DE3785880T2

DE3785880T2 - Steuersystem einer elektromagnetischen fahrzeugkupplung.

Info

Publication number: DE3785880T2
Application number: DE8787303099T
Authority: DE
Inventors: Hiroya Ohkumo; Ryuzo Sakakiyama
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2007-04-10
Also published as: EP0241289A2; EP0241289B1; DE3785880D1; EP0241289A3; US4834226A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine elektromagnetische Kupplung für ein automatisches Getriebe eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Fahrzeug, das mit einem stufenlos verstellbaren Riemengetriebe mit solch einem Steuersystem einer elektromagnetischen Kupplung versehen ist, ist in der EP-A-151038 offenbart. Die elektromagnetische Kupplung des Getriebes wird von einem Steuersystem gesteuert, um verschiedene Betriebszustände für das Kupplungsdrehmoment (Kupplungsstrom) vorzusehen. Einer der Betriebszustände wird entsprechend einer Stellung eines Wählhebels und den Fahrbedingungen des Fahrzeugs ausgewählt, um die elektromagnetische Kupplung zu steuern.
Beim Starten des Fahrzeugs wird das Kupplungsdrehmoment im Verhältnis zu der Motordrehzahl oder dem Öffnungsgrad einer Drosselklappe des Motors erhöht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, wird die Kupplung durch einen Einraststrom vollständig eingerückt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter eine vorbestimmte Geschwindigkeit absinkt, wird die Kupplung ausgerückt, um das Abwürgen des Motors zu verhindern. Im allgemeinen wird die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Zählen von zur Geschwindigkeit proportionalen Impulsen bestimmt.
Auf der anderen Seite wird die Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit sehr groß, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit durch plötzliches kräftiges Niederdrücken des Bremspedals verlangsamt wird. Wenn das Fahrzeug abgebremst wurde, wird die Impulstrennung im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit lang. Die Folge ist eine Verzögerung in der Bestimmung der vorbestimmten Geschwindigkeit zum Ausrücken der Kupplung.
Auf diese Weise wird das Ausrücken der Kupplung verzögert mit der Folge des Absinkens der Motordrehzahl oder des Abwürgens des Motors aufgrund der Überlastung des Motors. Insbesondere auf einer verschneiten Straße sind die Räder für schnelles Blockieren durch das Bremsen anfällig, was das Ausrücken der Kupplung verzögert.
Um das Problem zu lösen, kann es vorteilhaft sein, die vorbestirninte Geschwindigkeit zum Ausrücken der Kupplung auf einem hohen Niveau festzusetzen. In solch einem System ist jedoch die Motorbremswirkung reduziert, weil die Kupplung bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ausgerückt ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Steuersystem zu schaffen, das so arbeitet, daß das Absingen der Motordrehzahl während der schnellen Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit vermieden wird, während eine ausreichende Motorbremswirkung aufrechterhalten wird.
Erfindungsgemäß wurde ein Steuersystem zur Steuerung einer elektromagnetischen Fahrzeugkupplung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung für ein Kraftfahrzeug ist;
Fig. 2a und 2b ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinheit zeigen;
Fig. 3 ein Schaubild ist, das Bereiche verschiedener Betriebszustände zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Hauptteiles des erfindungsgemäßen Systems ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Systems zeigt;
Fig. 6 ein Schaubild ist, das Bereiche verschiedener Betriebszustände für eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Hauptteiles des Systems der Ausführungsform ist;
Fig. 8 ein Flußdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Systems zeigt.
Gemäß Fig. 1 ist eine Kurbelwelle 10 eines Motors 1 funktionell mit einer elektromagnetischen Magnetpulverkupplung 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.
Die elektromagnetische Magnetpulverkupplung 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 Magnetpulver ist in einer Spalte 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. Der Gangwähler 3 ist in dem 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) und eine Rückwärts-Fahrstellung (R-Bereich) vorzusehen.
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 veränderlich ist, um das Übersetzungsverhältnis stufenlos zu verändern.
Ein elektronisches Steuersystem für die Kupplung 2 und das 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 einer Fahrstellung D und einer Rückfahrstellung R versehen. Ein Gaspedalschalter 28 ist zum Erfassen der Niederdrückstellung eines Gaspedals 27 vorgesehen, außerdem ist ein Drosselklappenstellungssensor 29 vorgesehen. Die Ausgangssignale der Sensoren und die Impulse der Schalter werden in einer elektronischen Steuereinheit 20 verwendet, die ein Kupplungsstromsteuersignal an die Kupplung 2, ein Steuersignal zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses (i) und ein Leitungsdrucksteuersignal an die Steuerschaltung 17 erzeugt.
Entsprechend den Fig. 2a und 2b, die die Steuereinheit 20 aus Fig. 1 zeigen, wird einer Einheit 30 zum Steuern der Übersetzungsverhältnis-Drehzahländerung ein Antriebsscheibendrehzahlsignal Np des Sensors 21, ein Abtriebsscheibendrehzahlsignal Ns des Sensors 22 und ein Drosselklappenstellungssignal des Sensors 29 zugeführt, um ein von einer erwünschten Übersetzungverhältnis-Drehzahländerung di/dt abhängiges Übersetzungsverhältnissteuersignal zu erzeugen. Einer Leitungsdrucksteuereinheit 31 wird ein Motordrehzahlsignal Ne des Sensors 19, ein Drosselklappenstellungssignal des Sensors 29 und das aktuelle Übersetzungs-Drehzahl-Verhältnissignal i (Ns/Np) der Einheit 30 zum Steuern der Übersetzungsverhältnis-Drehzahländerung zugeführt, um das von einem erwünschten Leitungsdruck abhängige Leitungsdrucksteuersignal zu erzeugen. Diese Steuersignale werden der Steuerschaltung 17 zugeführt, um das Übersetzungsverhältnis und den Leitungsdruck des Getriebes 4 zu steuern.
Einer Rücksetzzustandsentscheidungseinheit 32 wird das Motordrehzahlsignal Ne des Sensors 19 und das Fahrstellungssignal des Wählhebelstellungssensors 26 zugeführt. Wenn die Motordrehzahl Ne unterhalb von 300 U/min oder der Wählhebel 25 in einer Neutralstellung (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.
Einer Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand 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 Schleppzustandes und einer Einheit 37 zum Bestimmen des Kupplungseinrastzustandes zugeführt.
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 der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Fahrstellung des D-Bereichs und R-Bereichs korrigiert.
Die Einheit 36 zum Bestimmen des Schleppzustandes bestimmt einen kleinen Schleppstrom, wenn in jeder Fahrstellung das Gaspedal 27 bei einer niedrigen Geschwindigkeit losgelassen wird, um ein Schleppdrehmoment für die Kupplung 2 zum gleichmäßigen Anfahren des Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen.
Die Einheit 37 zum Bestimmen des Kupplungseinrastzustandes bestimmt einen Einraststrom als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Drosselklappenöffnungsgrad 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. Ausgangssignale des Drosselklappenstellungssensors 29 und des Gaspedalschalters 28 werden einer Einheit 38 zum Bestimmen des Drosselklappenöffnungsgrades zugeführt, um ein Stellglied 39 in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen beiden Signalen zu betätigen. Auf diese Weise wird der Öffnungsgrad einer Drosselklappe bestimmt. Entsprechend Fig. 4 hat die Einheit 37 zum Bestimmen des Kupplungseinrastzustandes eine Einheit 40 zum Ermitteln des Betrages der Bremsverzögerung, der das Motordrehzahlsignal Ne zugeführt wird, um eine Berechnung des Betrages der Bremsverzögerung G, gegeben durch -dNe/dt, durchzuführen. Der Betrag der Bremsverzögerung G wird mit einer vorbestimmten Bezugsbremsverzögerung G1 verglichen. Wenn der Betrag der Bremsverzögerung G größer oder gleich der vorbestimmten Bremsverzögerung G1 (G ≥ G1) ist, erzeugt die Einheit 40 ein Ausgangssignal, das einer Entscheidungseinheit 42 über die Schnellabbremsung zugeführt wird. Um eine untere Grenze für die Motordrehzahl zum Ausrücken der Kupplung festzusetzen, ist weiterhin ein Meßwertaufnehmer 41 für die Motordrehzahl vorgesehen. Dem Meßwertaufnehmer 41 wird das Motordrehzahlsignal Ne zugeführt und er erzeugt ein unteres Grenzsignal, wenn die Motordrehzahl auf oder unter eine vorbestimmte Motordrehzahl n1 absinkt, die höher als eine Leerlaufdrehzahl nId ist. Das untere Grenzsignal wird der Entscheidungseinheit 42 über die Schnellabbremsung zugeführt. Als Reaktion auf beide Ausgangssignale erzeugt die Entscheidungseinheit 42 über die Schnellabbremsung ein Schnellabbremssignal.
Die Einheit 37 zum Bestimmen des Kupplungseinrastzustandes ist weiterhin mit einer Entscheidungseinheit 37a über den Kupplungseinrastzustandsstrom versehen, der Signale des Drosselklappenöffnungsgrades , der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Fahrstellung im R-Bereich und D-Bereich und Ausgangssignale der Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand zugeführt werden. Zum Bestimmen verschiedener Ströme infolge der Eingangssignale von den Einheiten 42 und 37a ist eine Stromeinstelleinheit 37b vorgesehen, um ein Stromsignal IL zu erzeugen, das einer Ausgangssignaleinheit 37c zugeführt wird.
Die Arbeitsweise des Systems wird im folgenden beschrieben.
Während der normalen Abbremsung im Fahrbereich D wird der Kupplungseinraststromzustand bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit V4, die in der Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand gesetzt wurde, in den Schleppzustand gewandelt. Der Kupplungsstrom wird Null, um die Kupplung 2 auszurücken.
Bei der schnellen Abbremsung erzeugt die Entscheidungseinheit 42 über die Schnellabbremsung das Schnellabbremssignal in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen der Einheiten 40 und 41.
Fig. 5 zeigt eine Unterbrechungsroutine an der Einheit 40 zum Ermitteln des Betrages der Bremsverzögerung und dem Meßwertaufnehmer 41 für die Motordrehzahl. Die Bremsverzögerung G ist durch Subtrahieren einer Motordrehzahl Ne2 beim gegenwärtigen Programm von einer Drehzahl Ne1 des letzten Programmes gegeben. Die momentane Motordrehzahl Ne2 wird in einem Speicher für das nächste Programm gespeichert. Wenn die Abbremsung G größer als die vorbestimmte Bezugsgröße der Bremsverzögerung G1 und eine Motordrehzahl Ne niedriger als die gesetzte Drehzahl n1 ist, wird die Entscheidung der schnellen Abbremsung getroffen.
Das daraus resultierende Signal der Einheit 42 wird der Einheit 37b zum Bestimmen des Einraststromes zugeführt, der Einraststrom wird durch das Signal der Einheit 42 unterbrochen, um die Kupplung 2 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V4 auszurücken. Auf diese Weise wird dem Reduzieren der Motordrehzahl vorgebeugt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter V3 absinkt, wird der Absperrzustand der Kupplung in den Schleppzustand überführt, um das Ausrücken der Kupplung beizubehalten. Damit wird der Kupplung 2 ein Schleppdrehmoment zur Verfügung gestellt. Wenn das Gaspedal niedergedrückt ist, wird der Zustand der Kupplung in den Startzustand überführt.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausgestaltung wird ein Auskuppelvorgang in der Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand gesteuert.
Entsprechend Fig. 7 wird einer Einheit 45 zum Ermitteln des Betrages der Bremsverzögerung das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V vom Abtriebsscheibendrehzahlsensor 22 (Fig. 2) zugeführt, der eine Bremsverzögerung G (G = - dv/dt) berechnet. Der Betrag der Bremsverzögerungung G wird einer Entscheidungseinheit 46 über die Schnellabbremsung zugeführt und mit einer vorbestimmten Bremsverzögerung G1 verglichen. Die Schnellabbremsung wird entschieden, wenn die Bremsverzögerung G größer oder gleich der vorbestimmten Bremsverzögerung G1 (G ≥ G1) ist. Einer Einheit 47 zum Bestimmen der Kupplungsausrückfahrzeuggeschwindigkeit wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V zugeführt, um eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V5 vorzusehen, die höher ist als die normale Auskuppelgeschwindigkeit V4. Das Ausgangssignal der Einheit 47 wird der Entscheidungseinheit 46 über die Schnellabbremsung zugeführt. Bei schneller Abbremsung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V5 von der Einheit 46 an die Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand übertragen, um so den Kupplungsstrom bei der Geschwindigkeit zu unterbrechen. Als Reaktion auf das Ausgangssignal der Einheit 34 wird der Einrastzustand der Kupplung in den Schleppzustand überführt, um den Kupplungsstrom zu unterbrechen.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist im Betriebsfall der Betrag der Bremsverzögerung G durch Subtrahieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V2 im gegenwärtigen Programm von der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 im vorangegangenen Programm gegeben. Die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit V2 wird in einem Speicher für das nächste Programm gespeichert. Wenn die Betrag G der Bremsverzögerung größer als die Bezugsbremsverzögerung G1 ist, erzeugt die Einheit 46 das Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird der Entscheidungseinheit 34 über den Kupplungsstromzustand zugeführt, so daß, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 6 dargestellt ist, der Kupplungsstrom bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V5 unterbrochen wird, um die Kupplung 2 auszurücken.

Claims

1. System zum Steuern des Stromes in einer elektromagnetischen Kupplung für ein Fahrzeug von der Art, bei dem die Kupplung bei niedrigen Motordrehzahlen oder Fahrzeuggeschwindigkeiten automatisch ausgerückt wird, einschließlich eines Mittels zum Erzeugen eines Motordrehzahl- oder Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines Mittels zum Setzen eines ersten Niveaus einer Motordrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dem die Kupplung ausgerückt wird, wenn der Motor oder das Fahrzeug abbremst, gekennzeichnet durch, ein Mittel zum Setzen eines zweiten, höheren Niveaus, bei dem die Kupplung aufgrund einer schnellen Abbremsung, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, ausgerückt wird,

durch eine Einheit (40) zum Ermitteln des Betrages der Bremsverzögerung, der das Geschwindigkeitssignal zugeführt wird, um eine Bremsverzögerung von einem vorhergehenden Wert des Geschwindigkeitssignals und einem aktuellen Wert des Geschwindigkeitssignals zu berechnen, und durch ein Mittel (42, 46) zum Bestimmen einer Motor- oder Fahrzeugbremsverzögerung, die größer als der vorbestimmte Wert ist und zum Erzeugen eines Schnellabbremssignals,

wobei das auf das Schnellabbremssignal ansprechende Mittel (37b) zum Steuern des Kupplungsstromes so angeordnet ist, daß die Kupplung auf dem zweiten Niveau aufgrund der schnellen Abbremsung ausgerückt wird.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das erste Niveau die Leerlaufdrehzahl des Motors ist.