DE4333512A1 - Four-speed automatic gearbox control appts. with planet wheel sensor - achieves precise control by processing of measured speed variations for adjustment of hydraulic actuator pressures - Google Patents

Four-speed automatic gearbox control appts. with planet wheel sensor - achieves precise control by processing of measured speed variations for adjustment of hydraulic actuator pressures

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Abstract

Power from the engine (1) is transmitted by the torque converter (2) and gearbox (3) to a differential (4) with driving shafts (5,6). The planetary gear (7) incorporates an annular wheel (8), a planet wheel (9) and small and large sun wheels (10,11) with hydraulic actuators (B1,B2,K1-K3). Variations in speed of the planet wheel are measured (17) by comparison with readings of an output shaft tachometer (18). Hydraulic pressure is slowly reduced (15) until a predetermined speed difference is detected and can be corrected by stepwise pressure increments. ADVANTAGE - Shifts between individual gear ratios can be made with max. exactitude maintained throughout lifetime of gearbox.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein automati­ sches Schaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control device for an automati cal manual transmission according to the preamble of claim 1.

Von gattungsgemäßen Steuereinrichtungen beeinflußte Schaltgetrie­ be sind allgemein bekannt. Üblicherweise wird bei diesen die Mo­ torleistung hydraulisch über einen Wandler auf die Getriebeein­ gangsseite übertragen. Dadurch unterscheiden sich Motor- und Ge­ triebedrehzahl je nach Last und Fahrwiderstand entsprechend dem Wandlerkennfeld. Steuert man die einzelnen Parameter für eine Schaltung abhängig von der Motordrehzahl, kommt es daher zu Schwierigkeiten bei der Beurteilung des Schaltungsablaufes im Ge­ triebe.Switching gear influenced by generic control devices be well known. Usually the Mo gate power hydraulically via a converter on the gearbox transmission side. This differentiates engine and Ge drive speed depending on the load and driving resistance according to the Converter map. If you control the individual parameters for a Switching depending on the engine speed, it therefore occurs Difficulties in assessing the circuit sequence in Ge drives.

Beim Gangwechsel in automatischen Getrieben kommt es während des Gangwechsels zu Momentenschwankungen, die den Schaltkomfort stark beeinflussen. Verursacht werden diese Momentenschwankungen unter anderem durch die Motordrehzahländerung (Gangsprung) und das Ge­ samtträgheitsmoment auf der Getriebeeingangsseite.When changing gears in automatic transmissions, it occurs during the Gear changes to torque fluctuations, which make shifting comfort strong influence. These torque fluctuations are caused under other by changing the engine speed (gear jump) and the Ge total moment of inertia on the transmission input side.

Die DE-OS 23 33 099 (B60K 41/00) offenbart eine Steuereinrich­ tung, die mittels eines Sensors den Drehzustand eines bei einem Gangwechsel beteiligten Getriebegliedes abtastet. Auf der Basis der Signale dieses Sensors wird in einer dort näher beschriebenen Weise von der Steuereinrichtung der auf die Schaltglieder wirken­ de Betätigungsdruck eingestellt, um eine bestimmte Schaltgenauig­ keit zu erzielen. Der das Getriebe antreibende Motor wird jedoch nicht von der Steuereinrichtung zum Zwecke eines verbesserten Gangwechsels gezielt beeinflußt.DE-OS 23 33 099 (B60K 41/00) discloses a control device device, which uses a sensor to determine the rotational state of a Gear change involved scanning gear link. On the base the signals from this sensor are described in more detail there Way of the control device that act on the switching elements de actuation pressure set to a certain switching accuracy  to achieve. However, the motor driving the transmission becomes not by the controller for the purpose of improved Gear change specifically influenced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Steuer­ einrichtungen so weiterzubilden, daß Umschaltungen zwischen den einzelnen Getriebegängen möglichst exakt und über die Lebensdauer gleichbleibend gesteuert werden können.The invention has for its object generic tax to further develop facilities so that switching between the individual gears as precisely as possible and over the life can be controlled consistently.

Erfindungsgemäß wird also dem Planetenrad des Planetengetriebes vorzugsweise nach Art eines Drehzahlsensors ein erstes Meßmittel zugeordnet, dessen Signale dem Steuergerät zur Beeinflussung der Druckbeaufschlagung der Schaltglieder zugeführt werden. Besonders vorteilhaft ist diese Maßnahme für Viergang-Automatikgetriebe, bei denen das Zusammenspiel der auf das Planetengetriebe einwir­ kenden Schaltglieder so gewählt ist, daß der Planetensteg nur im ersten Gang ruht und in den Gängen 2 bis 4 mitläuft. Dadurch ist es möglich, praktisch in weiten Bereichen des Fahrbetriebes die Leistungsaufnahme des Schaltgetriebes zu verringern. Dies ge­ schieht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die von dem ersten Meßmittel erfaßte Stegdrehzahl mit einer von einem zweiten Meßmittel erfaßten Getriebeabtriebsdrehzahl verglichen wird. Bei vollständig aktivierten Schaltgliedern in dem jeweils eingelegten Getriebegang ist die Differenz zwischen Planetenrad­ drehzahl (multipliziert mit einem entsprechenden Übersetzungsver­ hältnis) und der Abtriebsdrehzahl gleich 0. Beim Vorliegen einer so definierten Drehzahlgleichheit kann dann der Öldruck in den Schaltgliedern vom Steuergerät soweit abgesenkt werden, bis eine vorgegebenen Drehzahldifferenz erkannt wird. Beim Vorliegen einer solchen Drehzahldifferenz kann nun entschieden werden, ob die Drehzahldifferenz wieder beseitigt oder eine konstante Drehzahl­ differenz beibehalten werden soll. Die letztere Betriebsweise würde also einen begrenzten Schlupf in dem jeweiligen Schaltglied zulassen, so daß dieses wie ein mechanischer Tiefpaßfilter für Torsionsschwingungen im Antriebsstrang wirkt.According to the invention, a first measuring means is therefore assigned to the planet gear of the planetary gear, preferably in the manner of a speed sensor, the signals of which are fed to the control device for influencing the pressurization of the switching elements. This measure is particularly advantageous for four-speed automatic transmissions, in which the interaction of the switching elements acting on the planetary gear is selected such that the planetary land rests only in first gear and runs in gears 2 to 4 . This makes it possible to reduce the power consumption of the manual transmission practically in wide areas of driving. This happens ge according to a development of the invention in that the land speed detected by the first measuring means is compared with a transmission output speed detected by a second measuring means. When the shift elements are fully activated in the gearbox engaged, the difference between the planetary gear speed (multiplied by a corresponding gear ratio) and the output speed is 0. If the speed is equal, the oil pressure in the shift elements can be reduced by the control unit until one predetermined speed difference is detected. In the presence of such a speed difference, it can now be decided whether the speed difference should be eliminated again or a constant speed difference should be maintained. The latter mode of operation would therefore allow a limited slip in the respective switching element, so that it acts like a mechanical low-pass filter for torsional vibrations in the drive train.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtA particularly advantageous embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines automatischen Vierganggetriebes und Fig. 1 shows a schematic representation of the structure of an automatic four-speed transmission and

Fig. 2 ein Diagramm, in dem verschiedene Drehzahlen von Motor und Getriebe über der Zeit aufgetragen sind. Fig. 2 is a diagram in which different speeds of engine and transmission are plotted over time.

Man erkennt in Fig. 1 einen Motor 1, der über einem Wandler 2, ein hier insgesamt mit 3 bezeichnetes Vierganggetriebe und ein Differential 4 mit Antriebswellen 5 und 6 verbunden ist. Ein we­ sentlicher Bestandteil des automatischen Vierganggetriebes 3 ist ein Planetengetriebe 7, das hier ein Ringrad 8, ein Planetenrad 9, ein kleines Sonnenrad 10 und ein großes Sonnenrad 11 umfaßt. Diese zuvor genannten Komponenten des Planetengetriebes 7 sind über hydraulisch betätigbare Schaltglieder schaltbar, die hier mit B1, B2, K1, K2 und K3 bezeichnet sind. Mit F ist ein Freilauf bezeichnet, über den das Planetenrad 9 an dem hier nicht weiter bezifferten Gehäuse des Vierganggetriebes 3 abstützbar ist. Vom Planetengetriebe 7 wird die Antriebsleistung des Motors 1 über eine Übersetzungsstufe 12 auf eine Nebenwelle 13 übertragen, die ihrerseits mittels eines Kegelrades 14 mit dem Differential 4 verbunden ist. Sowohl der Motor 1 als auch die oben näher be­ zeichneten Schaltglieder des Vierganggetriebes 3 werden gesteuert von einem Steuergerät 15, welches seinerseits Signale von einem Motordrehzahlsensor 16, einem Planetenradsensor 17, und einem Ab­ triebsdrehzahlsensor 18 empfängt.It can be seen in Fig. 1 has a motor 1 which via a converter 2, a whole is connected here with 3 designated four-speed gearbox and a differential 4 with drive shafts 5 and 6. An essential part of the automatic four-speed transmission 3 is a planetary gear 7 , which here comprises a ring gear 8 , a planet gear 9 , a small sun gear 10 and a large sun gear 11 . These aforementioned components of the planetary gear 7 can be switched via hydraulically actuated switching elements, which are designated B1, B2, K1, K2 and K3 here. F designates a freewheel, via which the planet gear 9 can be supported on the housing of the four-speed transmission 3, which is not further numbered here. The drive power of the motor 1 is transmitted from the planetary gear 7 via a transmission stage 12 to an auxiliary shaft 13 , which in turn is connected to the differential 4 by means of a bevel gear 14 . Both the engine 1 and the above-described switching elements of the four-speed transmission 3 are controlled by a control unit 15 , which in turn receives signals from an engine speed sensor 16 , a planetary gear sensor 17 , and an output speed sensor 18 .

Mit der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration für das Viergang­ getriebe 3 ergeben sich für das große Sonnenrad 11 und das Plane­ tenrad 9 die in Fig. 2 dargestellten Drehzahlverläufe. Dabei sind dort mit I, II und III die zeitlichen Übergangsbereiche wäh­ rend einer Schaltung bezeichnet. Folgende Drehzahlverläufe sind in der Fig. 2 dargestellt:
n1 - Drehzahl des Motors 1
n9 - Drehzahl des Planetenrades 9
n11 - Drehzahl des großen Sonnenrades 11
n12 - Abtriebsdrehzahl an der Übersetzungsstufe 12.With the configuration shown in Fig. 1 for the four-speed gear 3 result for the large sun gear 11 and the tarpaulin 9 the speed curves shown in Fig. 2. I, II and III are used to denote the time transitional areas during a circuit. The following speed curves are shown in FIG. 2:
n 1 - engine speed 1
n 9 - speed of the planet gear 9
n 11 - speed of the large sun gear 11
n 12 - output speed at gear ratio 12 .

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß das Planetenrad 7 im ersten Gang ruht und in den Gängen 2 bis 4 umläuft. Da aber auch im Über­ gangsbereich I, also während einer Schaltung vom ersten in den zweiten Gang, das Planetenrad 9 bewegt wird, kann von dem Steuer­ gerät 15 auf der Basis der von dem Planetenradsensor 17 geliefer­ ten Signale die Schaltung vom ersten in den zweiten Gang beein­ flußt werden. Durch eine Auswertung des Drehzahlgradienten in den Übergangsbereichen, wie dies beispielsweise für den Bereich II dargestellt ist, kann dann die Antriebsleistung des Motors 1 zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Schaltqualität beeinflußt werden.From Fig. 2 it is clear that the planet gear 7 is in first gear and rotates in gears 2 to 4 . Since, however, in the transition region I, that is, during a circuit from the first to second gear, the pinion 9 is moved, can be by the control unit 15 on the basis of the geliefer of the Planetenradsensor 17 th signals, the circuit from the first to the second gear to be influenced. By evaluating the speed gradient in the transition areas, as is shown, for example, for area II, the drive power of the engine 1 can then be influenced in order to ensure a constant shift quality.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Planetenradsensors 17 eröffnet für den Betrieb des Vierganggetriebes 3 in den Gängen 2 bis 4 die Möglichkeit, die Leistungsaufnahme des Getriebes zu verringern.The arrangement of the planetary gear sensor 17 according to the invention opens the possibility for the operation of the four-speed transmission 3 in the gears 2 to 4 to reduce the power consumption of the transmission.

Bei herkömmlichen Automatikgetrieben, die Bestandteil eines Kraftfahrzeuges sind, wird in der Regel der Betriebsdruck im Hy­ drauliksystem für die oben bezeichneten Schaltglieder so hoch eingestellt, daß während der normalen Marschfahrt kein nennens­ werter Schlupf auftritt. Dementsprechend sind hohe Drücke einzu­ stellen, was aber den Gesamtwirkungsgrad eines automatischen Ge­ triebes verringert. Mit dem Planetenradsensor 17 können gemäß der Erfindung allerdings die Betätigungsdrücke in den Schaltgliedern auf einem minimalen Druckniveau gehalten werden, dessen Höhe ge­ rade zur Übertragung des aktuell erforderlichen Drehmoments aus­ reicht. Zu diesem Zweck werden die Signale des Planetenradsensors 17 und des Abtriebsdrehzahlsensors 18 miteinander verglichen. Wenn die Schaltglieder in dem jeweiligen Getriebegang vollständig geschlossen sind, ist das Produkt aus Planetenraddrehzahl und dem entsprechenden Übersetzungsverhältnis in dieser Planetenradstufe gleich der durch den Abtriebsdrehzahlsensor 18 gemessenen Dreh­ zahl. Liegt nun Drehzahlgleichheit vor, kann der Öldruck in den Schaltgliedern auf Veranlassung des Steuergerätes 15 langsam ab­ gesenkt werden, bis eine vorgegebene Drehzahldifferenz erkannt wird. Es ist nun möglich, diese Drehzahldifferenz durch schritt­ weise Druckerhöhung auszuregeln. Dabei wird das zum Zeitpunkt der vollständigen Ausregelung vorliegende Druckniveau in dem betref­ fenden Schaltglied gehalten. Eine andere Betriebsweise des erfin­ dungsgemäßen Vierganggetriebes kann aber auch darin bestehen, daß eine bestimmte Drehzahldifferenz beibehalten wird. In diesem Fal­ le würden um einen vorgegebenen Betrag die Schaltglieder perma­ nent durchrutschen und somit wie ein mechanischer Tiefpaßfilter für Torsionsschwingungen im Antriebsstrang wirken.In conventional automatic transmissions, which are part of a motor vehicle, the operating pressure in the hy draulic system for the above-mentioned switching elements is usually set so high that no significant slip occurs during normal marching. Accordingly, high pressures must be set, but this reduces the overall efficiency of an automatic transmission. With the planetary gear sensor 17 , however, the actuation pressures in the switching elements can be kept at a minimum pressure level according to the invention, the height of which is sufficient to transmit the currently required torque. For this purpose, the signals from the planetary gear sensor 17 and the output speed sensor 18 are compared with one another. When the switching elements in the respective gear are completely closed, the product of the planetary gear speed and the corresponding transmission ratio in this planetary gear stage is equal to the number of revolutions measured by the output speed sensor 18 . If the speed is now the same, the oil pressure in the switching elements can be slowly reduced at the instigation of the control unit 15 until a predetermined speed difference is recognized. It is now possible to correct this speed difference by gradually increasing the pressure. The pressure level present at the time of the full regulation is kept in the switching element concerned. Another mode of operation of the four-speed transmission according to the invention can also consist in that a certain speed difference is maintained. In this case, the switching elements would slip permanently by a predetermined amount and thus act like a mechanical low-pass filter for torsional vibrations in the drive train.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise dem großen Sonnenrad 11 ein in der Zeichnung nicht dargestellter Sonnenrad­ sensor zugeordnet werden, dessen Signale ergänzend oder alterna­ tiv zu den Signalen des Planetenradsensors 17 für adaptive Steue­ rungen bzw. Regelungen von Schaltungen ausgewertet werden.The invention is not limited to the embodiment shown in the drawing. For example, a large sun wheel 11, not shown in the drawing, can be assigned to the large sun wheel, the signals of which, in addition or alternatively to the signals of the planet wheel sensor 17, can be evaluated for adaptive controls or controls of circuits.

Auf der Basis der von dem Planetenradsensors 17 gemeldeten Signa­ le kann zur Ermittlung des genauen Kupplungspunktes der Schalt­ glieder der Schaltungsbeginn durch Messung der Drehzahländerung des Planetenrades 9 beim Beginn des Übergangs von dem alten in den neuen Gang und durch Vergleich dieser Meßwerte mit einem vor­ gegebenen, den Schaltungsbeginn kennzeichnenden Drehzahldiffe­ renz-Sollwert bestimmt werden. Ferner ist es möglich, daß nach Ermittlung des so bestimmten Schaltungsbeginns am Motor 1 eine Zündzeitpunkt-Rücknahme eingeleitet wird. Diese Leistungsrück­ nahme kann während des Schaltvorganges aufrechterhalten werden.On the basis of the signals reported by the planetary gear sensor 17 , the shifting elements can be started to determine the exact coupling point of the shifting elements by measuring the speed change of the planetary gear 9 at the start of the transition from the old to the new gear and by comparing these measured values with a given, the speed differential setpoint characterizing the start of the shift can be determined. It is also possible that after determining the start of the shift determined in this way on engine 1, an ignition timing withdrawal is initiated. This power return can be maintained during the switching process.

Bei einer Schaltung vom ersten in den zweiten Gang kann in vor­ teilhafter Weise der Drehzahlanstieg des Planetenrades 17 und die Abtriebsdrehzahl gemessen und hieraus eine neue Zieldrehzahl er­ mittelt werden, die das Planetenrad 17 am Schaltungsende haben wird. Wenn dann die momentane Planetenraddrehzahl um einen vorge­ gebenen Vorhaltewert von dieser Zieldrehzahl entfernt ist, wird der Zündzeitpunkt einem in dem Steuergerät 15 abgelegten Kennfeld entsprechend gleitend auf einen neuen Wert gebracht. Darüber hin­ aus kann zur Regelung der Schaltzeit die Drehzahl des Planetenra­ des 17 während des Schaltvorganges gemessen, in diskreten Zeitab­ ständen der Drehzahlgradient ermittelt und mit einer lastabhän­ gigen Sollwertvorgabe verglichen werden. Bei einer Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert wird dann der Betätigungsdruck in den Schaltgliedern entsprechend geändert.In a shift from first to second gear, the increase in speed of the planet gear 17 and the output speed can be measured in an advantageous manner and from this a new target speed can be determined, which the planet gear 17 will have at the end of the shift. If the instantaneous planetary gear speed is then removed from this target speed by a predetermined lead value, the ignition point is smoothly brought to a new value in accordance with a map stored in the control unit 15 . In addition, the speed of the planetary gear of the 17 during the switching process can be measured to control the switching time, the speed gradient determined in discrete time intervals and compared with a load-dependent setpoint specification. If the actual value deviates from the target value, the actuating pressure in the switching elements is changed accordingly.

Claims (5)

1. Steuereinrichtung für ein automatisches Schaltungsgetriebe (Vierganggetriebe 3) mit einem Steuergerät (15) zur Steuerung von Schaltungsparametern und Beeinflussung eines mit dem Schaltungsgetriebe (Vierganggetriebe 3) verbindbaren Motors (1) sowie mit einem Planetengetriebe (7), dessen wesentliche Bauteile wenigstens ein Sonnenrad (10, 11), ein Planetenrad (9) und ein Ringrad (8) sind, wobei die mechanische Verknüp­ fung zweier dieser Bauteile durch hydraulisch betätigbare Schaltglieder (B1, B2, K1, K2, K3) einstellbar ist und jeweils eine mechanische Übersetzung darstellt, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Planetenrad (9) wenigstens ein erstes Meßmittel (Planetenradsensor 17) zugeordnet ist, das seinerseits mit dem Steuergerät (15) zur Beeinflussung der Druckbeaufschlagung der Schaltglieder (B1, B2, K1, K2, K3) verbunden ist.1.Control device for an automatic shift transmission (four-speed transmission 3 ) with a control device ( 15 ) for controlling shifting parameters and influencing a motor ( 1 ) which can be connected to the shift transmission (four-speed transmission 3 ) and with a planetary transmission ( 7 ), the essential components of which are at least one sun gear ( 10 , 11 ), a planet gear ( 9 ) and a ring gear ( 8 ), the mechanical linkage of two of these components being adjustable by hydraulically actuated switching elements (B1, B2, K1, K2, K3) and each representing a mechanical ratio , characterized in that the planet gear ( 9 ) is assigned at least a first measuring means (planet gear sensor 17 ), which in turn is connected to the control device ( 15 ) for influencing the pressurization of the switching elements (B1, B2, K1, K2, K3). 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebsseite des Schaltungsgetriebes (Vierganggetriebe 3) ein die Abtriebsdrehzahl erfassendes zweites Meßmittel (Abtriebsdrehzahlsensor 18) zugeordnet ist.2. Control device according to claim 1, characterized in that the output side of the gearbox (four-speed gear 3 ) is assigned a second measuring means detecting the output speed (output speed sensor 18 ). 3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Betriebsweise, gemäß der in dem Steuergerät (15) die von den Meßmitteln (Planetenradsensor 17, Abtriebsdreh­ zahlsensor 18) erfaßten Signale zur Bildung eines Vergleichs­ wertes miteinander verglichen werden, und gemäß der in Abhän­ gigkeit von dem Betrag des Vergleichswertes für die jeweils einzustellende mechanische Übersetzung die Druckbeaufschlagung der Schaltglieder (B1, B2, K1, K2, K3) beeinflußt wird.3. Control device according to claims 1 and 2, characterized by an operating mode, according to which in the control unit ( 15 ) the measured by the measuring means (planetary gear sensor 17 , output speed sensor 18 ) signals are compared to form a comparison value, and according to in Dependency on the amount of the comparison value for the mechanical ratio to be set in each case, the pressurization of the switching elements (B1, B2, K1, K2, K3) is influenced. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Betriebsweise, gemäß der bei der Überschreitung eines vorgege­ benen Grenzwertes der Vergleichswert durch erhöhte Druckbeauf­ schlagung der Schaltglieder (B1, B2, K1, K2, K3) dem Betrage nach verringert wird.4. Control device according to claim 3, characterized by a Operating mode, according to which when a given limit value the comparison value due to increased pressure Beat the switching elements (B1, B2, K1, K2, K3) the amount after is decreased. 5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Betriebsweise, gemäß der beim Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes der Vergleichswert durch entsprechende Druckbeauf­ schlagung der Schaltglieder (B1, B2, K1, K2, K3) dem Betrage nach konstant gehalten wird.5. Control device according to claim 3, characterized by a Operating mode, according to when reaching a predetermined Limit the comparison value by appropriate pressure Beat the switching elements (B1, B2, K1, K2, K3) the amount after is kept constant.
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