einraststrom als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V und
den Drosselklappenöffnungsgrad R in jeder Fahrstellung zum
vollständigen Einrücken der Kupplung 2. Die Ausgangssignale der Einheiten 35, 36
und 37 werden einer Ausgangssignalentscheidungseinheit 33 zugeführt,
um den Kupplungsstrom zu steuern. Ein Bereich für jeden Zustand ist in
Fig. 3 gezeigt.
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Zusätzlich ist ein Rechner 38 für den Kupplungseinrückgrad in der
Steuereinheit 20 für Übergangszustandsarten vorgesehen. In dem Rechner
38 für den Kupplungseinrückgrad, dem die Motordrehzahl Ne und eine
Abtriebsglieddrehzahl Nc des Sensors 18 zugeführt wird, wird die
Berechnung der Einrückgrades E durch E = Nc/Ne vorgenommen. Wenn E = 1
ist, ist die Kupplung eingerückt. Wenn der Grad E kleiner ist als 1
(E < 1), das bedeutet, daß die Motordrehzahl Ne schneller ist als die
Abtriebsglieddrehzahl Nc (Ne > Nc), rutscht die Kupplung. Auf der
anderen Seite ist die Motordrehzahl Ne kleiner als die
Abtriebsglieddrehzahl Nc (Ne < Nc), wenn der Grad E größer als 1 ist (E > 1), was
bedeutet, daß das Drehmoment von den Rädern des Fahrzeuges auf den
Motor übertragen wird. Somit ist die Kupplung auch im Rutschzustand.
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Das Ausgangssignal der Kupplungsstromzustandsentscheidungseinheit 34,
die Signale Nc, R, D, Ds und R werden einer
Rutschzustandsstrombestimmungseinheit 39 zugeführt, die wirksam ist, um den Übergangszustand,
in dem das Fahrzeug ist, festzustellen. Der
Rutschzustandsstrombestimmungseinheit 39 wird außerdem das Einrückgradsignal E zugeführt. Die
Rutschzustandsstrombestimmungseinheit 39 hat eine Ner-R-Tabelle, die
die von dem Drosselklappenstellungssignal R beim Ausrücken der
Kupplung abhängigen Werte der Motordrehzahl Ner speichert. Ein
Soll-Einrückgrad Eo wird eingestellt, um ein optimales Rutschen der Kupplung
entsprechend der einzelnen Übergangszustandart, der abgelaufenen Zeit
nach dem Beginn des Übergangszustandes und den Fahrbedingungen
vorzusehen. Die Rutschzustandsstrombestimmungseinheit 39 bestimmt einen
entsprechenden Kupplungsstrom, so daß der Ist-Einrückgrad E mit dem
Soll-Einrückgrad Eo übereinstimmt.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des Steuersystems beschrieben. Beim
Anfahren des Fahrzeuges wird die Anfahrzustandsbestimmungseinheit 35
ausgewählt, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, während der
Wählhebel 25 im D-Bereich positioniert ist. Folglich steigt das
Kupplungsdrehmoment mit dem Kupplungsstrom entsprechend der Motordrehzahl an.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Kupplungseinrastgeschwindigkeit
V&sub4; erreicht, dargestellt in fig. 3, wird die Einheit 37 zum Bestimmen
des Einrastzustandes ausgewählt, um die Kupplung einzurasten.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in Fig. 4 die
Arbeitsweise des Steuersystems in der Übergangszustandsart
beschrieben, wenn die Stellung des Wählhebels 25 vom D-Bereich in den
Ds-Bereich umgestellt wird, während die Kupplung eingerastet ist.
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Beim Umstellen vom D-Bereich in den Ds-Bereich wird der Rutschzustand
ausgewählt. Die Übergangszustandsart vom D-Bereich zum Ds-Bereich wird
in der Rutschzustandsstrombestimmungseinheit 39 festgestellt. Die
Motordrehzahl Ner bei der Drosselklappenstellung R beim Ausrücken der
Kupplung wird von der Ner-R-Tabelle abgeleitet. Wenn Ner größer ist
als die Abtriebsglieddrehzahl Nc (Ner > Nc), wird der Soll-Einrückgrad
Eo gemäß der durchgehenden Linie in Fig. 5 eingestellt. Der
Solleinrückgrad Eo sinkt nämlich auf 0.7. Der Soll-Einrückgrad Eo für den
festgestellten Übergangszustand wird eingestellt, um das Rutschen der
Kupplung vorübergehend zu erhöhen, um den Stoß aufzunehmen, der
auftritt, wenn die Leistung des Motors im Ds-Bereich plötzlich ansteigt,
und das Rutschen allmählich zu verringern, bis die Kupplung wieder
eingerastet ist.
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Der Ist-Einrückgrad E wird mit dem Soll-Einrückgrad Eo verglichen. Das
Programm wird abgebrochen, wenn E gleich Eo ist. Wenn der Ist-Grad E
größer ist als der Soll-Grad Eo, wird der Kupplungsstrom Ic reduziert,
um das Rutschen zu vergrößern. Wenn der Ist-Grad E kleiner ist als der
Soll-Grad Eo, wird der Kupplungsstrom Ic erhöht, um das Rutschen zu
verringern. Somit verändert sich das Einrücken der Kupplung 2
entsprechend dem Soll-Einrückgrad Eo.
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Wenn Ner kleiner ist als Nc (Ner < Nc), wird der Soll-Einrückgrad Eo
gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 5 eingestellt. Der Ist-Grad E
wird verglichen, um den Kupplungsstrom Ic zu erhöhen oder zu
reduzieren, wie es im vorgenannten Beispiel beschrieben wurde.
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Es ist verständlich, daß die Kupplung in einer gleichen Art und Weise
in anderen Übergangszustandsarten gesteuert wird.
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Auf diese Weise wird das Kupplungsdrehmoment in den
Übergangszustandsarten entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung durch
Verändern des Einrückgrades der Kupplung gesteuert. Folglich wird die
Kupplung mit einer entsprechenden Rutschcharakteristik bei jeder
Fahrbedingung gesteuert, wobei übermäßiges oder unzureichendes Rutschen
vermieden wird. Somit wird ein Stoß wirksam gedämpft oder ganz
verhindert.