DE68921625T2

DE68921625T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von getrieben.

Info

Publication number: DE68921625T2
Application number: DE68921625T
Authority: DE
Inventors: Y Kabushiki Kaisha Komat Okura
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2009-11-23
Also published as: KR0121882B1; KR900702274A; EP0588443A1; DE68921625D1; EP0414901A1; EP0414901B1; DE68927393T2; AU4632189A; EP0588443B1; EP0414901A4; AU631824B2; DE68927393D1; WO1990005865A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern eines Getriebesystems.
In den vergangenen Jahren wurde von Fahrern von Baufahrzeugen, wie beispielsweise Muldenkippern, der Wunsch nach Verringerung des Gangwechselstoßes geäußert.
Wie allgemein bekannt, versteht man unter dein Gangwechselstoß, auf den hier Bezug genommen wird, einen Stoß, weicher durch eine plötzliche Änderung der Beschleunigung in Längsrichtung eines Fahrzeugs entsteht, bedingt durch die Tatsache, daß während eines Gangwechsel das Drehmoment auf der Antreibsseite nicht mit dem Drehmoment auf der Abtriebsseite übereinstimmt.
Insbesondere in Fällen, bei denen ein Herunterschalten unter Last erfolgt, wenn beispielsweise ein Fahrzeug, z.B. eine Baufahrzeug oder etwas ähnliches, von einer ebenen Straße auf eine abschüssige Straße fährt, dann tritt der in folgendem beschriebene Gangwechselstoß auf.
Und zwar treten in Fällen, bei denen der Öldruck einer momentan eingekuppelten Gangwechselkupplung (nachfolgend als Vor-Gangwechselkupplung bezeichnet) auf einen Gangwechselbefehl hin auf Null gesetzt wird, gleichzeitig mit der Zufuhr von Drucköl zu einer als nächstes einzuschaltenden Kupplung (nachfolgend als Nach-Gangwechselkupplung bezeichnet) begonnen wird, und nachfolgend ein Modulieren des Öldrucks durchgeführt wird, derart daß der Druck der Nach-Gangwechselkupplung allmählich erhöht wird, wie in Fig. 21(c) gezeigt, an der Abtriebswelle plötzliche Drehmomentschwankungen mit positiven und negativen Ausschlägen auf, wie in Teil (a) der Zeichnung gezeigt ist.
Insbesondere solche plötzliche Drehmomentschwankungen mit Ausschlägen auf die positive und auf die negative Seite stellen eine Belästigung des Fahrers dar.
Der Mechanismus der Entstehung des erwähnten Gangwechselstoßes läßt sich allgemein wie folgt erklären.
Betrachtet man die Drehzahl der bewegten Teile der Nach-Gangwechselkupplung, so stellt man fest, daß, da ein Herunterschalten durchgeführt wird, die Drehzahl an der Abtriebsseite höher ist als die der Antriebsseite (die relative Drehzahl ist negativ, siehe Teil (b) von Fig. 21). Aus diesem Grund wird das Einschaltdrehmoment der Kupplung negativ, bis die Drehzahl der beiden Seiten übereinstimmt, und dies verursacht den Gangwechselstoß.
Es wird hier angenommen, daß sich die relative Drehzahl errechnet, indem man die Drehzahl der bewegten Teile des Abtriebs von der Drehzahl der bewegten Teile des Antriebs subtrahiert.
Demgemäß haben die Urheber der vorliegenden Erfindung zur Verringerung des erwahnten Gangwechselstoßes einen Versuch gemacht, bei dem eine absichtliche Zeitverzögerung (nachfolgend als drehmomentfreie Zeit bezeichnet) eingeführt wird, welche zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Öldruck der Vor-Gangwechselkupplung Null geworden ist und dem Zeitpunkt, an dem mit der allmählichen Erhöhung des Öldrucks in der Nach-Gangwechselkupplung begonnen wird, liegt, und bei dem eingekuppelt wird, nachdem die relative Drehzahl der Nach-Gangwechselkupplung auf Null synchronisiert ist.
Zusätzlich wird bei einem zweistufigen Getriebe mit einem Untergetriebe und einem Hauptgetriebe bei einem Herunterschalten unter Last, bei welchem Gangwechselkupplungen auf beiden Seiten eingekuppelt werden müssen, auf Basis der Methode mit oben erwähnten drehmomentfreien Zeitraum, die folgende Steuerung durchgeführt.
Und zwar wird, wie in den Teilen (f) und (g) von Fig. 22 gezeigt ist, der Öldruck der betreffenden Vor-Gangwechselkupplungen auf der Untergetriebeseite (nachfolgend als Untergetriebekupplung bezeichnet) und auf der Hauptgetriebeseite (nachfolgend als Hauptgetriebekupplung bezeichnet) gleichzeitig auf Null gesetzt und nach Ablauf der drehmomentfreien Zeit wird ein allmählicher Anstieg des Öldrucks der zwei Nach-Gangwechselkupplungen eingeleitet.
Bei der Durchführung dieser Steuerung ist ein großer Zeitraum bis zur Synchronisierung der relativen Drehzahlen der beiden Nach-Gangwechselkupplungen erforderlich, wie im Teil (e) der Zeichnung gezeigt ist, und es ist zu erkennen, daß insbesondere die Hauptgetriebekupplung, sogar nach Beginn des allmählichen Kupplungsdruckanstiegs in dieser Kupplung, noch einen negativen Wert aufweist. Da aus diesem Grund während des Einkuppelvorgangs der Hauptgetriebekupplung ein negatives Drehmoment an der Abtriebswelle erzeugt wird, entstehen an der Abtriebswelle, wie in Teil (a) der Zeichnung gezeigt ist, positive und negative Drehmomentschwankungen, welche eine Belästigung für den Fahrer darstellen.
Des weiteren ist eine herkömniliche Methode zur Verringerung des Gangwechselstoßes bekannt, beispielsweise die in Fig. 23 gezeigte.
Bei dieser Methode wird die Steuerung derart durchgeführt, daß die Fülzeit einer als nächstes einzuschaltenden Kupplung (nachfolgend als Nach-Gangwechselkupplung bezeichnet) abgeschlossen ist, bevor der auf eine momentan eingekuppelte Gangwechselkupplung (nachfolgend als Vor-Gangwechselkupplung bezeichnet) wirkende Öldruck auf Null gesetzt wird. Gleichzeitig wird ein Haltedruck p&sub1; der Vor-Gangwechselkupplung und ein Anfangsdruck p&sub2; der Nach-Gangwechselkupplung abhängig von der Eindrücktiefe des Gaspedals (gleichbedeutend mit der Motorlast) gesteuert, wodurch eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung verhindert wird. Für den Druck p&sub2; bedeutet das beispielsweise, daß er sich bei einem tief gedruckten Gaspedal auf einem hohen Niveau befindet, hingegen bei einem wenig gedruckten Pedal auf einem niedrigen Niveau.
Bei dieser herkömmlichen Methode ist zwar der Anfangsdruck der Nach-Gangwechselkupplung in Abhängigkeit von der Eindrücktiefe des Gaspedals variabel, aber die Steigungsrate dp/dt des allmählichen Anstiegs des Öldrucks bei der Nach-Gangwechselkupplung ist ein konstanter, unveränderlicher Wert.
Wenn das Steigungsverhältnis in der oben beschriebenen Weise einheitlich festgelegt ist, tritt das folgende Problem auf.
Im allgemeinen ist die Größe des Gangwechselstoß durch einen Stoßwert J bestimmt, d.h. die Änderungsrate der Fahrzeugbeschleunigung, und diese Änderungsrate ist proportional zur Steigungsrate dp/dt des Kupplungsdrucks. Wenn man den Gangwechselstoß als Empfindungswert des Fahrers betrachtet, erhält man außerdem, sogar bei gleichen Fahrzeugbeschleunigungsänderungsraten (worunter man die vorher erwähnte Steigungsrate dp/dt versteht), in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung unterschiedliche Werte. Mit anderen Worten hat der Fahrer bei gedruckten Gaspedal (unter Last) die Absicht, die Geschwindigkeit zu erhöhen und empfindet das Auftreten des Gangwechselstoßes nicht als merkliche Komforteinbuße, und in einigen Fällen empfindet er sogar, daß der Gangwechselstoß den angenehmen Eindruck von Beschleunigung mit sich bringt, der von ausreichendem Drehmoment herrührt. Andrerseits können bei nicht gedrucktem Gespedal (ohne Last) aufgrund des kleinen Abtriebswellendrehmoments selbst kleine Drehmomentschwankungen an der Abtriebswelle beim Fahrer den Eindruck eines kräftigen Gangwechselstoßes bewirken.
Demgemäß empfindet der Fahrer in Fällen mit einer einheitlich festgelegten Öldrucksteigungsrate dp/dt der Nach-Gangwechselkupplung, wie dies nach dem Stand der Technik der Fall ist, bei tief gedrücktem Gaspedal die Drehmomentschwankungen, wie beispielsweise die mit dem Pfeil F in Fig. 23 bezeichneten, nicht als Gangwechselstoß, bei wenig gedrücktem Gaspedal hingegen empfindet er in einigen Fällen ähnlich große Drehmomentschwankungen als Gangwechselstoß. Somit war es mit dem herkömmlichen Verfahren unmöglich, die sich aus dem Gangwechselstoß ergebende Komforteinbuße zu verhindern.
Untersucht man die Öldruckanstiegsrate dp/dt hinsichtlich der Lebensdauer der Gangwechselkupplungen, soist außerdem unter großer Last (wenn das Gespedal tief gedrückt ist) erwönscht, daß die Nach-Gangwechselkupplung rasch eingekuppelt wird, wodurch sich eine Schädigung der Kupplung durch thermische Belastung verhindern läßt. Demnach ist es erforderlich, die Öldrucksteigungsrate dp/dt auf einen hohen Wert zu setzen. Demgegenüber wird beim Einkuppeln unter großer Last mit niedriger Öldrucksteigungsrate dp/dt der Nach-Gangwechselkupplung für den Kuppelvorgang ein großer Zeitraum benötigt und möglicherweise die Lebensdauer der Kupplung erheblich vermindert.
Weiterhin ist der Motor bei einer Betätigung der Bremsen aufgrund des sehr großen, auf die Motorseite wirkenden Drehmoments unter großer Last. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Gangwechsel durchgeführt wird, dann wird die Lebensdauer der Kupplung in ähnlicher Weise erheblich vermindert.Um dies zu vermeiden muß demnach die Öldrucksteigungsrate erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung erfolgte mit Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände und hat als Hauptziel, eine Komforteinbuße für den Fahrer weitgehend zu verhindern, indem sie die Entstehung eines negativen Drehmoments an der Abtriebswelle bei Herunterschalten unter Last verhindert, und als zweites Ziel, eine durch einen Gangwechselstoß bedingte Komforteinbuße bei beliebigen Gaspedalstellungen und Bremszuständen zu verhindern und gleichzeitig die Lebensdauer der Gangwechselkupplungen zu vergrößern.
Als Stand der Technik sei auch US-A-4 653 351 erwähnt, das ein Verfahren zum Steuern eines Getriebesystems, welches mehrere Gangwechselkupplungen zum Auswählen einer Gangwechselstufe sowie die jeweiligen mit diesen verbundenen Steuerventile beinhaltet, beschreibt, durch welches die Steuerventile gesteuert werden, wenn unter Last von einer momentanen Gangstufe auf eine nachfolgende heruntergeschaltet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Ausschalten des zu der Gangwechselkupplung der momentanen Gangstufe gehörenden Drucksteuerventils auf einen Gangwechselbefehl hin; Betätigen des zur Gangwechselkupplung der nachfolgenden Gangstufe gehörenden Drucksteuerventils bei einem Verfahrensbeginnzeitpunkt, an dem eine Fullzeit der Gangwechselkupplung beendet ist und zu einem Zeitpunkt, bei dem die relative Drehzahl der Gangwechselkupplung Null wird, um so die Gangwechselkupplung mit Drucköl zu versorgen; und
Überprufen, ob die Fullzeit der Gangwechselkupplung beendet ist, und nachfolgendes Steuern des zur Gangwechselkupplung gehörenden Drucksteuerventils derart, daß der Druck der Gangwechselkupplung allmählich ansteigt;
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Getriebesystems, das mehrere Untergetriebekupplungen in einer ersten Stufe einer Eingangswelle eines Getriebes, mehrere Hauptgetriebekupplungen in einer zweiten Stufe, und die jeweiligen mit diesen Untergetriebekupplungen und Hauptgetriebekupplungen verbundenen Drucksteuerventile beinhaltet und bei dem durch eine Kombination von Untergetriebekupplungen und Hauptgetriebekupplungen eine Gangstufe ausgewählt werden kann, geliefert, wobei durch dieses Verfahren die Drucksteuerventile gesteuert werden, wenn beim Herunterschalten unter Last von einer aktuellen Gangstufe auf eine nachfolgende Gangstufe sowohl eine Untergetriebekupplung als auch eine Hauptgetriebekupplung einzukuppeln ist und dieses Verfahren folgende Schritte beinhaltet:
a) Ausschalten der jeweiligen zur Untergetriebekupplung und zur Hauptgetriebekupplung der aktuellen Gangstufe gehörenden Drucksteuerventile auf einen Gangwechselbefehl hin;
b) Beginn der Versorgung mit Drucköl der nachfolgenden Gangstufe der Untergetriebekupplung im Moment des Abschaltens des zur aktuellen Gangstufe der Untergetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils, und nachfolgendes Steuern des zur Untergetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils, derart daß der Druck in der Untergetriebekupplung allmählich ansteigt;
c) Betätigen des zur nachfolgenden Gangstufe der Hauptgetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils bei einem Verfahrensbeginnzeitpunkt, an dem eine Füllzeit der Hauptgetriebekupplung beendet ist und zu einem Zeitpunkt, bei dem die relative Drehzahl der Hauptgetriebekupplung Null wird, um so die Hauptgetriebekupplung mit Drucköl zu versorgen; und
d) Überprüfen, ob die Füllzeit der Hauptgetriebekupplung beendet ist und nachfolgendes Steuern des zur Hauptgetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils derart, daß der Druck der Hauptgetriebekupplung almählich ansteigt;
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Getriebesystems geliefert, das mehrere Untergetriebekupplungen in einer ersten Stufe nach einer Eingangswelle eines Getriebes, mehrere Hauptgetriebekupplungen in einer zweiten Stufe, und die jeweiligen mit diesen Untergetriebekupplungen und Hauptgetriebekupplungen verbundenen Drucksteuerventile beinhaltet und bei dem durch eine Kombination von Untergetriebekupplungen und Hauptgetriebekupplungen eine Gangstufe ausgewählt werden kann, wobei das System eine Steuereinrichtung beinhaltet, welche die Drucksteuerventile steuert, wenn beim Herunterschalten unter Last von einer aktuellen Gangstufe auf eine nachfolgende Gangstufe sowohl eine Untergetriebekupplung als auch eine Hauptgetriebekupplung einzuuppeln ist und diese Steuereinrichtung aufweist:
a) Einrichtungen zum Ausschalten der jeweiligen zur Untergetriebekupplung und zur Hauptgetriebekupplung der aktuellen Gangstufe gehörenden Drucksteuerventile auf einen Gangwechselbefehl hin;
b) Einrichtungen, um mit der Druckölversorgung der nachfolgenden Gangstufe der Untergetriebekupplung im Moment des Abschaltens des zur aktuellen Gangstufe der Untergetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils zu beginnen, und nachfolgendes Steuern des zur Untergetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils, derart daß der Druck in der Untergetriebekupplung allmählich ansteigt;
c) Einrichtungen für das Betätigen des zur nachfolgenden Gangstufe der Hauptgetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils bei einem Verfahrensbeginnzeitpunkt, an dem eine Fullzeit der nachfolgenden Gangstufe der Hauptgetriebekupplung beendet ist und zu einem Zeitpunkt, bei dem die relative Drehzahl der Hauptgetriebekupplung Null wird, um so die Hauptgetriebekupplung mit Drucköl zu versorgen; und
d) Einrichtungen um zu überprufen, ob die Ftzlzeit der Hauptgetriebekupplung beendet ist und nachfolgendes Steuern des zur Hauptgetriebekupplung gehörenden Drucksteuerventils derart, daß der Druck der Hauptgetriebekupplung allmählich ansteigt;
Und zwar ist bei der Steuerung dieser Erfindung nur für die Hauptgetriebeseite eine drehmomentfreie Zeit vorgesehen, hingegen nicht für den Gangwechsel auf der Untergetriebeseite. Der Gangwechsel der Untergetriebeseite wird während der drehmomentfreien Zeit der Hauptgetriebeseite vollzogen, und die Steuerung zur Verringerung des Gangwechselstoßes wird für die Hauptgetriebeseite durchgeführt.
Das bedeutet, mit Beginn des Gangwechsels wird gleichzeitig der Öldruck sowohl der Untergetriebekupplung als auch der Hauptgetriebekupplung Null. Zu diesem Zeitpunkt ist keine drehmomentfreie Zeit fiii die Untergetriebekupplung der nachfolgenden Gangstufe vorgesehen, sie wird sofort mit Drucköl versorgt und der Öldruck danach allmahlich gesteigert, noch bevor das Einkuppelvorgang dieser Untergetriebekupplung abgeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt auftretende Drehmomentschwankungen wirken sich nicht auf die Abtriebswelle des Getriebes aus, da sich die Hauptgetriebeseite im drehmomentfreien Zustand befindet.
Zum richtigen Zeitpunkt wird die Steuerung unter Berücksichtigung der nachfolgenden Gangstufe der Hauptgetriebekupplung durchgeführt, und es entsteht kein negatives Drehmoment an der Abtriebswelle des Getriebes. Demnach kann der unangenehme Gangwechselstoß beim Herunterschalten unter Last verringert werden, und dadurch die Ermüdung des Fahrers wesentlich vermindert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Konzeptes eines Getriebesystems gemäß einem beispielhaften Verfahren der vorliegenden Erfindung;
Figuren 2 bis 5 Flußdiagramme, welche Verfahrensabläufe darstellen, welche durch eine in Fig. 1 gezeigte Steuereinrichtung ausgeführt werden;
Fig. 6 ein Zeitverlaufdiagramm, welches darstellt, wie sich verschiedene Größen eines Getriebesystems bei Durchführung des in Fig. 3 gezeigten Flußdiagramms verändern;
Fig. 7 ein Zeitverlaufdiagramm, welches darstellt, wie sich verschiedene Größen eines Getriebesystems bei Durchführung des in Fig. 4 gezeigten Flußdiagramms verändern;
Fig. 8 und 9 Zeitverlaufdiagramme, welche einen anderen Betriebsmodus des Systems darstellen;
Fig. 10 ein Diagramm eines Hydraulikkreislaufs, das den inneren Aufbau der Kupplungsdruckölversorgungseinrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zeigt;
Fig. 11 einen Querschnitt vom inneren Aufbau eines Kupplungsöldrucksteuerventils;
Fig. 12 ein Zeitverlaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Kupplungsöldrucksteuerventils;
Fig. 13 ein Diagramm, welches die Bestimmung des Zeitpunkts für einen automatischen Gangwechsels erläutert;
Fig. 14 einen Graph mit den prinzipiellen Zusammenhängen zwischen einer Eindrücktiefe des Gaspedals, einem Stoßwert J und einem vom Fahrer empfundenen Wert;
Fig. 15 ein Diagramm von den Eindrücktiefen des in Fig. 1 dargestellten Gaspedals;
Fig. 16 ein Prinzipdiagramm von den Speicherinhalten der in Fig. 1 gezeigten Steuerung;
Fig. 17 ein Zeitverlaufdiagramm, welches den Druckverlauf einer Gangwechselkupplung bei der Ausfuhrung des in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramms zeigt;
Fig. 18 ein Zeitverlaufdiagramm, welches zeigt, in welcher Weise der Kupplungsdruck nach einem Gangwechsel allmählich erhöht wird, wobei die Vorgabewerte für den allmählichen Anstieg im Speicher abgelegt sind, wie in Fig. 16 gezeigt;
Figuren 19 bis 23 Zeitverlaufdiagramme, welche darstellen, wie sich verschiedene Größen eines Getriebesystems bei Durchführung des in Fig. 5 gezeigten Flußdiagramms verändern; und
Figuren 21 bis 23 Zeitverlaufdiagramme, welche darstellen, wie sich verschiedene Größen eines Getriebesystems bei Durchführung einer Steuerung nach dem Stand der Technik verändern;
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Konzeptes eines Getriebesystems gemäß einem beispielhaften Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
Es wird darauf hingewiesen, daß für diese Ansführunngsform angenommen wird, daß die erwähnte Vorrichtung in ein Baufahrzeug, wie beispielsweise ein Muldenkipper oder etwas ähnliches, eingebaut ist.
In Fig. 1 wird das Ausgangsdrehmoment eines Motors 1 über einen Drehmomentwandler 2 zu einem Getriebe 3 übertragen, und das Ausgangsdrehmoment des Getriebes 3 wird über ein Diiferentialgetriebe/Enduntersetzungsgetriebe 4 auf Antriebsräder 5 übertragen. Zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers 2 ist eine Sperrkupplung 6 zur Herstellung einer direkten Kopplung dieser Wellen angeordnet.
Im Getriebe 3 sind Drehsensoren 7, 8 und 9, deren Ausgangsgrößen Signale sind, welche den jeweiligen Drehzahlen n&sub1;, n&sub2;, bzw. n&sub3; der Eingangswellen im Getriebe 3 entsprechen, eine zwischen einem Untergetriebe und einem Hauptgetriebe angeordnete Zwischenwelle, welche später beschrieben wird, und eine Abtriebswelle des Getriebes 3 vorgesehen. Die Ausgangsgrößen dieser Sensoren werden an eine Steuereinrichtung 10 weitergeleitet.
Ein Drosselklappensteilungssensor 11 ist an einem Gaspedal 11a vorgesehen, und der Sensor 11 ist in der Lage, die Eindrücktiefe des Gaspedals 11a zu erkennen und ein diese Eindrücktiefe repräsentierendes Signal S (S1 - S5, siehe Fig. 15) an die Steuereinrichtung 10 zu schicken. Ein Bremssensor 12 ist an einem Bremspedal 12a vorgesehen, und der Sensor erfaßt, ob die Bremse betätigt ist oder nicht und gibt den erfäßten Wert an die Steuereinrichtung 10 weiter. Eine Schaltwähieinrichtung 13 schickt der Steuereinrichtung 10 ein für die Schaltstellung (R,N,D,1,...) repräsentatives, durch einen Schalthebel 14 gewahltes Signal.
Die Steuereinrichtung 10 bestimmt für die automatische Durchführung eines Gangwechsels auf der Basis eines durch die Schaltwähleinrichtung 13 eingegebenen Schaltpositionssignals eine Gangstufe und schaltet umjeweils eine Gangstufe nach oben oder unten, und zwar mittels einer Kupplungsdruckölversorgungseinrichtung 20 zum Steuern des Drucks einer zur Gangstufe des Getriebes 3 gehörenden Gangwechselkupplung, auf der Basis eines für die Drehzahl n&sub1; der Antriebswelle repräsentativen Signals und des Drosselklappensignal S, welche vom Drehzahlsensor 7 bzw. dem Drosselklappenstellungssensor 11 stammen, derart daß eine optimale Gangstufe eingeschaltet wird, welche unter den erwähnten Gangstufen ausgewählt ist und welche automatisch geschaltet werden kann.
Wenn die Schaltposition D durch den Schalthebel 14 gewählt ist, wird, unter der Annahme, daß die Gangstufen vom ersten Vorwärtsgang bis zum siebten Vorwärtsgang automatisch geschaltet werden können, ein Hoch- oder Herunterschalten in diese Gangstufen gemäß den in Fig. 13 gezeigten Vorgabewerten und in Übereinstimmung mit der Drehzahl n&sub1; der Antriebswelle und dem Drosselklappensignal S durchgeführt. Mit anderen Worten wird, wenn das Drosselklappensignal S&sub3; ist (siehe Fig. 15), und die Drehzahl n1 der Antriebswelle auf r4 oder mehr steigt, ein Herunterschalten (richtig: Hochschalten) um eine Geschwiudigkeitsstufe durchgeführt. Des weiteren versteht man unter Herunterschalten unter Last, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein Herunterschalten zu einem Zeitpunkt, bei dem eine Antriebskraft auf ein sich bewegendes System übertragen wird, und dieses Herunterschalten unter Last findet statt, wenn bei einer Drehzahl der Antriebswelle von r&sub3; oder weniger das Gespedal mit einem Drosselklappenwert von S4, S5 gedrückt ist.
Das Getriebe 3 weist in der ersten Stufe Untergetriebekupplungen L (langsam) und H (schnell) auf, die mit der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers 2 verbunden sind, sowie in einer zweiten Stufe Hauptgetriebekupplungen 1.ter, 2.ter, 3.ter, 4.ter und R, welche mit der Abtriebswelle des Getriebes 3 verbunden sind. Wie in nachstehender Tabelle 1 gezeigt ist, wird durch eine Kombination von Kupplungen H, L der Untergetriebeseite und von Kupplungen 1.ter, 2.ter, 3.ter, 4.ter und R der Hauptgetriebeseite (in der Tabelle mit einem Kreis gekennzeichnet) eine Gangstufe zwischen Rev (Rückwärts), Neu (Leerlauf), F1 (erster Vorwärtsgang), F2 (zweiter Vorwärtsgang), F3 (dritter Vorwärtsgang), F4 (vierter Vorwärtsgang), F5 (fünfter Vorwärtsgang), F6 (sechster Vorwärtsgang), und F7 (siebter Vorwärtsgang) gewählt. Kupplung
Wie in Fig. 10 gezeigt, beinhaltet die Kupplungsdruckölversorgungseinrichtung 20 zur Versorgung dieser Kupplungen mit Drucköl eine Druckölpumpe 21 und ein Überdruckventil 22, sowie Druckölsteuerventile 31, 32, 33, 34, 35, 36, und 37, welche den Öldruck auf die jeweiligen Kupplungen L, H, 1.ter, 2.ter, R, 4.ter bzw. 3.ter geben und welche für die jeweiligen Kupplungen separat vorgesehen sind. Außerdem besitzt die Sperrkupplung 6 ebenfalls ein (nicht gezeigtes) elektronisch gesteuertes, druckproportionales Steuerventil, das den Öldruck auf diese Kupplung aufbringt. Diese Ventile 31 - 37 werden voneinander unabhängig mittels elektrischer Steuerbefehle i&sub1; - i&sub7; von der Steuereinrichtung 10 betätigt. Es wird darauf hingewiesen, daß die nachfolgend beschriebenen Öldrucksteuerventile 31 - 37 jeweils mit Füllsensoren zur Erkennung einer vollständigen Befüllung versehen sind, wobei diese Fullsensoren Erkennungssignale e&sub1; - e&sub7; an die Steuereinrichtung 10 schicken.
Fig. 11 zeigt den Aufbau der erwähnten Kupplungsöldrucksteuerventile 31 - 37, welche jeweils aus einem Drucksteuerventil 301 zur Steuerung des Kupplungsöldrucks, einem Durchsatzerkennungsventil 302, und einem Sensorelement 303 zur Erkennung einer vollständigen Befiiiiung bestehen, wie auch aus Fig. 10 ersichtlich. Das Drucksteuerventil 301 wird durch die Steuereinrichtung 10 gesteuert, während das Erkennungssignal eines jeden Sensorelements 303 zur Steuereinrichtung geschickt wird.
Von der Pumpe 21 kommendes Öl fließt über eine Einlaßöffnung 310 in jedes der Kupplungsöldrucksteuerventile 31 - 37 hinein, und diese versorgen die jeweilige Kupplung über eine Auslaßöffnung 311 mit Öl. Eine Öffnung 312 ist verschlossen, die Öffnungen 313, 314 sind Leckölabflußöffniungen.
Das elektronisch gesteuerte Drucksteuerventil 301 besitzt ein Spindelstück 315, das rechte Ende des Spindeistück 315 stößt gegen einen Tauchkolben 317 eines Proportional-Elektromagneten 316, und eine Feder 318 ist an dessen linken Ende vorgesehen. Drucköl von einer Öldurchlaßöffnung 322 wird über eine im Spindelstück 315 ausgebildete Ölkammer 321 in eine Ölkammer 320 eingespeist, die vom Spindelstück 315 und einem Kolben 319 begrenzt wird.
Das Durchsatzsteuerventil 302 besitzt ein Spindelstück 325, welches die spulenförmigen Kammern 326, 327, und 328 begrenzt. Eine Öffnung 330 ist zwischen den Ölkammern 327, 328 dieses Spindelstücks 325 ausgebildet. Das Spindelstück 325 ist so ausgebildet, daß es drei verschiedene druckbeaufschlagte Flächen A1, A2, und A3 hat, welche durch die Beziehungen A1 + A3 > A2 und A2 > A3 gekennzeichnet sind. Eine Feder 331 ist an einem linken Ende des Spindelttücks 325 angeordnet und eine Feder 332 an dessen rechtem Ende. Das Spindelstück 325 ist so angeordnet, daß es, wenn die Ölkammern 327, 328 druckfrei sind, seine in Fig. 10 gezeigte Neutralstellung mittels der Federn 331, 332, welche sich dann in der Stellung ihrer freien Länge befinden, beibehält. Das heißt, daß in diesem Fall die Feder 331 als Rückstellfeder für das Spindelstück 325, die Feder 332 hingegen als Druckeinstellfeder zur Erkennung des Öldrucks in der Kupplung wirkt.
Ein Erkennungsstift 334 aus Metall ist auf der rechten Seite in einem oberen Bereich eines Ventilkörpers 333 angeordnet, und dieser Erkennungsstift 334 erkennt, daß sich das Spindelstück 325 von seiner in Fig. 10 gezeigten Neutralstellung gegen die Federkraft einer Feder 332 nach rechts bewegt hat. Dieser Erkennungsstift 334 ist am Körper 333 über ein Isolierlage 336 mittels einer Abdeckung 335 am Körper 333 befestigt, und ein Leitungsdraht 337 führt vom Erkennungsstift 334 weg.
Dieser Leitungsdraht 337 ist mit einem zwischen in Reihe geschalteten Widerständen R&sub1; und R&sub2; befindlichen Punkt a verbunden. Eine vorgegebene Gleichspannung V (beispielsweise 12 V) wird an diese Widerstände R&sub1;, R&sub2; angelegt, und der Körper 333 geerdet.
Bezugnehmend auf das in Fig. 12 gezeigte Zeitverlaufdiagramm wird die Funktionsweise der auf diese Weise angeordneten Ventile 31 - 37 beschrieben.
In Fig. 12 zeigt Teil (a) einen Steuerstrom 1 von der Steuereinrichtung 10, Teil (b) den Öldruck (Kupplungsdruck) der Ölkammer 328, und Teil (c) den Verlauf der Ausgabegröße des Sensors 303.
Um das Einschalten einer Kupplung einwleiten, gibt die Steuereinrichtung 10 einen Auslösebefehl an den Elektromagneten 316 des betreffenden Kupplungsöldrucksteuerventils, und danach fiillt der Steuerstrom 1 wieder auf einen vorgegebenen Anfangsdrucksteuerstrom, der dem Anfiuigsdruck der Kupplung entspricht. Der Steuerablauf verbleibt in dieser Stellung auf Warteposition (Stand-by), bis das Befüllen beendet ist (siehe Teil (a) von Fig. 12).
Bei Empfang des erwähnten Auslösebefehls bewegt sich der Spindelkörper 315 des Kupplungssteuerventils 301 nach links und das von der Punipe kommende Öl fiießt über die Einlaßöffnung 310 und die Öldurchlaßöffnung 322 in die Ölkammer 327 des Durchsatzerkennungsventils 302. Das in die Ölkammer 327 eingetretene Öl fließt über die Öffnung 330 in die Ölkammer 328 und fließt dann über die Auslaßöffnung 311 in die Kupplung. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das Spindelstück 325, da sich wegen der Öffnung ein Differenzdruck zwischen den Ölkammern 327 und 328 ergibt, nach links.
Dadurch bedingt öffnet sich das Durchsatzerkennungsventil 302 und das Öl von der Pumpe, welches in eine Durchflußöffnung 329 eingetreten ist, fließt über die Ölkammer 326 in die Ölkammer 327, und dann über die Öffnung 330, die Ölkammer 328, und die Auslaßöffnung 311 in die Kupplung. Der Öffluß setzt sich fort, bis die Kupplungseinheit mit Öl gefüllt ist.
Dabei ist der Spindelkörper 325, wenn er sich in seiner in Fig. 10 gezeigten Neutralstellung befindet und gleichermaßen, wenn er sich während der Füllzeit tf in der durch Bewegen aus der Neutralstellung nach links erreichten Stellung befindet, ein Stück vom Erkennungsstift 334 entfernt.
Aus diesem Grund ergibt sich bei diesem Zustand das Potential im Punkt a durch Teilung der Spannung durch die Widerstände R&sub1;, R&sub2;, wie im Teil (c) von Fig. 12 gezeigt ist.
Wenn am Ende der Füllphase die Kupplungseinheit mit Öl gefüllt ist, dann fließt kein Öl mehr zu dieser, so daß der Differenzdruck auf den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 330 verschwindet.
Demzufolge bewegt sich das Spindelstück 325 nach rechts, und zwar aufgrund einer Kraft, die sich durch die Fiächendifferenz der druckbeaufschlagten Flächen (A&sub1; + A&sub3; - A&sub2;), zuzüglich der Rückstellkraft der Feder 331 ergibt.
Zum Zeitpunkt der Rückstellung des Spindelkörpers 325 wirkt der Öldruck der Pumpe über den Ölkanal 329, die Ölkammer 327, die Öffnung 330, die Ölkammer 328, und obergleichen auf den Kupplungsöldruck. Dadurch entsteht eine Druckspitze, wie beispielsweise in Teil (b) von Fig. 12 gezeigt.
Dabei ist der durch die Federkonstante bestimmte Druck der Feder 332 kleiner als die erwähnte Druckspitze, wie in Teil (b) von Fig. 12 gezeigt.
Demnach bewegt sich bei diesem Vorgang das Spindelstück 325 nach Erreichen der Neutralstellung weiter nach rechts, indem durch die Druckspitze die Rückstellkraft der Feder 332 überwunden wird, mit der Folge, daß sein rechtes Ende gegen den Stift 334 stößt.
Demzufolge ist über den Spindelkörper 325 eine leitende Verbindung zwischen dem Erkennungsstift 334 und dem Körper 333 hergestellt, so daß das Potential im Punkt a auf Null fällt und keine Spannung mehr an Punkt a anliegt, wie im Teil (c) von Fig. 12 gezeigt.
Dieses Potential im Punkt a wird zur Steuereinrichtung 10 weitergeleitet, so daß die Steuereinrichtung 10 aufgrund des Potentialabfalls im Punkt a eine Beendigung des Füllvorgangs feststellen kann. Direkt nach Feststellen der Beendigung des Füllvorgangs erhöht die Steuereinrichtung 10 allmählich den Steuerstrom 1 für die betreffende Kupplung, ausgehend vom Anfangswert des Drucksteuerstroms (Teil (a) von Fig. 12).
Daraus ergibt sich, wie im Teil (b) von Fig. 12 gezeigt ist, daß der Druck dieser Kupplung, nachdem er vom Wert der erwähnten Druckspitze auf den Anfaugsdruck gefallen ist, allmählich ansteigt. Daher bewegt sich der Spindelkörper 325 vorübergehend aus der Stellung, bei der er gegen den Stift 334 stößt, nach links in die Neutralstellung. Nachfolgend übersteigt zu einem bestimmten Zeitpunkt der Kupplungsdruck aufgrund seines allmählichen Ansteigens den Einstelldruck Th der Feder 332. Durch Überwinden der Rückstellkraft der Feder 332 wird ein erneutes Bewegen des Spindelkörpers 325 nach rechts bewirkt, und dessen rechtes Ende stößt gegen den Erkennungsstift 334.
Daher fällt das Potential im Punkt a wieder auf Null, und dieses Nullniveau wird nachfolgend beibehalten.
Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung 10, da das Potential im Punkt a auf Null gesetzt wird, wenn sich ein Druck, der größer als der Einstelldruck Th ist, in der Kupplung aufgebaut hat, hingegen dieses Potential auf eine vorbestimmte Spannung gesetzt wird, wenn der Kupplungsdruck geringer ist als der Einstelldruck Th, durch Überwachen dieses Potentials von Punkt a nicht nur das Ende des Füllvorgangs erkennen, sondern auch, ob die Kupplung unter Druck steht, d.h. in welchem Einrückzustand sie sich befindet.
Unter Bezugnahme auf die in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Flußdiagramme wird nun die Steuerung des Gangwechsels mittels der Steuereinrichtung 10, die den oben beschriebenem Aufbau besitzt, beschrieben.
Wie zuvor beschrieben bestimmt die Steuereinrichtung 10 auf Basis der Ausgangswerte des Drehzahlsensors 7 und des Drossenklappenstellungssensors 11, ob ein Gangwechsel durchzuführen ist. Auf diese Weise unterscheidet die Steuereinrichtung 10, ob ein Herunterschalten durchgeführt werden muß (Schritt 101), und ob momentan ein belasteter Zustand vorliegt (Schritt 102). Es wird auf belasteter Zustand entschieden, wenn beispielsweise Referenzwert für das Drosselklappensignal überschritten wird. Wenn auf einen Zustand für ein Herunterschalten unter Last entschieden ist, dann wird entschieden (Schritt 103), ob beide Getriebestufen, das Hauptgetriebe und das Untergetriebe, für den Gangwechsel geschaltet werden müssen. Wenn nur eine von beiden Getriebestufen geschaltet werden muß, wird eine erste Subroutine für die Getriebesteuerung ausgeführt (Schritt 105). Wenn hingegen beide geschaltet werden müssen, wird eine zweite, in Fig. 4 gezeigte Subroutine für die Getriebesteuerung ausgeführt (Schritt 106). Wenn diesbezüglich bei dem erwähnten Schritt 101 entschieden wird, daß ein Hochschalten durchgeführt werden soll, oder wenn bei dem erwähnten Schritt 102 entschieden wird, daß kein Lastzustand vorliegt, d.h. wenn entschieden ist, daß nicht der Fall eines Herunterschaltens unter Last vorliegt, dann wird ein gewöhnliche Routine für die Getriebesteuerung, welche sich vom Erfindungsziel unterscheidet, durchgeführt und der Gangwechsel abgeschlossen (Schritt 104).
Wenn nun in Schritt 103 entschieden ist, daß nur eines von beiden, Hauptgetriebe oder Untergetriebe geschaltet werden muß, wird beispielsweise angenommen, daß die Untergetriebekupplung L und die Hauptgetriebekupplung 2.ter momentan eingeschaltet sind und die Gangstufe F2 gewählt ist, und daß von F2 auf F1 heruntergeschaltet werden soll. Bei Gangstufe F1 ist die Hauptgetriebekupplung 1.ter eingeschaltet (siehe obige Tabelle 1).
In diesem Fall wird die erste Subroutine für die Getriebesteuerung durchgeführt. Wie in Fig. 3 gezeigt, führt die Steuerungseinrichtung 10 bei Beginn des Gangwechsels zuerst den Ablauf zum Abschalten des Ventils 34 durch, welches mit der momentan eingeschalteten Hauptgetriebekupplung 2.ter verbunden ist (zu einem Zeitpunkt t&sub0; von Fig. 6, Schritt 201). Dann wird ein nicht dargestellter Speicherinhalt der Steuereinrichtung 10, eine Zeit T&sub0; gelesen, welche zwischen einem Zeitpunkt t&sub0; und einem Zeitpunkt t&sub1;, bei dem mit der Druckölversorgung des Ventils 33 der Hauptgetriebekupplung 1.ter begonnen wird, vergeht.
Im folgenden wird eine Beschreibung der im Speicher abgelegten Zeit T&sub0; gegeben. Wenn zu einem Zeitpunkt t&sub1;, zu dem die Zeit T&sub0; seit dem Zeitpunkt t&sub0;, bei dem der Öldruck der Nach-Gangwechselkupplung Null ist, vergangen ist, mit der Versorgung der Nach-Gangwechselkupplung 1.ter begonnen wird, dann ist diese Zeit T&sub0; eine Zeit, welche so gewählt ist, daß die relative Drehzahl Vc der Nach-Gangwechselkupplung 1.ter zu einem Zeitpunkt t&sub2;, bei dem eine Fullzeit T&sub1; vergangen ist, Null wird.
Genauer gesagt werden die optimalen Einstellzeiten T&sub0;, ..., ..., (= t&sub1; - t&sub0;), bei denen die relativen Drehzahlen bei Beendigung der Füllzeit Null werden, vorher durch Simulationen und Experimente bestimmt (Test im realen Fahrbetrieb etc.), indem man verschiedene Geschwindigkeitsstufen und die Motorkraft (Drosselklappenöffnung) als Parameter verwendet. Diese Einstellzeiten T&sub0;, ... , ... sind im erwähnten Speicher in der Steuereinrichtung 10 in Form von Zuordnungen gespeichert. Demnach wird zum Zeitpunkt eines Gangwechsel, wenn die zum Ausgangswert des Drosselklappenstellungssensors 11 und der Gangstufe des vorliegenden Falls gehörende Einstellzeit T&sub0; aus diesem Speicher ausgelesen, und wenn zu einem Zeitpunkt t&sub1; bei Ablauf dieser Einstellzeit T&sub0;, ein Drucksteuerventil, das zu einer als nächstes einzuschaltenden Kupplung gehört, für deren Druckölversorgung betätigt ist, dann die relative Drehzahl der als nächstes einzuschaltenden Kupplung zu Null, und zwar zu einem Zeitpunkt, bei dem die Füllzeit T&sub1; (= t&sub2; - t&sub1;) abgelaufen ist (diese Tatsache wurde durch die erwähnten Simulationen oder etwas ähnliches überprüft). Es wird darauf hingewiesen, daß der Ausgangswert des Drosselklappenstellungssensors 11 zur Erfässung der Motorleistung verwendet werden kann, und falls zur Erkennung des Drehmoments an der Motorabtriebswelle ein Drehmomentsensor oder etwas ähnliches vorhanden ist, dann kann dieser zur Drehmomenterkennung verwendet werden.
Wenn also die Zeit T&sub0;, die zum Gangwechsel von F2 auf F1 des vorliegenden Falls und zum Ausgangswert des Drosselklappenstellungssensors 11 gehört, aus dem Speicher gelesen ist (Schritt 202), dann wird nachfolgend von einem nicht dargestellten Zeitgeber entschieden, ob die Einstellzeit T&sub0; verstrichen ist (Schritt 203). Dann wird zu einem Zeitpunkt t&sub1;, zu dem die erwähnte Zeit T&sub0; verstrichen ist, mit der Druckölversorgung des Drucksteuerventils 33 der als nächstes einzuschaltenden Hauptgetriebekupplung 1.ter begonnen (siehe Teil (d) von Fig. 6, Schritt 204).
Nachfolgend bestätigt die Steuereinrichtung 10 auf Basis des Ausgangswerts e&sub3; des Füllungserfassungssensors 303 das Ende des Füllvorgangs der erwähnten, mit dem Ventil 33 verbundenen Hauptgetriebekupplung 1.ter (Schritt 205), und führt die folgenden zwei Steuerschritte (a) und (b) aus, und zwar zu einem Zeitpunkt (zum Zeitpunkt t&sub2; in Fig. 6), bei dem das erwähnte Erkennungssignal für das Befüllungsende vom Sensor 303 kommt.
a) Das Drucksteuerventil der Sperrkupplung 6 wird abgeschaltet (Teil (e) von Fig. 6, Schritt 206).
b) Der Öldruck der Hauptgetriebekupplung 1.ter, für die das erwähnte Ende des Füllvorgangs festgestellt wurde, wird mit einer vorgegebenen Anstiegsrate allmählich erhöht. (Teil (d) von Fig. 6, Schritt 207).
Bei Abschluß dieser Steuerung beginnt die Steuereinrichtung 10, zu einem Zeitpunkt, zu dem seit dem Zeitpunkt t&sub2; eine vorbestimmte Zeit T&sub3; (nachfolgend als Verzögerungszeit der Sperrkupplung bezeichnet) vergangen ist (Schritt 208), den Öldruck der Sperrkupplung 6 zu erhöhen.
Nach der Durchfuhrung der oben beschriebenen Gangwechselsteuerung wird die relative Drehzahl Vc der Nach-Gangwechselkupplung 1.ter Null, zu einem Zeitpunkt t&sub2;, bei dem die drehmomentfreie Zeit T2 dieser Kupplung 1.ter abgelaufen ist, wie in Teil (b) von Fig. 6 gezeigt. Nachfolgend wird, betreffend die Kupplung 1.ter, ein Einschalten der Kupplung bei synchronisiertem Zustand der beiden sich drehenden Körper durchgeführt, so daß kein negatives Drehmoment durch die Einkuppellast erzeugt wird, wie in Teil (a) der Zeichnung gezeigt ist. Demnach wird dem Fahrer aufgrund dessen kein Eindruck eines Abbremsens (Komforteinbuße) vermittelt.
Wenn in der Zwischenzeit im erwähnten Schritt 103 entschieden wird, daß sowohl das Hauptgetriebe als auch das Untergetriebe gewechselt werden müssen, wird beispielsweise angenommen, daß die Untergetriebekupplung L und die Hauptgetriebekupplung 3.ter momentan eingeschaltet sind und die Gangstufe F4 gewählt ist, und daß von F4 auf F3 heruntergeschaltet werden soll. Bei Gangstufe F3 ist die Untergetriebekupplung H und die Hauptgetriebekupplung 2.ter eingeschaltet (siehe Tabelle 1).
In diesem Fall wird die zweite Subroutine für die Getriebesteuerung durchgeführt. Wie in Fig. 4 gezeigt, führt die Steuerungseinrichtung 10 bei Beginn des Gangwechsels zuerst das Abschalten des Ventils 31 bzw. 37 durch, welches mit der momentan eingeschalteten Untergetriebekupplung L bzw. der Hauptgetriebekupplung 3.ter verbunden ist (zu einem Zeitpunkt t&sub0;' von Fig. 7, Schritt 401). Dann wird zu diesem Zeitpunkt t&sub0;' mit der Druckölversorgung des Ventils 32 der als nächstes einzuschaltenden Kupplung H begonnen, wobei davon nur die Untergetriebeseite betroffen ist (Schritt 402). Nachfolgend wird, zu einem Zeitpunkt, bei dem das Ende des Füllvorgangs der Nach-Gangwechselkupplung H auf Basis des Ausgangswerts e&sub2; des Füllerkennsensors 303 des Ventils 32 bestätigt ist (Schritt 403), der Öldruck der Nach-Gangwechselkupplung H mit einer festgelegten Anstiegsrate allmählich erhöht (Teil (f) von Fig. 7, Schritt 404).
Dann wird, betreffend die als nächstes einzuschaltende Hauptgetriebeseitenkupplung 2.ter (und die Sperrkupplung 6), ein den Schritten 202 - 209 der erwähnten ersten Subroutine ähnlicher Ablauf für die Getriebesteuerung ausgeführt.
Das heißt, eine geeignete, zu den Ausgangswerten des Drosselklappenstellungssensors 11 und der aktuellen Gangstufe gehörende Einstellzeit T&sub0;' wird aus dem Speicher der Steuereinrichtung 10 ausgelesen (Schritt 202), und zu einem Zeitpunkt t&sub1;', bei dem diese Einstellzeit T&sub0;' vergangen ist, wie in Fig. 7 gezeigt (Schritt 203), wird das Ventil 34 der als nächstes einzuschaltende Hauptgetriebeseitenkupplung 2.ter betätigt, so daß diese mit Drucköl versorgt wird (Schritt 204). Nach Bestätigen des Ablaufs einer Fullzeit T&sub1;' (t&sub2;' - t&sub1;') der Hauptgetriebekupplung 2.ter (Schritt 205) wird zu einem Zeitpunkt t&sub2;', bei dem das Signal e&sub4; der vollständigen BefiLiiung ankommt, die Sperrkupplung ausgeschaltet (Schritt 206), und der Öldruck der Hauptgetriebekupplung 2.ter wird mit einer festgelegten Anstiegsrate allmählich erhöht (Schritt 207).
Nachfolgend wird zu einem Zeitpunkt t&sub3;', bei dem seit dem Zeitpunkt t&sub2;' die Verzögerungszeit T&sub3;' der Sperrkupplung verstrichen ist (Schritt 208), mit dem Aufbau des Öldrucks der Sperrkupplung 6 begonnen (Schritt 209).
Bei dieser zweiten Subroutine für die Getriebesteuerung wird, betreffend eine Untergetriebekupplung, zu einem Zeitpunkt, bei dem der Öldruck der Vor-Gangwechselkupplung L auf Null gesetzt wird (Kupplung gelöst), sofort die Nach-Gangwechselkupplung H mit Drucköl versorgt, und ihr vollständiges Einrücken findet innerhalb der drehmomentfreien Zeit T&sub2;' der Hauptgetriebekupplung statt. Während des Einrückens des Untergetriebekupplung H treten, bedingt durch die Einrückbelastung, Drehmomentschwankungen in der Kupplung H auf Zum Zeitpunkt des Auftretens dieser Drehmomentschwankungen treten diese jedoch nicht an der Abtriebswelle des Getriebes in Erscheinung, da sich die Hauptgetriebeseite in der drehmomentfreien Phase befindet. Außerdem gleicht der Zustand zu einem Zeitpunkt t&sub4; (siehe Teil (e) von Fig. 7), bei dem die relative Drehzahl der Untergetriebekupplung H Null geworden ist, dem Zustand zum in Fig. 6 dargestellten Zeitpunkt t&sub0;, d.h. der Zustand wird zu einem, bei dem beim Einschalten lediglich die Nach-Gangwechselkupplung der Hauptgetriebeseite berücksichtigt werden muß. Aus diesem Grund entsteht, wenn nachfolgend für die Nach-Gangwechselkupplung 2.ter ein der ersten Subroutine fig die Getriebesteuerung ähnliches Verfahren ausgeführt wird, und wenn mit der Druckölversorgung der Kupplung 2.ter zu einem Zeitpunkt t&sub1;' des Endes des Fullvorgangs, bei dem die relative Drehzahl der Nach-Gangwechselkupplung 2.ter Null wird, begonnen wird, in ähnlicher Weise kein negatives Drehmoment an der Abtriebswelle des Getriebes.
Bei der in den Figuren 6 oder 7 gezeigten Ausführungsform wird die Sperrkupplung während der drehmomentfreien Zeit T&sub2; oder T&sub2;' in eingerückten Zustand versetzt. Auf diese Weise steigt, da die Antriebswelle des Getriebes direkt mit der Abtriebswelle des Motors gekoppelt ist, die Drehzahl des Läufers des Drehmomentwandlers steil an, d.h. die Drehzahl der bewegten Teile der Antriebseite der Nach-Gangwechselkupplung steigt rasch an. Demnach wird ein Effekt erzielt, der darin besteht, daß der Zeitbedarf bis zum Erreichen einer relativen Drehzahl der Nach-Gangwechselkupplung von Null verringert wird.
Des weiteren ist nach der Ausführungsform vorgesehen, die Last beim Einkuppeln zu verringern, indem man zum Zeitpunkt des Einschaltens der Nach-Gangwechselkupplung für die Sperrkupplung 6 eine Sperrkupplungsverzögerungszeit T&sub3; oder T&sub3;',, vorsieht.
Es wird darauf hingewiesen, daß beim anschließend an den Zeitpunkt der vollständigen Befüllung stattfindenden allmählichen Erhöhen des Öldrucks der Nach-Gangwechselkupplung der Anfangsdruck und die Steigungsrate als fester Wert angenommen werden kann, wenn die relative Drehzahl dieser Kupplung zu diesem Zeitpunkt Null ist. In der Praxis treten jedoch Fälle auf, bei denen die relative Drehzahl zum Zeitpunkt des Endes des Fullvorgangs von Null abweicht. Daher können zur Verwirklichung der Ausführungsform die erwähnten Anfangswerte und die Anstiegsrate des Öldrucks abhängig von der Drosselklappenstellung und der aktuellen Gangstufe in gleicher Weise wie die erwähnten Einstellzeiten T&sub0; oder T&sub0;' verändert werden, um einen durch diese Abweichung verursachten Gangwechselstoß zu verringern.
Außerdem ist es zur Verringerung des Gangwechselstoßes sinnvoll, den Anfangsdruck der Nach-Gangwechselkupplung auf ein niedriges Niveau zu bringen, da das Drehmoment der Abtriebswelle des Getriebes von Null ansteigen muß.
Bei dieser Ausführungsform wird mit der Versorgung der Nach-Gangwechselkupplung mit Drucköl zu einem Zeitpunkt begonnen, zu dem eine durch vorhergehende Simulationen oder ähnliches ermittelte Einstellzeit verstrichen ist, aber es ist auch möglich, die Ausführungsform wie folgt zu verwirklichen:
* Eine gegebene relative Drehzahl Vco wird aus dem Speicher ausgelesen. Unter der relativen Drehzahl Vco versteht man einen Wert, der vorher durch Simulationen oder ähnliches ermittelt wurde, und dieser Wert ist die Drehzahl, bei der die relative Drehzahl am Ende der Fullzeit Null wird, wenn mit der Druckölversorgung der Nach-Gangwechselkupplung zu dem Zeitpunkt begonnen wird, bei dem die relative Drehzahl der Nach-Gangwechselkupplung den Wert der relativen Drehzahl Vco erreicht hat. Gegebene Drehzahlen Vco, ... , ... sind ebenfals als in Zuordnungsform im Speicher abgelegt, und zwar für jede Gangstufe und Motorlastzustand, in gleicher Weise wie die erwähnten Einstellzeiten T&sub0;, ... , ...
Demnach wird die gegebene relative Drehzahl Vco entsprechend dem Ausgangswert des Drosselklappenstellungssensors 11 und der aktuellen Gangstufe aus dem Speicher ausgelesen (Schritt 202').
* Die relative Drehzahl der Nach-Gangwechselkupplung wird nachfolgend erfaßt, und es wird bestimmt, ob diese die ausgelesene gegebene relative Drehzahl Vco erreicht hat (Schritt 203').
Zu einem Zeitpunkt t&sub1;", bei dem die ermittelte relative Drehzahl die gegebene relative Drehzahl Vco erreicht hat, wird dann, wie in Fig. 8 dargestellt, die Nach-Gangwechselkupplung mit Drucköl versorgt (Schritt 204), und der Öldruck der Nach-Gangwechselkupplung wird zu einem Zeitpunkt t&sub2;" bei dem die Fullzeit beendet ist, allmählich erhöht (Schritte 205, 207). Genauso wird, betreffend die Sperrkupplung 6, ein dem oben beschriebenen ähnlicher Ablauf (Schritte 206, 208, 209) ausgeführt.
Durch Ausführung der oben beschriebenen Steuerung kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden wie mit der oben beschriebenen Ausführungsform. Außerdem ergibt sich gemäß dieser Modifikation der Vorteil, daß man eine sehr genaue Übereinstimmung des Zeitpunktes, bei dem die relative Drehzahl der Nach-Gangwechselkupplung (Null erreicht), und dem Zeitpunkt, bei dem die Fullzeit dieser Kupplung beendet ist, erzielen kann.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei vorstehender Ausführungsform der Öldruck der Sperrkupplung 6 während der Sperrkupplungsverzögerungszeit vollständig auf Null gesetzt wird, wodurch bewirkt wird, daß bei Abschluß des Einschaltvorgangs dieser Kupplung 6 ein Gangwechselstoß auftritt, wie in Teil (a) von Fig. 6, in Teil (a) von Fig. 7, und in Teil (a) von Fig. 8 gezeigt ist.
Demnach ist es zur Verringerung des beim Einschalten der Sperrkupplung 6 auftretenden Stoßes möglich, die Ausführungsform so zu realisieren, daß der Öldruck der Sperrkupplung 6 während des Einschaltens der Nach-Gangwechselkupplung nicht vollständig auf Null gesetzt wird, sondern auf einem Druckniveau gehalten wird, das etwas höher ist als der Innendruck des Drehmomentwandlers 2, wie in Teil (e) von Figur 9 gezeigt ist. Falls auf diese Weise beim Absenken des Öldrucks der Sperrkupplung 6 eine bestimmter Öldruck aufrechterhalten wird, findet das vollständige Einschalten der Kupplung 6 unter Verringerung ihres übertragenen Drehmoments statt, so daß der Stoß zum Zeitpunkt des Einschaltens verringert oder beseitigt werden kann, wie in Teil (a) von Fig. 9 gezeigt ist. Außerdem kann gleichzeitig die auf die Nach-Gangwechselkupplung wirkende Last beim Einschalten verringert werden. Es wird darauf hingewiesen, daß es, auch wenn in der Ausführungsform mehrere Einstellzeiten oder gegebene relative Drehzahlen zur Verfügung gestellt werden, welche jeweils einer Gangstufe und einem Motorlastzustand entsprechen, möglich ist, unabhängig von Gangstufe oder Lastzustand, eine einheitliche Einstellzeit oder gegebene relative Drehzahl vorzugeben und diese in einer realisierten Modifikation zu verwenden.
Auch wenn in der ersten Subroutine für die Getriebesteuerung der Ausführungsform der Fall eines Schaltens von F2 nach F1 beschrieben wurde, so kann zur Durchfuhrung eines Gangwechsels von einer Getriebeseite eine ähnliche Wirkung auch für die Fälle eines Schaltens von F3 nach F2, von FS nach F4, und von F7 nach F6 erzielt werden, indem man einen ähnlichen Ablauf durchführt.
Des weiteren kann, auch bezüglich der zweiten Subroutine für die Getriebesteuerung, eine ähnliche Wirkung nicht nur für den Fall eines Schaltens von F4 nach F3, sondern auch fig ein Schalten von F6 nach F5 erzielt werden, indem man einen ähnlichen Ablauf wie den der Ausführungsform durchführt.
Im folgenden wird eine zweiter Betriebsmodus der Vorrichtung von Fig. 1 beschrieben.
Der Gangwechselstoß eines Schaltgetriebes wird mittels eines Stoßwertes J beschrieben, der durch die folgende Formel definiert ist:
Mit J: Stoßwert
α: Beschleunigung des Fahrzeugs
K: Transformationskoeffizient
G: Untersetzungsverhähniskonstante
I: Gesamtgewicht des Fahrzeugs (Fahrzeuggewicht und Nutzlast)
u: Reibkoeffizient der Kupplungsscheibe
p: Öldruck der Kupplung
Die erwähnte Untersetzungsverhältniskonstante G wird auf Basis von jeder Untersetzungsgetriebestufe bestimmt, und zusätzlich beinhaltet sie auch einen Koeffizienten, der für jede Gangstufe von der Anzahl der verbundenen Lagen einer Kupplungsscheibe und deren Fläche bestimmt ist. Demnach ändert sich der Wert dieser Konstante G in Abhängigkeit von der gewählten Gangstufe geringfügig.
Es versteht sich von selbst, daß G den Wert des Untersetzungsverhältnisses annimmt, falls die Anzahl der verbundenen Lagen der Kupplungsscheiben und deren Flächen für diejeweiligen Gangstufen gleich sind.
Der zweite, in Klammern stehende Terin der erwähnten Formel (1) ist ein Ausdruck, der sich auswirkt, wenn der Unterschied zwischen statischer Reibung und dynamischer Reibung groß ist, und seine Auswirkung wird bei Beendigung des Einrückvorgangs der Kupplung sichtbar. Falls sich die beiden Reibwerte nicht unterscheiden, kaiin er ignoriert werden. Im folgenden wird angenommen, daß der erste Term Gültigkeit hat.
Der Stoßwert J der obigen Formel (1) kann ausgedrückt werden durch
Nun wird angenommen, daß
und damit ergibt sich die obige Formel (1)' zu:
Somit wird die Steigungsrate des Öldrucks dp/dt der Kupplung durch K' und den Stoßwert J (Beschleunigungsänderungsrate) bestimmt, welche von den Gegebenheiten zum Zeitpunkt des Gangwechsels abhängen.
Nun ist es möglich, da die Parameter K, G des K' durch verschiedene Kupplungseigenschaften und das Untersetzungsverhäitnis bestimmt sind, unter Voraussetzung eines konstanten Gesanitgewichts und eines konstanten Reibkoeffizienten, K' allein aus der Art des Gangwechsels zu bestimmen, d.h. dem Unterschied zwischen Hoch- und Herunterschalten und der Gangstufe zum Zeitpunkt des Gangwechsels.
Wenn man außer der Gaspedalstellung auch den Empfindungswert des Fahrers berücksichtigt, dann ergibt sich eine Beziehung zwischen der Gespedalstellung, dem Stoßwert, und dem Empfindungswert des Fahrers wie in Fig. 14 gezeigt.
Falls ungeachtet der Gaspedalstellung ein einheitlicher, erwünschter Stoßwert JP eingestellt ist, ist der Eindruck des Fahrers, wie aus der Zeichnung hervorgeht, beim Einschalten einer Gangwechselkupplung mit einer zugehörigen Druckanstiegsrate dp/dt "angenehm" im Bereich I (in dem sich das Gaspedal in einer mittleren Stellung befindet), hingegen hat er im Bereich M den Eindruck "der Gangwechselstoß ist groß" (bei wenig gedrücktem Gespedal). Des weiteren hat der Fahrer im Bereich Q den Eindruck einer "verminderten Beschleunigung", und in Verbindung damit ergibt sich eine verringerte Lebensdauer der Gangwechselkupplungen.
Deshalb wird bei dieser Vorrichtung bei einem niedrigen Wert SL der Gaspedalstellung S der Stoßwert J auf einen erwünschten kleinen Stoßwert JPL eingestellt, bei einem niedrigen (richtig: hohen) Wert SH hingegen wird der Stoßwert J auf einen erwünschten großen Stoßwert JPH eingestellt. Das bedeutet, daß man, indem man die Druckanstiegsrate dp/dt von der Gaspedalstellung abhängig macht, derart daß der angestrebte Stoßwert, d.h. die Beschleunugungsänderungsrate des Fahrzeugs, mit der Eindrücktiefe des Gaspedals steigt, versucht, durchgehend einen "angenehmen" Empfindungswert des Fahrers zu erreichen, und, daß sich die Lebensdauer der Kupplungen erhöht.
Es wird darauf hingewiesen, daß K' in der obigen Formel (2) die folgende Tendenz hat:
* Je größer die Gangstufe nach dem Gangwechsel, um so kleiner wird der Wert K
Somit genügt es gemäß der obigen Formel (3), wenn die Öldruckanstiegsrate dp/dt um so höher eingestellt wird, je größer die Gangstufe nach dem Gangwechsel ist.
Bei betätigter Bremse befindet sich der Motor unter großer Last, so daß die Gangwechselkupplungen beim Einschaltvorgang beschädigt werden können. Um dies zu verhindern erfolgt in dieser Vorrichtung bei betätigter Bremse das Einschalten der Gangwechselkupplung während des Gangwechsels mit einer auf ein hohes Niveau eingestellten Öldruckanstiegsrate (auf ein Niveau der Öldruckanstiegsrate, das im wesentlichen dem bei maximal gedrücktem Gaspedal entspricht (etwas unter dem Maximalwert)). Das heißt, daß die Kupplung bei betätigter Bremse mit einer hohen Druckanstiegsrate dp/dt eingeschaltet wird, und zwar unabhängig von der Gaspedalstellung.
Zur Ausführung der oben beschriebenen Steuerung des allmählichen Anstiegs des Öldrucks sind Vorgabewerte für ein optimales schrittweises Ansteigen des Kupplungsöldrucks im (nicht dargestellten) Speicher der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 10 abgelegt, und zwar für verschiedene Gaspedalstellungen in Kombination mit dem Bremsenbetätigungzustand, sowie verschiedene Gangwechselmodi, wie in Fig. 16 gezeigt.
Eine genauere Erklärung wird mittels des Falles eines Wechsels eines Ganges "Hochschalten F1TF2" gegeben. Vorgabewerte für einen allmählichen Anstieg des Öldrucks, PT1, PT2, PT4, PT5, für die gilt, daß die Rate des allmählichen Anstiegs des Öldrucks dp/dt um so größer ist, je tiefer das Gaspedal gedrückt ist, sind in Abhängigkeit von den durch den Drosselklappenstellungssensor 11 ermittelten Werten S1 - S5 gespeichert. Zusätzlich ist auch ein Vorgabewert PT6 für einen alhlichen Anstieg des Öldrucks gespeichert, mit dem die Kupplung bei einer Öldruckanstiegsrate dp/dt eingeschaltet wird, welche dem Fall einer durch den Bremssensor 12 erkannten Bremsbetätigung (Bremse ein) zugeordnet ist und welche geringfügig niedriger liegt als die Öldruckanstiegsrate dp/dt, welche dem Zustand einer vollständig geöffneten Drosselklappe zugeordnet ist.
Diese Vorgabewerte für einen allmählichen Anstieg des Öldrucks, welche sich mit der Gaspedalstellung ändern, sind derart gespeichert, daß die Kupplung mit einer um so höheren Öldruckanstiegsrate eingekuppelt wird, je hoher die Gangstufe ist, wobei davon jede Gangwechselart betroffen ist.
Unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 gezeigte Flußdiagramm und das in Fig. 17 gezeigte Zeitverlaufdiagrannn wird eine Gangwechselsteuerung mittels der Steuereinrichtung 10 beschrieben, welche den oben erläuterten Aufbau besitzt.
Die Steuereinrichtung 10 bestimmt auf Basis der Ausgangswerte des Drehzahlsensors 7 und des Drosselklappenstellungssensors 11, ob ein Gangwechsel durchzuren ist. Gleichzeitig wird entschieden, ob es sich dabei um Hochschalten oder Herunterschalten handelt (Schritt 501).
Es wird nun angenommen, daß die Kupplung L und die Kupplung 1.ter eingeschaltet sind und die Gangstufe F1 (erster Vorwärtsgang) gewählt ist, und daß ein Hochschalten von F1 (erster Vorwärtsgang) auf F2 (zweiter Vorwartsgang) durchgeführt werden soll. In der Geschwindigkeitsstufe F2 ist die Kupplung 2.ter eingeschaltet (siehe vorstehende Tabelle 1).
Bei Beginn des Gangwechsels beginnt die Steuereinrichtung 10 mit der Versorgung mit Drucköl des Kupplungsöldrucksteuerventils 34 der Gangwechselkupplung 2.ter (Schritt 102, Zeitpunkt t0 in Fig. 6).
Nachfolgend bestätigt die Steuereinrichtung 10 auf Basis des Ausgabewertes des Füllerkennungssensors, der an dem mit der Nach-Gangwechselkupplung 2.ter verbundenen Ventil 34 befestigt ist, das Ende des Fullvorgangs (Schritt 105), und führt die folgende Steuerung aus, und zwar zu einem Zeitpunkt (Zeitpunkt t&sub1; in Fig. 17), bei dem das Erkennungssignal e&sub4; für das Ende des Fullvorgangs von diesem Sensor ausgegeben wird:
* Das Ventil 33 der eingeschalteten Vor-Gangwechselkupplung 1.ter wird abgeschaltet (Schritt 507, Teil (a) von Fig. 17).
* Der Öldruck der Nach-Gangwechselkupplung 2.ter, für die das Ende des Fullvorgangs festgestellt ist, wird allmählich erhöht, und zwar mit einem Vorgabewert für den allmählichen Anstieg PT, der später noch beschrieben wird (Schritt 511, Teil (b) von Fig. 17).
Bei der Steuerung der erwähnten Schritte 507, 511 wird versucht, einen Gangwechselstoß zu vermeiden, indem der Öldruck p&sub1; (siehe Teil (a) von Fig. 17) der abzuschaltenden Kupplung 1.ter und der Öldruck p&sub2; (siehe Teil (b) von Fig. 17) der einzuschaltende Kupplung 2.ter auf geeignete Werte gesetzt wird, derart daß das Abtriebswellendrehmoment des Getriebes 3 unmittelbar vor dem Gangwechsel und bei Beendigung des Fullvorgangs gleich wird.
Das heißt, der Gangwechselstoß tritt infolge einer Differenz des Abtriebsdrehmoments des Getriebes 3 unmittelbar vor und nach dem Gangwechsel auf Aus diesem Griind kann der Gangwechselstoß vermieden werden, wenn der Gangwechsel in der Weise durchgeführt wird, daß diese Drehmomentdifferenz verschwindet.
Die Drehzahlen n&sub0;, n&sub1; der Antriebswelle und der Abtriebswelle des in Fig. 1 dargestellten Drehmomenrwandlers 2 werden jeweils durch Sensoren ermittelt. Demnach ist es durch das Bestimmen eines Verhältnisses zwischen diesen Drehzahlen, e = n&sub1;/n&sub0;, möglich einen Hauptkoeffizienten (STP) und ein Drehmomentverhältnis (ST) zu berechnen, welche die Leistung des Drehmomentwandlers 2 angeben. Da außerdem das Eingangsdrehmoment Tp des Drehmomentwandlers ausgedrückt werden kann als
TP = STP (n&sub0;/1000) ... (4)
und das Ausgangsdrehmoment Tt des Drehmomentwandlers ausgedruckt werden kann als
Tt = TP ST ... (5)
kann der Wert des Ausgangsdrehmoment Tt des Drehmomentwandlers auf Basis dieser Formeln und des erwähnten Koeffizienten (STP) und dem Drehmomentverhältnis (ST) berechnet werden.
Somit ist es durch Bestimmung des Ausgangsdrehmoments Tt des Drehmomentwandlers zum Zeitpunkt t&sub0;, bei dem der erwähnte Gangwechselbefehl erfolgt, möglich, das Drehmoment TB der Abtriebswelle des Getriebes 3 zu diesem Zeitpunkt t&sub0; auf Basis der folgenden Formel zu bestimmen:
TB = G Tt ... (6)
mit G: Untersetzungsverhältnis des Getriebes 3 insgesamt
Das Reibdrehmoment Tc der Kupplung 2.ter zum Zeitpunkt des Endes ihrer Füllung t&sub1; kann ausgedrückt werden als
TC = KC u P ... (7)
mit KC: Kupplungskoeffizient zum Zeitpunkt t&sub1;
u : Reibkoeffizient der Kupplung zum Zeitpunkt t&sub1;, wobei dieser von der relativen Drehgeschwindigkeit V der Kupplungsscheibe abhängt
P : Kupplungsöldruck
Außerdem kann dieses Reibdrehmoment TC in das Drehmoment TA der Abtriebswelle des Getriebes 3 zum Zeitpunkt t&sub1; umgewandelt werden, und zwar auf Basis der folgenden Formel (8):
Tc = G' TC
=KC u G' P ... (8)
mit G' : Untersetzungsverhältiis zwischen der eingeschalteten Kupplung und der Abtriebswelle des Getriebes 3 zum Zeitpunkt t&sub1;
Um Drehmomentschwankungen während des Gangwechsels zu vermeiden, genügt es, wenn das in Formel (6) dargestellte Abtriebswellendrehmoment TB zum Zeitpunkt t&sub0; und das in Formel (8) dargestellte Abtriebswellendrehmoment TA zum Zeitpunkt t&sub1; gleich werden. Der Öldruck der eingeschalteten Kupplung, welche die Bedingung TB = TA erfüllt, kann auf Basis der Formeln (6) und (8) wie folgt ausgedrückt werden:
P = (G Tt)/(KC u G') ... (9)
Es wird darauf hingewiesen, daß, da der in obiger Formel (9) dargestellte Reibkoeflizient eine Funktion der relativen Drehzahl der Kupplungsscheibe ist, der Reibkoeffizient u unmöglich im voraus bestimmt werden kann. Der Reibkoeffizient u kann jedoch ermittelt werden, da die relative Drehzahl der Scheibe zum Zeitpunkt des Beginns des Gangwechsels aus der vom Sensor 7 aufgenommenen Drehzahl, dem Untersetzungsverhältnis des Getriebes 3 vor und nach dem Gangwechsel, und der vom Sensor 9 aufgenommenen Drehzahl der Abtriebswelle bestimmt werden kann.
Demnach berechnet die Steuereinrichtung 10 auf Basis der erwähnten Formel (9) den auf die Nach-Gangwechselkupplung 2.ter aufzubringenden Öldruck P&sub2; (Schritt 503) und bewirkt, daß dieser Öldruck auf die Kupplung 2.ter zum Zeitpunkt t&sub1; ihres Füllendes wirkt (Schritt 506).
Es wird darauf hingewiesen, daß es genügt, wenn der auf die Kupplung 1.ter aufzubringende Öldruck P&sub1; groß genug ist, das Abtriebsdrehmoment während der Fullzeit t&sub0; - t&sub1; aufrechtzuerhalten, und dieser Öldruckwert p&sub1; kann auch gemäß den erwähnten Formeln (6) und (8) bestimmt werden. Dieser Öldruck p&sub1; wird während der Füllzeit auf die Kupplung 1.ter aufgebracht (Schritt 504).
Am Ende der Füllzeit wird, betreffend die Nach-Gangwechselkupplung 2.ter, der Anfangsdruck p&sub2; auf diese Kupplung 2.ter aufgebracht, und ihr Öldruck in Übereinstimmung mit dem Vorgabewert PT für den allmählichen Öldruckanstieg allmählich erhöht. Bei dieser Ausführungsform wird versucht die Kupplung 2.ter derart mit einem optimalen Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg einzuschalten, daß der Fahrer keinen Gangwechselstoß empfindet und die Lebensdauer der Kupplungen erhöht wird.
Das bedeutet für den in Fig. 5 dargestellten Schritt 508, daß, wenn auf Basis des Ausgabewertes des Sensors 12 bestimmt ist, daß die Bremse gerade betätigt ist, der Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg PT6 aus dem in die Steuereinrichtung 10 eingebauten Speicher gelesen wird (Schritt 512), und das Steuerventil 34 für die Nach-Gangwechselkupplung 2.ter mittels eines elektrischen Steuerbefehls gemäß diesem Vorgabewert betätigt wird. Daraus folgt ein aählicher Öldruckanstieg der Kupplung 2.ter zum Zeitpunkt t&sub1; am Ende der Füllzeit (Schritt 513), wie bei PT6 in Fig. 18 gezeigt ist.
Wenn hingegen in Schritt 508 bestimmt ist, daß die Bremse nicht betätigt ist, dann wird auf Basis des Ausgangswertes des Drosselklappenstellungssensor 11 (Schritt 509) ein Ablauf durchgeführt, bei dem ein Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg (PT1 - PT5) entsprechend dem vom Sensor 11 erfaßten Wert (S1 - S5) ausgewählt und aus dem Speicher gelesen wird (Schritt 510). Somit wird das die Gangwechselkupplung 2.ter betreffende Steuerventil 34 mittels eines elektrischen Steuerbefehls gemäß dem gewahlten Vorgabewert betätigt. Daraus ergibt sich ein allmählicher Anstieg des Öldruck der Kupplung 2.ter zum Zeitpunkt t&sub1; am Ende der Füllzeit gemäß den gewahlten Vorgabewerten PT1 - PT5, wie bei PT1 - PT5 in Fig. 18 gezeigt ist (Schritt 511).
Die Teile (a) und (b) von Fig. 19 sind Zeitverlautsdiagramme, welche jeweils zeigen, wie sich das Drehmoment an der Abtriebswelle des Getriebes 3 und der Druck der Vor- und Nach-Gangwechselkupplungen (Kupplungen 1.ter und 2.ter) ändert, falls das Gaspedal tief gedrückt ist, beispielsweise wenn der Drosselklappenstellungssensor 11 ein Drosselklappensignal S5 ausgibt. Die Teile (a) und (b) von Fig. 20 sind Zeitverlaufsdiagramme, welche jeweils zeigen, wie sich das Drehmoment an der Abtriebswelle des Getriebes 3 und der Druck der Vor- und Nach-Gangwechselkupplungen (Kupplungen 1.ter und 2.ter) ändert, falls das Gaspedal wenig gedrückt ist, beispielsweise wenn der Drosselklappenstellungssensor 11 ein Drosselklappensignal S1 ausgibt.
Wie im Teil (b) von Fig. 19 dargestellt, ist bei einem tief gedrückten Gaspedal (Drosselklappensignal S5) der Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg PT5 gewählt, und die Nach-Gangwechselkupplung 2.ter wird gemäß diesem Vorgabewert PT5 in sehr kurzer Zeit eingeschaltet. Gleichermaßen ist in diesem Fall, bei dem das Gaspedal tief gedrückt ist, der Anfangsdruck P&sub2; auf einen relativ großen Wert gesetzt, wie in Fig. 19 gezeigt ist.
Andrerseits ist in Fällen, bei denen das Gaspedal wenig gedrückt ist (Drosselklappensignal S1), wie in Teil (b) von Fig. 20 dargestellt, der Vorgabewert fiir den allmählichen Öldruckanstieg PT1 mit kleiner Anstiegsrate gewählt, und die Nach-Gangwechselkupplung 2.ter wird gemäß diesem Vorgabewert PT1 in ausreichend langer Zeit eingeschaltet.
Wie in dieser Fig. 20 gezeigt, ist bei wenig gedrücktem Gaspedal der Anfangsdruck P&sub2; auf einen relativ kleinen Wert gesetzt.
Bei betätigter Bremse wird die thermische Belastung der Kupplung 2.ter während eines Gangwechsels, unabhängig von Gaspedalstellung, sehr groß. Da jedoch der Vorgabewert für den allmhdichen Öldruckanstieg PT6 mit großer Anstiegsrate gewählt ist, welcher nur geringfügig kleiner als der Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg PT5 ist, und die Kupplung 2.ter in sehr kurzer Zeit eingeschaltet wird, kann die Schädigung der Kupplung 2.ter auf einen ziemlich niedrigen Niveau gehalten werden.
Wie oben beschrieben, kann, gleichgültig welche Gaspedalstellung, welcher Bremszustand oder Gangwechselmodus vorliegt, durchgehend vermieden werden, daß der Fahrer einen Gangwechselstoß empfindet, und es ist möglich, die Lebensdauer der Gangwechselkupplungen zu erhöhen.
Es wird darauf hingewiesen, daß beim zweiten Betriebsmodus die vorgesehene Vorgehensweise soist, daß bestimmt wird, ob die Bremse betätigt ist, und wenn dies der Fall ist, dann wird die Nach-Gangwechselkupplung einem allmählichen Anstieg gemäß dem Vorgabewert fiir den allmählichen Öldruckanstieg PT6 unterzogen. Es ist jedoch selbstverständlich auch eine Vorgehensweise möglich, bei welcher die Gaspedalstellung als analoger oder multipler Wert erfaßt wird, bei welcher mehrere Vorgabewerte für den allmählichen Öldruckanstieg innerhalb des Bereiches einer zu einem tief gedrückten Gaspedal gehörenden Ölanstiegsrate gegeben sind, wie bei PT6' in Fig. 18 dargestellt ist, und bei welcher mit stärkerer Betätigung der Bremse ein Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg mit größerer Öldruckanstiegsrate gewählt wird, und dadurch die Nach-Gangwechselkupplung mit dem so gewählten Vorgabewert eingeschaltet wird.
Daneben kann der Betätigungszustand der Bremse durch Erfassen der Eindrücktiefe des Bremspedals, des Drucks im Hauptzylinder, oder etwas ähnliches bestimmt werden.
Außerdem kann, auch wenn im zweiten Modus die Gasstellung auf Basis der Eindrücktiefe des Gaspedals erfaßt wird, statt dessen auch der Druck im Einlaßkrümmer des Motors oder der Drehwinkel des Vergaserhebels erfaßt werden.
Zusätzlich kann, obgleich im zweiten Modus ein Fall mit festem Fahrzeuggewicht beschrieben ist, stattdessen das Gewicht I auch ermittelt werden, und der in Formel (2) gezeigte Wert K' in Übereinstimmung mit dem ermittelten Wert bestimmt werden, wodurch der Vorgabewert für den allmählichen Öldruckanstieg so eingestellt wird, daß ein gewünschter optimaler Stoßwert, in Übereinstimmung mit dem so ermittelten Wert K' erzielt wird.
Des weiteren kann, obgleich Vorgabewerte für den allmählichen Öldruckanstieg vorab im Speicher abgelegt sind und einer davon bei erfolgtem Gangwechselbefehl gelesen wird, dieses Verfahren auch durch eine arithmetische Berechnung durchgeführt werden.
Es versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung nicht nur bei einem Fahrzeug mit automatischem Getriebe angewendet werden kann, sondern auch bei einem mit Handschaltgetriebe.
Die vorliegende Erfindung kann für die Gangwechselsteuerung eines Getriebes eines Baufahrzeugs, wie beispielsweise ein Muldenkipper, ein Radlader, oder etwas ähnliches, oder einen Personenkraftwagen angewendet werden, und liefert insbesondere ein Steuerverfahren und eine Vorrichtung, welche geeignet sind, einen Gangwechselstoß zu verringern.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Getriebesystems, das eine Anzahl Untergetriebekupplungen (L, H) in einer ersten Stufe von einer Antriebswelle eines Getriebes (3), eine Anzahl Hauptgetriebekupplungen (1st, 2nd, 3rd, 4th, R) in einer zweiten Stufe und Drucksteuerventile (31, 32, 33, 34, 37, 36, 35) beinhaltet, die mit den Untergetriebekupplungen beziehungsweise den Hauptgetriebekupplungen verbunden sind, wobei das Getriebesystem dazu ausgelegt ist, durch eine Kombination der Untergetriebekupplungen und der Hauptgetriebekupplungen eine Geschwindigkeitsstufe auszuwählen, wobei die Drucksteuerventile betätigt werden, wenn die einzubeziehenden Kupplungen sowohl eine Untergetriebekupplung als auch eine Hauptgetriebekupplung sind, und zwar zu derjenigen Zeit, wenn eine aktuelle Geschwindigkeitsstufe bei eingeschaltetem Antrieb auf eine nächste Geschwindigkeitsstufe heruntergeschaltet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte beinhaltet:

a)Ausschalten der der Untergetriebekupplung beziehungsweise der Hauptgetriebekupplung in der aktuellen Getriebestufe zugeordneten Drucksteuerventile, wenn ein Geschwindigkeitsänderungsbefehl ergeht;

b)Beginnen des Zuführens von Drucköl zu der Untergetriebekupplung in der nächsten Geschwindigkeitsstufe zu einem Zeitpunkt, zu dem dasjenige Drucksteuerventil ausgeschaltet wird, das der Untergetriebekupplung in der aktuellen Stufe zugeordnet ist, und darauffolgendes Betätigen des der Untergetriebekupplung zugeordneten Drucksteuerventils derart, daß der Druck der Untergetriebekupplung allmählich steigt;

c)Ansteuern desjenigen Drucksteuerventils, das der Hauptgetriebekupplung in der nächsten Geschwindigkeitsstufen entspricht, zu einer Betriebsbeginnzeit, wenn eine Füllzeit der Hauptgetriebekupplung abgelaufen ist, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem die Relativdrehzahl der Hauptgetriebekupplung Null wird, wodurch die Hauptgetriebekupplung mit Drucköl versorgt wird; und

d)Bestätigen des Ablaufs der Füllzeit der Hauptgetriebekupplung und darauffolgendes Betätigen desjenigen Drucksteuerventils, das der Hauptgetriebekupplung zugeordnet ist, und zwar derart, daß der Öldruck der Hauptgetriebekupplung allmählich steigt.

2. Getriebesystem, das eine Anzahl Untergetriebekupplungen (L, H) in einer ersten Stufe von einer Antriebswelle eines Getriebes (3), eine Anzahl Hauptgetriebekupplungen (1st, 2nd, 3rd, 4th, R) in einer zweiten Stufe und Drucksteuerventile (31, 32, 33, 34, 37, 36, 35) beinhaltet, die mit den Untergetriebekupplungen bzw. den Hauptgetriebekupplungen verbunden sind, wobei das Getriebesystem dazu ausgelegt ist, durch eine Kombination der Untergetriebekupplungen und der Hauptgetriebekupplungen eine Geschwindigkeitsstufe auszuwählen, wobei das System eine Steuereinrichtung (10) zum Steuern der Drucksteuerventile beinhaltet, wenn die einzubeziehenden Kupplungen sowohl eine Untergetriebekupplung als auch eine Hauptgetriebekupplung sind, und zwar zu derjenigen Zeit, wenn eine aktuelle Geschwindigkeitsstufe bei eingeschaltetem Antrieb auf eine nächste Geschwindigkeitsstufe heruntergeschaltet wird, wobei die Steuereinrichtung aufweist:

a) Eine Einrichtung zum Ausschalten der der Untergetriebekupplung bzw. der Hauptgetriebekupplung in der aktuellen Getriebestufe zugeordneten Drucksteuerventile, wenn ein Geschwindigkeitsänderungsbefehl ergeht;

b) Eine Einrichtung zum Beginnen des Zuführens von Drucköl zu der Untergetriebekupplung in der nächsten Geschwindigkeitsstufe zu einem Zeitpunkt, zu dem dasjenige Drucksteuerventil ausgeschaltet wird, das der Untergetriebekupplung in der aktuellen Stufe zugeordnet ist, und darauffolgendes Betätigen des der Untergetriebekupplung zugeordneten Drucksteuerventils derart, daß der Druck der Untergetriebekupplung allmählich steigt;

c)Eine Einrichtung zum Ansteuern desjenigen Drucksteuerventils, das der Hauptgetriebekupplung in der nächsten Geschwindigkeitsstufe entspricht, zu einer Betriebsbeginnzeit, wenn eine Füllzeit der Hauptgetriebekupplung abgelaufen ist, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem die Relativdrehzahl der Hauptgetriebekupplung 0 wird, wodurch die Hauptgetriebekupplung mit Drucköl versorgt wird; und

d) Eine Einrichtung zum Bestätigen des Ablaufs der Füllzeit der Hauptgetriebekupplung und zum darauffolgenden Betätigen desjenigen Drucksteuerventils, das der Hauptgetriebekupplung zugeordnet ist, und zwar derart, daß der Öldruck der Hauptgetriebekupplung allmählich steigt.