DE102008014064B4

DE102008014064B4 - Steuervorrichtung und Verfahren zum Vorhersagen der Gesundheit eines Getriebes eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102008014064B4
Application number: DE102008014064.3A
Authority: DE
Inventors: Mark A. Rains; Brett R. Caldwell
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: DE102008014064A1

Abstract

Verfahren zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes (14), das wenigstens eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1-C5) mit einem kalibrierten Luftvolumen und mit einer kalibrierten Anzahl von Reibungsflächen (137, 139) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
Bestimmen, ob ein Schaltvorgang konvergiert ist;
Überwachen einer Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge, wenn der Schaltvorgang konvergiert ist;
Bestimmen, ob die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als eine kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist;
Bestimmen eines Anfangskupplungsvolumens, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist;
Bestimmen eines Anfangsfreilaufspiels, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist;
Bestimmen eines Freilaufspiels, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist;
Überwachen einer Änderung des Freilaufspiels pro Fläche, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist;
Bestimmen, ob die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als eine kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist; und
Aktivieren eines Wartungsindikators (84), der so konfiguriert ist, dass er in Ansprechen darauf, dass die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist, Fahrzeuginsassen warnt, dass eine Getriebewartung erforderlich ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aus der EP 1 681 496 A2 ist beispielsweise ein Verfahren zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes bekannt, das einen Drehmomentübertragungsmechanismus umfasst, wobei das Kupplungsspiel über den Kupplungsweg bestimmt wird. Falls das Kupplungsspiel eine bestimmte Größe übersteigt, wird ein Wartungsindikator aktiviert.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften DE 10 57 093 A1 und DE 11 2004 002 459 T5 verwiesen.
Die meisten Automatikgetriebe, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, enthalten eine Anzahl von Zahnradelementen, dem Wesen nach im Allgemeinen einen oder mehrere Planetenzahnradsätze, um die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes zu koppeln. Herkömmlich sind eine zugehörige Anzahl hydraulisch betätigter Drehmomentfestsetzungsvorrichtungen wie etwa Kupplungen und Bremsen (der im Folgenden verwendete Begriff „Drehmomentübertragungsvorrichtung“ bezieht sich sowohl auf Kupplungen als auch auf Bremsen) wahlweise einrückbar, um die oben erwähnten Zahnradelemente zu aktivieren, um zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes die gewünschten Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnisse festzusetzen. Das Übersetzungsverhältnis ist als die Getriebeantriebsdrehzahl, dividiert durch die Getriebeabtriebsdrehzahl, definiert. Die Getriebeantriebswelle ist im Allgemeinen (z. B. über eine Fluidkupplungsvorrichtung wie etwa einen Drehmomentwandler) wahlweise mit dem Fahrzeugmotor verbindbar, während die Abtriebswelle über einen „Antriebsstrang“ direkt mit den Fahrzeugrädern verbunden ist.
Der Schaltvorgang von einem Übersetzungsverhältnis zu einem anderen wird in Ansprechen auf die Motordrosselklappe und die Fahrzeuggeschwindigkeit ausgeführt und umfasst allgemein das Ausrücken einer oder mehrerer „abgehender“ Kupplungen, die dem momentanen oder erreichten Übersetzungsverhältnis zugeordnet sind, und das Einrücken einer oder mehrerer „ankommender“ Kupplungen, die dem gewünschten oder angewiesenen Übersetzungsverhältnis zugeordnet sind. Um einen „Herunterschaltvorgang“ auszuführen, geht das Getriebe von einem niedrigen Übersetzungsverhältnis zu einem hohen Übersetzungsverhältnis über. Der Herunterschaltvorgang wird durch Ausrücken einer Kupplung, die dem niedrigeren Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist, und durch gleichzeitiges Einrücken einer Kupplung, die dem höheren Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist, ausgeführt, wodurch der Zahnradsatz so rekonfiguriert wird, dass er mit dem höheren Übersetzungsverhältnis arbeitet. Schaltvorgänge, die in der obigen Weise ausgeführt werden, werden als Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge bezeichnet und erfordern eine genaue zeitlichen Abstimmung, um einen hochwertigen Schaltvorgang zu erzielen.
Die Qualität einer Schaltoperation (z. B. einer Herunterschaltvorgangs oder eines Hochschaltvorgangs) hängt von dem Zusammenwirken mehrerer Funktionen wie etwa Druckänderungen in den Kupplungsanlegekammern und von der zeitlichen Abstimmung von Steuerereignissen ab. Darüber hinaus führen Fertigungstoleranzen in jedem Getriebe, Änderungen wegen Komponentenverschleiß, Schwankungen der Getriebefluidqualität und -temperatur, übermäßiger Kolbenhub, Fluidleckverlust usw. zur Schaltqualitätsverschlechterung und somit zu schlechter „Getriebegesundheit“.
Um zu bestimmen, ob ein Getriebe unzureichend arbeitet (d. h. eine „schlechte Getriebegesundheit“ aufweist), muss der Fahrzeugbetreiber das Kraftfahrzeug herkömmlich zu einem Getriebereparatur- und Getriebewartungsanbieter bringen. Wenn es dort ist, muss der Reparaturanbieter alle notwendigen adaptiven Parameter von dem Getriebe herunterladen, die Informationen lokal verarbeiten und auf der Grundlage einer vergleichenden Analyse zwischen den nachverarbeiteten Daten und einer gelernten Normalverteilung bestimmen, ob das Getriebe eine Wartung erfordert. Allerdings ist es unerwünscht zu warten, bis der Getriebebetreiber/-besitzer eine Getriebefehlfunktion (oder eine andere physikalische Indikatorwarnung eines potentiellen Problems) erfährt, bevor das Getriebe gewartet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der EP 1 681 496 A1 die Aufgabe zu Grunde, die Gesundheit eines Automatikgetriebes zuverlässiger und genauer vorhersagen zu können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfahren oder ein verbesserter Algorithmus zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes geschaffen, wobei das Getriebe wenigstens eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem kalibrierten Luftvolumen und mit einer kalibrierten Anzahl von Reibungsflächen aufweist. Das Verfahren enthält: Bestimmen eines Freilaufspiels; Bestimmen eines Freilaufsspiels pro Fläche wenigstens teilweise auf der Grundlage der kalibrierten Anzahl von Reibungsflächen und des Freilaufspiels; Bestimmen, ob das Freilaufspiel pro Fläche größer als ein kalibriertes Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist; und Aktivieren eines Wartungsindikators, der so konfiguriert ist, dass er in Ansprechen darauf, dass das Freilaufspiel pro Fläche größer als das kalibrierte Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist, signalisiert (z. B. die Fahrzeuginsassen warnt), dass eine Getriebewartung erforderlich ist. Vorzugsweise enthält das Verfahren außerdem das Bestimmen eines momentanen angepassten Volumens. Diesbezüglich beruht das Bestimmen des Freilaufspiels vorzugsweise wenigstens teilweise auf dem momentanen angepassten Volumen und auf dem kalibrierten Luftvolumen.
Im Idealfall enthält das Verfahren der vorliegenden Erfindung außerdem die folgenden Schritte: Bestimmen, ob der erste Schaltvorgang konvergiert ist; wenn ja, Bestimmen oder Überwachen einer Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge; Bestimmen, ob die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als eine kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; wenn ja, Bestimmen eines Anfangskupplungsvolumens und eines Anfangsfreilaufspiels; Bestimmen oder Überwachen einer Änderung des Freilaufspiels pro Fläche; und Bestimmen, ob die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als eine kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist. In diesem Fall erfolgt vorzugsweise in Ansprechen entweder darauf, dass das Freilaufspiel pro Fläche größer als das kalibrierte Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist, oder darauf, dass die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist, das Aktivieren des Wartungsindikators. Es ist erwünscht, dass das Bestimmen des Anfangsfreilaufspiels wenigstens teilweise auf dem Anfangskupplungsvolumen und auf dem kalibrierten Luftvolumen beruht. In ähnlicher Hinsicht enthält das Bestimmen der Änderung des Freilaufspiels pro Fläche das Berücksichtigen eines wiederhergestellten Freilaufspiels.
Optimal ist beim Bestimmen der Änderung des Freilaufspiels pro Fläche in der oben dargelegten Ausführungsform in der Analyse ein zusätzlicher Parameter, d. h. das wiederhergestellte Freilaufspiel, enthalten, um Situationen zu berücksichtigen, in denen bekannt ist, dass die Kupplungsscheiben bereits einen bestimmten Verschleißbetrag aufweisen.
Außerdem ist bevorzugt, dass das oben dargelegte Verfahren das Bestimmen einer prozentualen Gesundheit des Getriebes enthält. Das Bestimmen der prozentualen Gesundheit des Getriebes enthält, ist aber nicht beschränkt auf, das Berechnen der prozentualen zulässigen Kupplungsverschlechterung und/oder der prozentualen maximalen Kupplungsverschlechterung. Es ist weiter bevorzugt, dass diese Parameter durch den Getriebecontroller ununterbrochen überwacht werden und für einen Fahrzeuginsassen (z. B. über den Wartungsindikator) wahlweise angezeigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für ein Getriebe geschaffen. Das Getriebe weist eine Antriebswelle in Kraftflussverbindung mit einer Abtriebswelle, einen oder mehrere Differentialzahnradsätze und einen oder mehrere Kupplungsmechanismen, die zwischen der Getriebeantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle positioniert sind, um über wahlweises Ein- und Ausrücken davon eine Übersetzungsverhältnisänderung zu bewirken, auf. Außerdem enthält das Getriebe eine oder mehrere Füllkammern, denen Hydraulikfluid zugeführt wird, um die mehreren Kupplungsmechanismen hydraulisch zu betätigen. Die Steuervorrichtung enthält einen Controller, der hier auch als eine elektronische Steuereinheit (ECU) bezeichnet wird, der in funktionaler Verbindung mit dem Getriebe steht, um das wahlweise Ein- und Ausrücken der verschiedenen Kupplungen zu steuern. Außerdem enthält die Steuervorrichtung einen Wartungsindikator, der funktional mit dem Controller verbunden und so konfiguriert ist, dass er die Fahrzeuginsassen warnt, dass eine Getriebewartung erforderlich ist.
Der Controller ist programmiert und konfiguriert zum: Überwachen einer Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge, wenn ein erster Schaltvorgang konvergiert ist; Bestimmen, ob die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als ein Schwellenwert oder als eine kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; Bestimmen eines Anfangskupplungsvolumens, eines Anfangsfreilaufspiels, eines Freilaufspiels und eines Freilaufspiels pro Fläche; Überwachen einer Änderung des Freilaufspiels pro Fläche; und Bestimmen, ob entweder das Freilaufspiel pro Fläche größer als ein Schwellenwert oder ein kalibriertes Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist oder ob die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als ein Schwellenwert oder als eine kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist. Wenn das der Fall ist, spricht der Controller durch Aktivieren des Wartungsindikators an, um die Fahrzeuginsassen zu warnen, dass eine Getriebewartung erforderlich ist.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Fahrzeugantriebsstrangs für die Realisierung und Praxis der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsseitenansicht einer repräsentativen hydraulisch betätigten Reibungskupplung, die dargestellt ist, um die verschiedenen in der vorliegenden Erfindung zum Vorhersagen der Getriebegesundheit verwendeten adaptiven Parameter zu veranschaulichen; und
3 ist ein Ablaufplan oder ein Blockschaltplan, der ein Verfahren oder einen Algorithmus zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung wird hier im Kontext einer Mehrverhältnis-Kraftübertragung mit mehreren Planetenzahnradsätzen, einer Steuereinheit und einem elektrohydraulischen Steuersystem beschrieben. Die in der beiliegenden 1 gezeigten Zahnradsätze und Steuerelemente sind stark vereinfacht, wobei selbstverständlich weitere Informationen hinsichtlich der Fluiddruckstreckenführungen und des allgemeinen Betriebs einer Kraftübertragung im Stand der Technik zu finden sind. Darüber hinaus ist leicht verständlich, dass 1 lediglich eine beispielhafte Anwendung ist, in die die vorliegende Erfindung eingebaut sein kann; die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die besondere Getriebekonfiguration aus 1 beschränkt.
Anhand von 1 enthält ein allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneter Fahrzeugantriebsstrang einen Motor 12, ein Mehrdrehzahl-Leistungsgetriebe 14 und einen hydrokinetischen Drehmomentwandler 16 zur wahlweisen Fluidkopplung des Motors 12 mit der Getriebeantriebswelle 18. Eine Drehmomentwandlerkupplung 19 ist unter bestimmten Bedingungen wahlweise eingerückt, um zwischen dem Motor 12 und der Getriebeantriebswelle 18 eine direkte mechanische Kopplung zu erzeugen. Obgleich dies nicht erforderlich ist, kann zwischen dem Motor 12 und der Getriebeantriebswelle 18 ein Übergangsdrehmomentdämpfer (nicht gezeigt) realisiert sein.
Die Getriebeabtriebswelle 20 ist auf irgendeine von mehreren herkömmlichen Arten mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs (nicht gezeigt) gekoppelt. 1 zeigt eine Vierradantriebsanwendung (4WD-Anwendung), in der die Abtriebswelle 20 mit einem Verteilergetriebe 21 verbunden ist, das außerdem mit einer Heckantriebswelle R und mit einer Frontantriebswelle F gekoppelt ist. Üblicherweise ist das Verteilergetriebe 21 von Hand schaltbar, um wahlweise eine von mehreren Antriebsbedingungen einschließlich verschiedener Kombinationen aus Zweiradantrieb und Vierradantrieb sowie Bereiche hoher oder niedriger Geschwindigkeit festzusetzen, wobei zwischen dem Zweirad- und dem Vierradantriebszustand ein Neutralzustand auftritt. Es ist erkennbar, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls in zusätzliche Anwendungen, die in 1 nicht gezeigt sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Allradantriebsfahrzeuge (AWD), Zweiradantriebsfahrzeuge (2WD) usw. eingebaut werden kann.
Das Getriebe 14 nutzt drei Differentialzahnradsätze, dem Wesen nach vorzugsweise den ersten, den zweiten und den dritten miteinander verbundenen Planetenzahnradsatz, die in dieser Reihenfolge allgemein mit 23, 24 und 25 bezeichnet sind. Der erste Planetenzahnradsatz 23 enthält ein Außenzahnradelement 29, das üblicherweise als das Hohlrad bezeichnet wird, das ein Innenzahnradelement 28, das üblicherweise als das Sonnenrad bezeichnet wird, und eine Planetenträgerbaueinheit 30 umschreibt. Die Planetenträgerbaueinheit 30 enthält eine Mehrzahl Ritzelzahnräder 26, die drehbar an einem Trägerelement angebracht und in Eingriffsbeziehung sowohl mit dem Sonnenradelement 28 als auch mit dem Hohlradelement 29 angeordnet sind.
In ähnlicher Beziehung enthält der zweite Planetenzahnradsatz 24 ein Sonnenradelement 31, ein Hohlradelement 32 und eine Planetenträgerbaueinheit 33. Die Planetenträgerbaueinheit 33 enthält eine Mehrzahl Ritzelzahnräder 27, die drehbar an einem Trägerelement angebracht und in Eingriffsbeziehung sowohl mit dem Sonnenradelement 31 als auch mit dem Hohlradelement 32 angeordnet sind.
Der dritte Planetenzahnradsatz 25 enthält ähnlich dem ersten und dem zweiten Planetenzahnradsatz 23, 24 ein Hohlradelement 35, das ein Sonnenradelement 34 und eine Planetenträgerbaueinheit 36 umschreibt. Die Planetenträgerbaueinheit 36 enthält eine Mehrzahl Ritzelzahnräder 37, die drehbar an einem Trägerelement angebracht und in Eingriffsbeziehung sowohl mit dem Sonnenradelement 34 als auch mit dem Hohlradelement 35 angeordnet sind. Jeder der oben beschriebenen Träger kann entweder ein Ein-Ritzelzahnrad-Träger (einfach) oder ein Doppel-Ritzelzahnrad-Träger (Verbund) sein.
Weiter anhand von 1 treibt die Antriebswelle 18 ununterbrochen das Sonnenrad 28 des ersten Zahnradsatzes 23 an, treibt sie wahlweise über die Kupplung C1 die Sonnenräder 31, 34 des zweiten und des dritten Zahnradsatzes 24, 25 an und treibt sie wahlweise über die Kupplung C2 den Träger 33 des zweiten Zahnradsatzes 24 an. Die Hohlräder 29, 32, 35 der Planetenzahnradsätze 23, 24, 25 sind über einzelne Drehmomentübertragungsvorrichtungen wie etwa in dieser Reihenfolge die Bremsen C3, C4 und C5 wahlweise mit einem feststehenden Element wie etwa mit dem Getriebegehäuse oder mit der Getriebehülle 42 verbunden.
Der Zustand der Kupplungen C1-C5 (d. h. eingerückt oder ausgerückt) kann so gesteuert werden, dass sechs Vorwärtsübersetzungsverhältnisse (1, 2, 3, 4, 5, 6), ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis (R) und ein Neutralzustand (N) bereitgestellt werden. Zum Beispiel wird das erste Vorwärtsübersetzungsverhältnis durch Einrücken der Kupplungen C1 und C5 erzielt. Der Herunterschaltvorgang aus einem Vorwärtsübersetzungsverhältnis in ein anderes wird allgemein durch Ausrücken einer Kupplung - als die „abgehende Kupplung“ bezeichnet -, während eine weitere Kupplung - als die „ankommende Kupplung“ bezeichnet - eingerückt wird, erzielt. Zum Beispiel wird das Getriebe 14 durch Ausrücken der Kupplung C4, während die Kupplung C5 eingerückt wird, vom Zweiten in den Ersten heruntergeschaltet.
Die Drehmomentwandlerkupplung 19 und die Getriebekupplungen C1-C5 werden durch ein elektrohydraulisches Steuersystem gesteuert, das allgemein mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet ist. Die Hydraulikabschnitte des Steuersystems 44 enthalten eine Pumpe 46, die aus einer Sammelwanne oder aus einem Vorratsbehälter 48 Hydraulikfluid ansaugt, und einen Druckregler 50 zum Zurückgeben eines Teils der Pumpenausstoßes an den Vorratsbehälter 48, um in der Leitung 52 einen geregelten Druck zu entwickeln. Außerdem enthalten die Hydraulikabschnitte des Steuersystems 44 ein zweites Druckregelventil 54, ein Handventil 56, das durch den Betreiber des Fahrzeugs manipuliert wird, und eine Anzahl elektromagnetisch betriebener Fluidsteuerventile, die hier in dieser Reihenfolge durch das erste, durch das zweite, durch das dritte und durch das vierte Ventil 58, 60, 62 und 64 repräsentiert sind.
Der elektronische Abschnitt des elektrohydraulischen Steuersystems 44 ist primär durch die Getriebesteuereinheit oder durch den Getriebecontroller 66 definiert, die/der in 1 wie in einer repräsentativen Ausführungsform als eine mikroprozessorgestützte elektronische Steuereinheit mit einer herkömmlichen Architektur gezeigt ist. Die Getriebesteuereinheit 66 steuert auf der Grundlage einer Anzahl von Eingaben 68 die elektromagnetisch betätigten Fluidsteuerventile 58-64, um ein gewünschtes Getriebeübersetzungsverhältnis zu erzielen. Diese Eingaben können Signale enthalten, die die Getriebeantriebsdrehzahl (TIS), einen Fahrerdrehmomentbefehl (TQ), die Getriebeabtriebsdrehzahl (TOS) und die Hydraulikfluidtemperatur (TSUMP) repräsentieren, sind darauf aber nicht beschränkt. Die Sensoren, die normalerweise für die Entwicklung solcher Signale genutzt werden, können dem Wesen nach herkömmlich sein und sind der Einfachheit und Kürze halber weggelassen.
Ein Steuerhebel 82 des Handventils 56 ist mit einem Sensor und mit einem Anzeigemodul 84, das auf der Leitung 86 ein Diagnosesignal erzeugt, das auf der Stellung des Steuerhebels 82 beruht, gekoppelt. Das oben erwähnte Signal wird herkömmlich als ein „PRNDL-Signal“ bezeichnet, da es angibt, welche der Fahrstufen (P, R, N, D oder L) durch den Fahrzeugfahrer ausgewählt worden ist. Schließlich sind eines oder mehrere Fluidsteuerventile oder Überströmventile 60 mit mehreren Druckschaltern, z. B. 74, 76, 78, vorgesehen, um der Steuereinheit 66, z. B. über die Leitungen 80, Diagnosesignale zuzuführen, die auf den jeweiligen Stellungen jedes Überströmventils 60 beruhen. Die Steuereinheit 66 überwacht wiederum die verschiedenen Diagnosesignale zum Überprüfen des richtigen Betriebs der verschiedenen gesteuerten Elemente.
Die elektromagnetisch betätigten Fluidsteuerventile 58-64 sind allgemein entweder als vom „Ein/Aus“-Typ oder vom Modulationstyp charakterisiert. Die Fluidsteuerventile 60 enthalten einen Satz von drei in 1 als vereinigter Block gezeigten Ein/Aus-Überströmventilen, die gemeinsam mit dem Handventil 56 genutzt werden, um mit nur zwei Modulationsventilen 62, 64 die wahlweise Betätigung (d. h. das gesteuerte Ein- und Ausrücken) jeder der Kupplungen C1-C5 zu ermöglichen. Die Steuereinheit 66 aktiviert für irgendein ausgewähltes Verhältnis eine bestimmte Kombination von Überströmventilen 60, um eines der Modulationsventile 62, 64 mit einer ankommenden Kupplung und das andere der Modulationsventile 62, 64 mit der abgehenden Kupplung zu koppeln. Die Modulationsventile 62, 64 umfassen jeweils ein herkömmliches Druckregelventil (nicht gezeigt), das durch einen veränderlichen Pilotdruck, der durch stromgesteuerte Druckmotoren (nicht gezeigt) entwickelt wird, vorbelastet wird. Das Fluidsteuerventil 58 ist ebenfalls ein Modulationsventil. Das Ventil 58 steuert den Fluidzufuhrweg zur Wandlerkupplung 19 in den Leitungen 70, 72 für das wahlweise Ein- und Ausrücken der Wandlerkupplung 19.
Alternativ kann das Getriebe 14 anstelle der Modulationsventile 62, 64 und der Überströmventile 60 eine Mehrzahl einzelner Steuerventile (nicht gezeigt) enthalten, die jeweils mit einer jeweiligen Anlegekammer 91 funktional verbunden sind. Jedes Steuerventil ist so konfiguriert, dass es entweder in einem Vollzufuhrzustand oder in einem Regelungszustand Fluid an die Anlegekammer 91 seiner jeweiligen Kupplung C1-C5 liefert.
Die Getriebesteuereinheit 66 aus 1 ist so konfiguriert, dass sie u. a. die Befehle für das gleichmäßige Einrücken der ankommenden Kupplung während des gleichmäßigen Ausrückens der abgehenden Kupplung bestimmt, um dadurch von einem Übersetzungsverhältnis zu einem anderen zu schalten. Die Getriebesteuereinheit 66 entwickelt die entsprechenden Druckmotorstrombefehle und führt den jeweiligen Druckmotoren in Übereinstimmung mit den Strombefehlen Strom zu. Somit sprechen die Kupplungen C1-C5 über die Ventile 58-64 und ihre jeweiligen Stellelemente (z. B. Elektromagnete, stromgesteuerte Druckmotoren), die im Folgenden anhand von 2 ausführlicher beschrieben werden, auf die Druckbefehle an.
In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform sind die Kupplungen C1-C5 fluidbetriebene (z. B. hydraulische), vorzugsweise Mehrscheiben-, Reibungsvorrichtungen. 2 veranschaulicht eine allgemein mit 100 bezeichnete beispielhafte Kupplungsbaueinheit, die dargestellt ist, um beim Verständnis einiger Hauptmerkmale und -parameter der vorliegenden Erfindung zu helfen. Die Kupplungsbaueinheit 100 ist mit einer Antriebswelle 112 wie etwa mit einer Getriebeantriebswelle 18 aus 1 verbunden und weist eine damit verzahnte Nabe 114 auf. Die Nabe 114 ist entlang der Welle 112 durch einen ersten bzw. durch einen zweiten Stellring 116, 118 axial begrenzt. Alternativ kann die Nabe 114 auf der Welle 112 pressgepasst sein oder mit anderen herkömmlichen Mitteln daran befestigt sein.
Ein Nabenwandabschnitt 120 ist durch eine radiale Wand 124 mit einem Nabeninnenabschnitt 122 verbunden. An dem Wandabschnitt 120 ist ein axial verlaufender ringförmiger Scheibenring 126 gesichert, befestigt oder auf andere Weise damit verbunden, in dem ein Keilnabenprofil 128 gebildet ist. An dem Ring 126 sind durch einen verzahnten Innenbereich, der komplementär zum Keilnabenprofil 128 ist, eine erste Mehrzahl von Reibungsscheiben 136 montiert, befestigt oder angebracht. Die erste Mehrzahl von Reibungsscheiben 136 weist eine Beschichtung oder Schicht aus Reibungsmaterial 137 auf. Eine zweite Mehrzahl von Reibungsscheiben 138 sind abwechselnd mit den Scheiben 136 beabstandet. Die zweite Mehrzahl von Reibungsscheiben 138 weist eine Beschichtung oder Schicht aus Reibungsmaterial 139 auf. Jede Reibungsscheibe 138 weist einen Außenumfang 140 auf, der einen verzahnten Außenbereich definiert; jeder verzahnte Außenbereich ist in Eingriffsbeziehung mit einem in einem ringförmigen Gehäuse 144 gebildeten Keilnabenprofil 142 angeordnet. Die erste und die zweite Mehrzahl von Reibungsscheiben 136, 138 wirken zusammen, um ein herkömmliches Kupplungspack zu bilden. Das ringförmige Gehäuse 144 weist eine Stirnwand 146 und eine Innenwand 148, die in Eingriffsbeziehung mit einem Nabenabschnitt 154 eines Zahnradelements 156 wie etwa eines Sonnenrads 28 aus 1 angeordnet ist, auf.
Weiter anhand von 2 sind die Kupplung 100 und die Zahnradelemente 156 und 158 in einem Gehäuse oder in einer Hülle 160 angeordnet, das/die eine ringförmige Kammer 164 bildet. In der Kammer 164 ist auf gleitfähige Weise ein Kolben 166 angeordnet, der koaxial zu der Antriebswelle 112 orientiert ist. An dem ringförmigen Kolben 166 sind eine Mehrzahl ringförmiger Lippendichtungen, z. B. 168 und 170, befestigt, sodass durch den Kolben 166 und durch einen Abschnitt der Kammer 164 eine fluiddichte Kammer 172 gebildet ist. Der Kolben 166 weist eine Eingriffsfläche 174 auf, die so angeordnet ist, dass sie gegen eine Seite eines Käfig-Nadellagers oder -Rollenlagers 176 presst oder angrenzt. Die andere Seite des Lagers 176 ist zur Drehung mit einer Anlegescheibe 134 angeordnet. Während des Betriebs der Kupplung 100 wird die Kammer 172, vorzugsweise mit Hydraulikfluid, mit Druck beaufschlagt und drängt dadurch den Kolben 166 so nach links, dass die Anlegescheibe 134 axial verlagert wird, um mit den angrenzenden Flächen der Scheiben 136 und 138 in Reibungseingriff zu gelangen. Wenn auf die Anlegescheibe 134 über den Kolben 166 ausreichend Kraft angewendet wird, kann über die Kupplungsbaueinheit 100 ein Drehmoment von der Welle 112 auf das Zahnrad 156 übertragen werden. Der Gesamtbetrag des Spiels, das vom Hubkolben 166 aufgenommen werden muss, um in der Kupplung 100 eine Kapazität zu erlangen, ist im Gebiet als das „Freilaufspiel“ oder Kupplungsspiel bekannt. Da jede Kupplungsscheibe 136, 138 eine entsprechende Reibungsfläche 137 bzw. 139 mit einer Dicke aufweist, gibt es auf ähnliche Weise zwischen jeder einzelnen Kupplungsscheibe 136, 138 einen Betrag eines Spiels, das durch den Hubkolben 166 aufgenommen werden muss, um eine Kapazität in der Kupplung 100 zu erlangen. Dieser Parameter ist im Gebiet als das „Freilaufspiel pro Reibungsfläche“ oder als ein durchschnittliches Spiel pro Fläche bekannt. Irgendeine nachfolgende Änderung der Dicke des Kupplungspacks, z. B. eine Verschlechterung gegenüber dem Anfangsfreilaufspiel eines neuen Kupplungspacks wegen Verschleiß an dem Reibungsmaterial 137, 139 während des Betriebs der Kupplungsbaueinheit 100 oder auf andere Weise, ist messbar und im Gebiet üblicherweise als die „Änderung des Freilaufspiels (Delta, Δ Freilaufspiel)“ identifiziert. Wenn der Druck in der Kammer 172 erschöpft ist, werden die Anlegescheibe 134 und somit der Kolben 166 durch die Kraft mehrerer Vorbelastungselemente wie etwa Schraubenfedern 178 in eine ausgerückte Stellung nach rechts gedrängt. Die Nabe 114 weist einen axial verlaufenden Abschnitt 180 auf, an dem ein Keilnabenprofil 182 gebildet ist, um die Antriebsverbindung zwischen der Welle 112 und der Nabe 114 sicherzustellen.
Wie oben angemerkt wurde, enthält jeder Schaltvorgang von einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes eine Füll- oder Vorbereitungsphase, während der die Kammer 172 (oder 91, 1) der ankommenden Kupplung in Vorbereitung auf die Drehmomentübertragung gefüllt wird. Der Schaltvorgang kann unter Verwendung verschiedener Steuerstrategien abgeschlossen werden. Die übliche Steuerstrategie umfasst für eine empirisch bestimmte Füllzeit das Anweisen eines maximalen Drucks der ankommenden Kupplung und daraufhin das Fortschreiten mit den nachfolgenden Phasen des Schaltvorgangs. Die Füllzeit für einen gegebenen Schaltvorgang kann sich in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren ändern, was zu schlechter Schaltqualität und somit zu einer verringerten Getriebegesundheit führt. Das Fluidvolumen, das erforderlich ist, um eine Anlegekammer zu füllen und dadurch zu veranlassen, dass die Kupplung die Drehmomentkapazität erlangt, wird als das „Kupplungsvolumen“ bezeichnet, was im Gebiet häufig austauschbar mit „Kupplungsfüllzeit“ verwendet wird. Wenn die vorgegebene Füllzeit zu kurz ist und/oder die Anlegekammer nicht ausreichend gefüllt wird, hat die ankommende Kupplung keine ausreichende Drehmomentkapazität, wenn die abgehende Kupplung ausgerückt wird, was zu etwas führt, für das die Bezeichnung „Motorflackern“ vor der nächsten Phase des Schaltvorgangs geprägt wurde.
Wieder anhand von 1 bestimmt der Controller 66 die zeitliche Abstimmung der Druckbefehle auf der Grundlage eines geschätzten Volumens der ankommenden Kupplung, d. h. eines geschätzten Volumens des Fluids, das erforderlich ist, um die Anlegekammer der ankommenden Kupplung zu füllen und dadurch zu veranlassen, dass die ankommende Kupplung die Drehmomentkapazität erlangt. Da sich das tatsächliche Volumen der ankommenden Kupplung im Ergebnis von Verschleiß oder internem Fluidleckverlust mit der Zeit ändern kann und von Getriebe zu Getriebe wegen Bauschwankungen und Fertigungstoleranzen variieren kann, muss ein geschätztes Volumen der ankommenden Kupplung verwendet werden. Der Prozess des Schätzens des Volumens der ankommenden Kupplung wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.
Der Controller 66 berechnet auf der Grundlage eines mathematischen Modells des Hydrauliksystems des Getriebes 10 ein geschätztes Volumen des Fluids, das der Anlegekammer der ankommenden Kupplung zugeführt wird, während die Kammer gefüllt wird, und vergleicht das geschätzte Volumen des zugeführten Fluids mit dem geschätzten Kupplungsvolumen. Wenn im Idealfall das geschätzte Volumen des der Anlegekammer 91 zugeführten Fluids gleich dem geschätzten Kupplungsvolumen ist, sollte die ankommende Kupplung Kapazität erlangen. Die Modelleingaben können den Fülldruck, den Schaltvorgangstyp (ST) - z. B. einen 2-1-Herunterschaltvorgang -, die Pumpgeschwindigkeit und die Temperatur des Hydraulikfluids (TSUMP) enthalten. Die Ausgabe des Modells ist die Durchflussmenge der ankommenden Kupplung. Die Durchflussmenge wird durch einen Integrator integriert, um das geschätzte kumulative Volumen des der Anlegekammer 91 zugeführten Fluids zu bilden. Falls der Controller genau ist, ist das geschätzte verbleibende Kupplungsvolumen zu der Zeit, zu der die ankommende Kupplung Drehmomentkapazität erlangt, null.
In 3 ist im Blockschaltbildformat ein allgemein mit 200 bezeichnetes Verfahren zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Verfahren 200 wird im Folgenden in Bezug auf die in 1 und 2 veranschaulichte Struktur beschrieben. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene weitere Antriebsstrang- und Getriebekonfigurationen angewendet werden, ohne von dem beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem kann die vorliegende Erfindung auf irgendeine Anwendung, die einen Controller oder eine ECU nutzt, und auf eine Kraftübertragung mit einer oder mit mehreren Drehmomentübertragungsvorrichtungen angewendet werden.
Die Getriebegesundheit, wie sie hier ausgegeben wird, ist als ein Pauschalbegriff zur Angabe eines richtig funktionierenden Getriebes vorgesehen. In der vorliegenden Erfindung wird das angepasste Kupplungsvolumen (ACV) verwendet, um das Freilaufspiel (FRC) und die Änderung (Delta) des Freilaufspiels (ΔFRC) einer bestimmten Kupplung zu schätzen und dadurch die Gesamtgesundheit des Systems vorherzusagen. Wenn beispielhaft das Freilaufspiel (FRC) oder die Änderung des Freilaufspiels (ΔFRC) übermäßig groß wird, ist dies allgemein eine Angabe, dass entweder das Reibungsmaterial (z. B. das Reibungsmaterial 137, 139, 2) an den Reibungsscheiben (z. B. an der ersten und der zweiten Mehrzahl von Reibungsscheiben 136, 138, 2) verschlissen ist oder der Hub des Kolbens (z. B. des Kolbens 166, 2) wegen mechanischer Probleme (z. B. Leckverluste, Fehlerausrichtung usw.) zu groß ist und das Getriebe (z. B. 14, 1) eine Wartung oder eine „vollständige Getriebeüberholung“ erfordert. Wie oben angemerkt wurde, beginnt das Getriebe ohne Reibungsmaterial an den Kupplungsscheiben zu „gleiten“ und ist unfähig zur Drehmomentübertragung. Ferner könnte der Betrieb des Getriebes zu zusätzlicher, vermeidbarer Beschädigung führen.
Die Begriffe „gelernt“, „angepasst“ und „konvergiert“ werden hier austauschbar zur Angabe eines Parameters verwendet, der durch den Getriebecontroller (z. B. durch die Steuereinheit 68 aus 1) ununterbrochen überwacht wird und durch den Getriebecontroller regelmäßig eingestellt wird, um die Schaltqualität zu verbessern. Ein „konvergierter“ Schaltvorgang ist beispielhaft ein Schaltvorgang, in dem alle Systemparameter für diesen bestimmten Schaltvorgangstyp richtig eingestellt (d. h. vollständig gelernt) worden sind, was von einem Schaltvorgang zeugt, bei dem keine Abweichungen erfasst werden und der nun während der gesamten Lebensdauer des Getriebes nur kleine Einstellungen erfordert.
Anhand von 3 enthält das Verfahren 200 als Schritt 201 das Überwachen der unterworfenen Kupplungsbaueinheit (d. h. C1-C5), um zu bestimmen, ob der erste Schaltvorgang konvergiert ist (d. h., wenn alle Systemparameter für eine bestimmte Schaltoperation richtig gelernt worden sind). Wenn ein Schaltvorgang vollständig konvergiert ist, beginnt jedes Mal, wenn ein nachfolgender Schaltvorgang richtig konvergiert ist (d. h. gemäß richtig gelernten Parametern abgeschlossen wurde), ein Zähler (der z. B. in die Programmierung oder Software des Controllers 66 integriert sein kann) zu inkrementieren. Dementsprechend enthält der Schritt 203 das ununterbrochene Überwachen des Getriebes 10, um jedes Mal zu verfolgen, wenn ein nachfolgender Schaltvorgang konvergiert ist, und als Schritt 205 das Bestimmen einer Gesamtzahl konvergierter Schaltvorgänge (TCS). Wenn die Gesamtzahl konvergierter Schaltvorgänge (TCS) nicht größer als die Schwellenzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge (CCS) ist, beginnt die Iteration in Schritt 201 erneut.
Nach dem Schritt 205 soll der Controller 66 als Schritt 207 bestimmen, ob die Gesamtzahl konvergierter Schaltvorgänge (TCS) größer als eine Schwellenzahl abgeschlossener Schaltvorgänge (CCS) ist. Wenn eine vorgegebene oder kalibrierte Anzahl konvergierter Schaltvorgänge (CCS) abgeschlossen worden sind, wird das momentane angepasste Kupplungsvolumen (ACV) gespeichert und im Folgenden als eine Referenz, d. h. als das Anfangskupplungsvolumen (ICV) für diesen Schaltvorgang, verwendet. Mit anderen Worten, wenn die Gesamtzahl konvergierter Schaltvorgänge (TCS) größer als die Schwellenzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge (CCS) ist, wird das momentane angepasste Volumen in Schritt 209 gespeichert und als eine Referenz als das (angepasste) Anfangskupplungsvolumen (IAV) verwendet. Beispielhaft wird das momentane angepasste Volumen (ACV) dadurch bestimmt, dass mit einem Anfangsfluidvolumen in der Anlegekammer (z. B. 91, 1) begonnen wird und das Volumen in jedem nachfolgenden Schaltvorgang geändert (z. B. verringert) wird, bis ein Schaltereignis identifiziert wird, in dem keine Getriebeabweichungen erfasst werden (in dem z. B. für eine bestimmte Getriebeantriebsdrehzahl die erwartete Getriebeabtriebsdrehzahl erzielt wird).
Außerdem enthält das Verfahren 200 das Bestimmen wenigstens eines, vorzugsweise aber beider, eines Anfangsfreilaufspiels (IFRC) und eines Freilaufspiels (FRC), das in Schritt 211 bzw. 213 gezeigt ist. Das Anfangsfreilaufspiel (IFRC) wird z. B. dadurch berechnet, dass das konvergierte Anfangsvolumen (ICV) von dem kalibrierten Luftvolumen (CAV) (im Gebiet auch als „belüftetes Volumen“ oder „Luftkontamination“ bezeichnet) subtrahiert wird, wobei der Rest danach mit dem kalibrierten Freilaufspielskalar (FRCS) multipliziert wird. IFRC = (ICV - CAV) . FRCS. Wenn ein Getriebe arbeitet, enthält das Hydraulikfluid eine kleine Menge Luft. Die Durchflussmenge des Fluids zu jeder Kupplung kann gemessen werden, d. h. in Kubikzentimetern pro Sekunde (cm³/s), und mit der Zeit (s) zum vollständigen Zusammendrücken der Kupplung multipliziert werden. Dies gibt das belüftete Volumen der Kupplung. Subtrahieren des tatsächlichen Fluidvolumens der Kupplung von dem belüfteten Volumen führt zu dem kalibrierten Luftvolumen (CAV) der Kupplung. Anhand von Schritt 213 in 2 wird z. B. durch Subtrahieren des kalibrierten Luftvolumens (CAV) von dem momentanen angepassten Kupplungsvolumen (ACV) und Multiplizieren des Rests mit einem kalibrierten Freilaufspielskalar (FRCS) das Freilaufspiel (FRC) berechnet. FRC = (ACV - CAV) . FRCS.
Ferner enthält das Verfahren 200 das Bestimmen wenigstens eines, vorzugsweise aber beider, eines Freilaufspiels pro Fläche (FRCPF), Schritt 215A, und der Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF), Schritt 216B. Da jede Kupplungsscheibe eine entsprechende Reibungsfläche mit einer Dicke aufweist, kann das durchschnittliche Freilaufspiel pro Reibungsfläche FRCPF durch Dividieren des Gesamtfreilaufspiels (FRC) durch die Anzahl der Reibungsflächen (CFS) berechnet werden. FRCPF = FRC/CFS. Das Freilaufspiel pro Fläche (FRCPF) ist der Auslöser, der zum Begrenzen des maximalen zulässigen Freilaufspiels verwendet wird.
Während das Getriebe 14 weiterarbeitet, wird die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF) ununterbrochen überwacht (d. h. Schritt 215B aus 3). Die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF) kann durch Subtrahieren des Anfangsfreilaufspiels (IFRC) von dem momentanen Freilaufspiel (FRC) und Dividieren des Rests durch die Anzahl für Reibungsflächen (CFS) berechnet werden. ΔFRCPF = (FRC - IFRC)/CFS. Optimal wird ein zusätzlicher Parameter, der hier als das wiederhergestellte Freilaufspiel (RFRC) bezeichnet wird, addiert, um (z. B. in Situationen, in denen ein gebrauchtes Getriebe eingebaut und/oder der Getriebecontroller ersetzt worden ist) Fälle zu berücksichtigen, in denen bekannt ist, dass die Kupplungsscheiben bereits einen bestimmten Betrag an Verschleiß aufweisen. ΔFRCPF = [(FRC - IFRC)/CFS] + RFRC. Das Delta Freilaufspiel pro Fläche (ΔFRCPF) ist der Auslöser, der von dem System verwendet wird, um den Betrag des Freilaufspiels (FRC) zu begrenzen, der zur Änderung aus seinem Anfangs-„Neu“-Zustand zulässig ist.
Dementsprechend enthält das Verfahren 200 außerdem das Bestimmen, ob entweder das Freilaufspiel pro Fläche (FRCPF) größer als eine kalibrierte Änderung oder Schwellenänderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall (FRCPFailure) ist, Schritt 217A, oder die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF) größer als eine Schwellenänderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall (ΔFRCPFailure), Schritt 217B, ist. Wenn das Freilaufspiel pro Fläche (FRCPF) nicht größer als das kalibrierte Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall (FRCPFailure) ist und die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF) nicht größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall (ΔFRCPFailure) ist, beginnt die Iteration oder das Verfahren 200 in Schritt 201 erneut.
Wenn entweder das Freilaufspiel pro Fläche (FRCPF) oder die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF) einen kalibrierten Schwellenwert, hier als das Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall (FRCPFailure) und als Delta Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall (ΔFRCPFailure) dargestellt, übersteigt, wird ein Wartungsindikator (z. B. das Anzeigemodul 84, 1) oder ein ähnliches Element betätigt, um den Fahrzeuginsassen zu benachrichtigen, dass ein potentielles Getriebeproblem vorliegt und eine Wartung eingeplant werden sollte. Mit anderen Worten, wenn das Freilaufspiel pro Fläche (FRCPF) größer als das kalibrierte Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall (FRCPFailure) ist, weist der Schritt 219 den Controller 66 an, den Wartungsindikator 84 zu betätigen, um die Fahrzeuginsassen zu warnen, dass eine Getriebewartung erforderlich ist. Ähnlich weist der Schritt 219 den Controller 66 an, den Wartungsindikator 84 zu betätigen, um dann, wenn die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche (ΔFRCPF) größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall (ΔFRCPFailure) ist, die Fahrzeuginsassen zu warnen, dass eine Getriebewartung erforderlich ist. Der Wartungsindikator könnte visuell (z. B. ein Blinklicht), akustisch (z. B. ein Piepton), physikalisch (z. B. ein vibrierendes Element) oder irgendeine Kombination davon sein. Obgleich dies nicht ideal ist, können die Schritte 201-205 und 209 aus dem Verfahren 200 weggelassen werden, falls die Schritte 211B und 213B ebenfalls weggelassen werden.
Weiter anhand von 3 ist ebenfalls bevorzugt, dass, wie in Schritt 219 angegeben ist, ein prozentualer Gesundheitsparameter (PH) ununterbrochen überwacht und wahlweise an den Fahrzeuginsassen bereitgestellt wird. Die prozentuale Gesundheit (PH) kann für jede Kupplung als das Minimum der prozentualen zulässigen Kupplungsverschlechterung (%ACD) und/oder als die prozentuale maximale Kupplungsverschlechterung (%MCD) berechnet werden. PH = min (%ACD und %MCD). %ACD = 1 - [(FRCPF - IFRC)/(FRCPFailure - IFRC)]. %MCD = 1 - (ΔFRCP/ ΔFRCPFailure). Zum Beispiel wird die prozentuale Gesundheit (PH) der Kupplung C2, wie oben diskutiert wurde, sowohl für die primäre als auch für die sekundäre Betriebsart auf der Grundlage der prozentualen zulässigen Kupplungsverschlechterung (%ACD) oder der prozentualen maximalen Kupplungsverschlechterung (%MCD) berechnet und ein Minimalwert der prozentualen Gesundheit (PH) für die Kupplung C2 verarbeitet und werden die Ergebnisse bereitgestellt. Diese Metriken sind vorzugsweise ohne ein Wartungshilfsmittel verfügbar.
An diesem Punkt wird angemerkt, dass schaltspezifische Parameter (d. h. Volumina und Drücke) über mehr als ein Verfahren wie etwa über den Prozess des normalen Schaltvorgangs oder durch Ausführen einer „Routine“ mit einem Wartungshilfsmittel gelernt werden können. Vorzugsweise wird die Routine während der Fahrzeugmontage ausgeführt, um alle schaltspezifischen Parameter im Voraus zu lernen und die Schaltvorgänge im Montagewerk im Wesentlichen zu „konvergieren“. Falls die Änderungen zwischen Getriebekomponenten sehr klein sind, brauchen schaltspezifische Parameter möglicherweise überhaupt nicht gelernt zu werden und können auf vorgegebene Werte eingestellt werden.
Vorzugsweise enthält das Verfahren 200 der vorliegenden Erfindung wenigstens die Schritte 201-219. Allerdings liegt es im Umfang und im Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung, Schritte wegzulassen, zusätzliche Schritte aufzunehmen und/oder die in 3 dargestellte Reihenfolge zu ändern. Ferner wird angemerkt, dass das in 3 gezeigte Verfahren 200 einen einzelnen Zyklus bei der Vorhersage der Gesundheit eines Automatikgetriebes repräsentiert. Somit wird betrachtet, ist aber nicht erforderlich, dass das Verfahren 200 auf systematische und ununterbrochene Weise angewendet wird.

Claims

Verfahren zum Vorhersagen der Gesundheit eines Automatikgetriebes (14), das wenigstens eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (C1-C5) mit einem kalibrierten Luftvolumen und mit einer kalibrierten Anzahl von Reibungsflächen (137, 139) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen, ob ein Schaltvorgang konvergiert ist; Überwachen einer Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge, wenn der Schaltvorgang konvergiert ist; Bestimmen, ob die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als eine kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; Bestimmen eines Anfangskupplungsvolumens, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; Bestimmen eines Anfangsfreilaufspiels, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; Bestimmen eines Freilaufspiels, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; Überwachen einer Änderung des Freilaufspiels pro Fläche, wenn die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als die kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist; Bestimmen, ob die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als eine kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist; und Aktivieren eines Wartungsindikators (84), der so konfiguriert ist, dass er in Ansprechen darauf, dass die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist, Fahrzeuginsassen warnt, dass eine Getriebewartung erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bestimmen eines Freilaufspiels pro Fläche; und Bestimmen, ob das Freilaufspiel pro Fläche größer als ein kalibriertes Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist; wobei das Aktivieren eines Wartungsindikators (84) in Ansprechen darauf erfolgt, dass das Freilaufspiel pro Fläche größer als das kalibrierte Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist und/oder dass die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Bestimmen eines momentanen angepassten Volumens; wobei das Bestimmen des Freilaufspiels wenigstens teilweise auf dem momentanen angepassten Volumen und auf dem kalibrierten Luftvolumen beruht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Bestimmen des Anfangsfreilaufspiels wenigstens teilweise auf dem Anfangskupplungsvolumen und auf dem kalibrierten Luftvolumen beruht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Bestimmen einer Änderung des Freilaufspiels pro Fläche das Berücksichtigen eines wiederhergestellten Freilaufspiels enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Bestimmen einer prozentualen Gesundheit des Getriebes.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Bestimmen einer prozentualen Gesundheit des Getriebes das Berechnen einer prozentualen zulässigen Kupplungsverschlechterung und/oder einer prozentualen maximalen Kupplungsverschlechterung enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Wartungsindikator ferner so konfiguriert ist, dass er wahlweise die prozentuale Gesundheit des Getriebes an Fahrzeuginsassen liefert.
Steuervorrichtung für ein Getriebe (14), das eine Antriebswelle (18) in Kraftflussverbindung mit einer Abtriebswelle (20), wenigstens einen Differentialzahnradsatz (23, 24, 25), wenigstens einen Kupplungsmechanismus (C1-C5), der zwischen der Getriebeantriebswelle (18) und der Getriebeabtriebswelle (20) positioniert ist und so betreibbar ist, dass er über sein wahlweises Ein- und Ausrücken eine Übersetzungsverhältnisänderung bewirkt, und wenigstens eine Füllkammer (91), in die Hydraulikfluid für die Hydraulikbetätigung des wenigstens einen Kupplungsmechanismus (C1-C5) zugeführt wird, aufweist, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen Controller (66) in funktionaler Verbindung mit dem Getriebe (14) zum Steuern des wahlweisen Ein- und Ausrückens wenigstens einer Kupplung (C1-C5); und einen Wartungsindikator (84), der mit dem Controller (66) funktional verbunden und so konfiguriert ist, dass er Fahrzeuginsassen warnt, dass eine Getriebewartung erforderlich ist; wobei der Controller (66) zum Überwachen einer Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge, wenn ein erster Schaltvorgang konvergiert ist, programmiert und konfiguriert ist; wobei der Controller (66) zum Bestimmen, ob die Gesamtzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge größer als eine kalibrierte Anzahl abgeschlossener konvergierter Schaltvorgänge ist, programmiert und konfiguriert ist; wobei der Controller (66) zum Bestimmen eines Anfangskupplungsvolumens, eines Anfangsfreilaufspiels, eines Freilaufspiels und eines Freilaufspiels pro Fläche programmiert und konfiguriert ist; wobei der Controller (66) zum Überwachen einer Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche programmiert und konfiguriert ist; wobei der Controller (66) zum Bestimmen, ob das Freilaufspiel pro Fläche größer als ein kalibriertes Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist und ob die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als eine kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist, programmiert und konfiguriert ist; wobei der Controller (66) den Wartungsindikator (84) in Ansprechen darauf aktiviert, dass das Freilaufspiel pro Fläche größer als das kalibrierte Freilaufspiel pro Reibungsfläche für den Ausfall ist und/oder dass die Änderung des Freilaufspiels pro Fläche größer als die kalibrierte Änderung des Freilaufspiels pro Reibungsfläche für den Ausfall ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Controller (66) ferner zum Bestimmen eines momentanen angepassten Volumens programmiert und konfiguriert ist, wobei das Bestimmen eines Freilaufspiels wenigstens teilweise auf dem momentanen angepassten Volumen und auf dem kalibrierten Luftvolumen beruht und wobei das Bestimmen eines Anfangsfreilaufspiels wenigstens teilweise auf dem Anfangskupplungsvolumen und auf dem kalibrierten Luftvolumen beruht.
Steuervorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Controller (66) ferner zum Bestimmen einer prozentualen Gesundheit des Getriebes (14) programmiert und konfiguriert ist, wobei die prozentuale Gesundheit des Getriebes (14) eine prozentuale zulässige Kupplungsverschlechterung und/oder eine prozentuale maximale Kupplungsverschlechterung umfasst.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Bestimmen einer Änderung des Freilaufspiels pro Fläche das Berücksichtigen eines wiederhergestellten Freilaufspiels enthält.