DE10034744A1

DE10034744A1 - Verfahren zur Bestimmung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments

Info

Publication number: DE10034744A1
Application number: DE10034744A
Authority: DE
Inventors: Martin Brandt
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: ITMI20001912A0; FR2797928B1; ITMI20001912A1; FR2797928A1; IT1318786B1; DE10034744B4

Abstract

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Bestimmung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Feststellen des Antriebsmoments des Antriebsmotors; DOLLAR A - Beaufschlagen einer Schaltkupplung einer sich im Eingriff befindenden Gangstufe des Lastschaltgetriebes mit einer vorbestimmten Ausrückkraft; DOLLAR A - Bestimmen des Moments der Reibungskupplung während des Ausspurens der Gangstufe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwertes einer solchen Reibungskupplung und betrifft zudem ein Verfahren zur Steuerung des von einer derartigen Reibungskupplung übertragenen Moments.

Bei bekannten Handschaltgetrieben für beispielsweise Personenkraftwagen muß für den Gangwechselvorgang die Zugkraft vom Verbrennungsmotor zum Antriebsstrang des Fahrzeugs unterbrochen werden, wobei hierzu entweder vom Fahrer des Fahrzeugs oder auch von einem Aktuator ein Anfahrelement in der Form beispielsweise einer Reibungskupplung geöffnet wird. Diese Zugkraftunterbrechung ist für den Benutzer des Fahrzeugs bei jedem Gangwechsel merkbar. Auch bei automatisierten Schaltgetrieben, bei denen der Gangwechselvorgang über einen Aktuator abläuft, findet eine solche Zugkraftunterbrechung statt. Als lastschaltbare Getriebe sind bislang hauptsächlich in Planetenbauart ausgeführte Automatikgetriebe bekannt geworden. Diese haben sich in der Praxis zwar bewährt, sind aber aufwendig und damit teuer.

Zur Steigerung des Komforts von Kraftfahrzeugen ist auch bereits ein lastschaltbares Getriebe in der Form eines sogenannten unterbrechungsfreien Schaltgetriebes bekannt geworden, welches ein Anfahrelement in der Form von beispielsweise einer Reibungskupplung besitzt und bei dem zusätzlich auf der Antriebs- oder der Abtriebswelle des Getriebes eine schlupfende Reibungskupplung angeordnet ist, die bei geschlossener Anfahrkupplung und an der Getriebeeingangswelle wirkendem Drehmoment eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle oder Eingangswelle des Getriebes und der Ausgangswelle oder Abtriebswelle des Getriebes ermöglicht, so daß eine Drehmomentübertragung auch während des Gangwechselvorgangs des unterbrechungsfreien Schaltgetriebes stattfindet, so daß ein Gangwechselvorgang unter Beibehaltung der Zugkraft vom Antriebsmotor auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs möglich ist.

Es hat sich gezeigt, daß der mit einem solchen unterbrechungsfreien Schaltgetriebe erzielbare Komfort des Fahrzeugs im hohen Maße von der Charakteristik dieser zusätzlichen Reibungskupplung abhängig ist. Diese im weiteren als Lastschaltkupplung bezeichnete Reibungskupplung wird insbesondere bei Vollastschaltungen hoch belastet, da bei diesen Schaltungen nahezu das gesamte vom Antriebsmotor stammende Drehmoment über die Lastschaltkupplung an den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen wird.

Da sich das Antriebsmoment des Antriebsmotors in unterschiedlichen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs ändern kann und die Lastschaltkupplung betriebsbedingt beispielsweise Verschleißerscheinungen oder Veränderungen ihrer Charakteristik auf Grund von veränderbaren Temperaturen oder auch von Reibbelagabrieb ausgesetzt ist, verändert sich das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment auf Grund der vorstehend erwähnten sich verändernden Betriebsbedingungen. Gleichzeitig muß aber das von der Lastschaltkupplung übertragene oder übertragbare Drehmoment einstellbar und damit bekannt sein, da ein Gangwechselvorgang beispielsweise dann mit einem erheblichen Schaltrucken ablaufen würde, wenn noch ein zu großer Teil des vom Antriebsmotor stammenden Antriebsmoment über die auszulegende Gangstufe übertragen werden würde und nicht über die Lastschaltkupplung, so daß es zu einem spürbaren Einbruch des übertragenen Antriebsmoments und damit zu einem unkomfortablen zugkraftunterbrechungsbedingten Schaltrucken des Getriebes kommen würde. Ein lastschaltbares Getriebe, wie es vorstehend angesprochen wurde, ist beispielsweise aus der DE 198 59 458 A1 bekannt geworden und wird hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments zu schaffen. Gleichzeitig soll ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwertes einer solchen Reibungskupplung geschaffen werden und es soll auch ein Verfahren zur Steuerung des von einer solchen Reibungskupplung übertragenen Moments geschaffen werden.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Bestimmung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Bestimmung des Reibwertes die Merkmale des Anspruchs 8 und des Anspruchs 9 auf. Zudem weist die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Steuerung des von der Reibungskupplung übertragenen Moments die Merkmale des Anspruchs 10 auf. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem weiteren Anspruch.

Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung des von einer Reibungskupplung (Lastschaltkupplung) eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Schaltgetriebes übertragenen Moments vorgesehen, nach dem das Antriebsmoment des Antriebsmotors festgestellt wird, eine Schaltkupplung einer sich im Eingriff befindenden Gangstufe des Lastschaltgetriebes mit einer vorbestimmten Ausrückkraft beaufschlagt wird und das Moment der Reibungskupplung während des Ausspurens der Gangstufe bestimmt wird.

Dabei wird nach einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens das Moment der Reibungskupplung mittels eines Momentengleichgewichts beim Ausspurbeginn der Gangstufe bestimmt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es bei einem unterbrechungsfreien Schaltgetriebe, wie es vorstehend beschrieben worden ist, von Bedeutung ist, daß das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment insbesondere bei hohen Antriebsmomenten in genauer und reproduzierbarer Weise eingestellt werden muß. Ein komfortbestimmender Faktor beim Gangwechselvorgang eines solchen Lastschaltgetriebes ist, daß beim Schaltvorgang weitgehend das gesamte vom Antriebsmotor stammende Drehmoment über die Lastschaltkupplung übertragen wird und somit die auszulegende alte Gangstufe und die einzulegende neue Gangstufe möglichst momentenfrei und damit lastfrei ist. Aufgrund der Vielzahl von Gangwechselvorgängen, die bei einem solchen Getriebe stattfinden und der unterschiedlichen Betriebsparameter, denen eine solche Lastschaltkupplung unterliegt, wie beispielsweise sich während des Betriebs verändernden Temperaturbedingungen, sich einstellendem Verschleiß, sich verändernder Feuchtigkeitswerte und beispielsweise auch Verschmutzungen, denen die Reibbeläge einer solchen Lastschaltkupplung ausgesetzt sind, verändert sich auch die Drehmomentübertragungscharakteristik einer solchen Lastschaltkupplung und damit ihre Kupplungskennlinie.

Das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment muß aber, um bei aufeinanderfolgenden Gangwechselvorgängen für einen gleichbleibend hohen Schaltkomfort zu sorgen, bekannt sein. Hierzu hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment beim Ausspurbeginn der auszulegenden Gangstufe bei einer Lastschaltung zu bestimmen. Während des Ausspurvorgangs wird das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment durch das Antriebsmoment des Antriebsmotors sowie den an einer Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe anliegenden Kräfte bestimmt. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, diese Schaltkupplung mit einer vorbestimmten Ausrückkraft zu beaufschlagen. Wenn dann das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment bei noch geschlossener Schaltkupplung über beispielsweise eine entsprechende Betätigung eines die Lastschaltkupplung beaufschlagenden Aktuators erhöht wird, so sinkt das von der Schaltkupplung der Gangstufe übertragene Moment aufgrund des Momentengleichgewichts zwischen den Antriebsmoment des Antriebsmotors, des von der Lastschaltkupplung übertragenen Moments und des von der Schaltkupplung übertragenen Moments entsprechend ab. Eine weitere Erhöhung des von der Lastschaltkupplung übertragenen Moments sorgt daher bei einem bekannten Antriebsmoment des Antriebsmotors zu einem weiteren Absinken des von der Schaltkupplung übertragenen Moments. Die Schaltmuffe dieser Schaltkupplung kann von einem Aktuator mit einer vorbestimmten Ausrückkraft beaufschlagt, das heißt vorgespannt werden, so daß sich die Schaltkupplung aufgrund der Ausrückkraft öffnet, wenn das über sie übertragene Moment ausreichend abgesunken ist und damit das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment entsprechend angestiegen ist. Im Zeitpunkt des Öffnens der Schaltkupplung, das heißt dem Ausspurbeginn kann das vom Antriebsmotor stammende Antriebsmoment beispielsweise über einen CAN- Bus des Kraftfahrzeugs ausreichend genau festgestellt werden.

Aufgrund des vorstehend angesprochenen Momentengleichgewichts kann daher das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment beim Ausspurbeginn der Schaltkupplung festgestellt werden.

In vorteilhafter Weise kann dabei der Ausspurbeginn der Gangstufe mittels einer Überwachung eines die Schaftkupplung beaufschlagenden Aktuators festgestellt werden. Zur Überwachung des Aktuators kann dabei der Stellweg oder Verfahrweg des Aktuators und/oder eine Drehzahl eines Aktuatormotors und/oder ein Ansteuerdruck und/oder ein Ansteuerstrom des Aktuators überwacht werden. Wenn somit beispielsweise die Schaltkupplung einer auszulegenden Gangstufe über einen elektromotorischen Aktuator beaufschlagt wird, so wird eine Vorspannung der Schaltkupplung über eine Bestromung des Aktuators herbeigeführt. Im Zeitpunkt des Ausspurbeginns der Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe sinkt der Laststrom des Aktuators ab, wodurch der Ausspurbeginn festgestellt werden kann. Auch ist es möglich, den Stellweg oder Verfahrweg des Aktuators zur Feststellung des Ausspurbeginns heranzuziehen, da sich der Verfahrweg des Aktuators im Zeitpunkt des Ausspurbeginns verglichen mit dem sich bei der Vorspannung der Schaltkupplung zumindest nicht wesentlich verändernden Stellweg deutlich verändert, wodurch der Ausspurbeginn festgestellt werden kann.

Nach der Erfindung wird das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment bereits vorzugsweise vor der Beaufschlagung der Schaltkupplung durch den Aktuator weitgehend dem momentanen Antriebsmoment des Antriebsmotors angeglichen. Dies führt dazu, daß die Zeit der Beaufschlagung der Schaltkupplung mit einer vorbestimmten Ausrückkraft kurz gehalten werden kann. Dabei wird das noch nicht dem Antriebsmoment entsprechende Moment der Lastschaltkupplung solange erhöht, bis der Ausspurbeginn erkannt wird, wobei zu diesem Zweck beispielsweise der Aktuator der Schaltkupplung überwacht wird, wie dies vorstehend bereits ausgeführt worden ist.

Darüber hinaus ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß das beim Ausspurbeginn bestimmte und von der Lastschaltkupplung übertragene Moment und das Antriebsmoment des Antriebsmotors in einer Speichereinrichtung gespeichert wird. Da auch die Lastschaltkupplung beispielsweise über einen elektromotorischen Aktuator beaufschlagt werden kann, der zu diesem Zweck einen Stellweg oder Verfahrweg durchfährt, kann aus dem in der Speichereinrichtung gespeicherten Wert des von der Lastschaltkupplung übertragenen Moments, welches in Abhängigkeit sich verändernder Betriebsparameter festgestellt worden ist, ein Zusammenhang zwischen dem zur Beaufschlagung der Lastschaltkupplung erforderlichen Verfahrweg des Aktuators und des sich hieraus von der Lastschaltkupplung übertragenen Moments festgestellt werden. Wenn nun beispielsweise das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment bei einem unter Vollast ablaufenden Gangwechselvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt worden ist und dieser Gangwechselvorgang beispielsweise ein Wechsel vom ersten in den zweiten Gang des Lastschaltgetriebes war, so kann für einen darauffolgenden Gangwechselvorgang vom zweiten auf den dritten Gang die Lastschaltkupplung über den soeben ermittelten Zusammenhang zwischen dem von der Lastschaltkupplung übertragenen Moment und dem zugehörigen Verfahrweg des Aktuators für diesen nächsten Gangwechselvorgang der Verfahrweg des Aktuators zur Herbeiführung des Momentengleichgewichts durch die Ansteuerung des Lastschaltkupplung entsprechend eingestellt, das heißt gesteuert werden.

Nach der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwertes einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes vorgesehen, wobei die Reibungskupplung mittels eines Aktuators mit einer vorbestimmten Kraft beaufschlagt wird, welches sich dadurch auszeichnet, daß das Antriebsmoment des Antriebsmotors festgestellt wird, eine Schaltkupplung einer sich im Eingriff befindenden Gangstufe des Lastschaltgetriebes mit einer vorbestimmten Ausrückkraft beaufschlagt wird, das von der Lastschaltkupplung beim Ausspurbeginn der Gangstufe übertragene Moment bestimmt und gespeichert wird und der Reibwert anhand des bestimmten Moments der Reibungskupplung und der vorbestimmten Kraft, mit dem der Aktuator die Reibungskupplung beaufschlägt, bestimmt wird.

Der Begriff des Reibwertes ist in diesem Zusammenhang eine von verschiedenen Betriebsparametern, wie beispielsweise Temperatur, Verschleiß, Feuchtigkeit, Schmutz und dergleichen abhängige Kenngröße, deren Größe zu ermitteln ist.

Das von einer Lastschaltkupplung in der Form einer Reibungskupplung übertragene Drehmoment ist nämlich eine Funktion des Reibwertes und der Kraft, mit der die Reibflächen einer solchen Reibungskupplung beaufschlagt werden. Die Kraft, mit der die Reibbeläge einer solchen Reibungskupplung aufeinander gepreßt werden, läßt sich anhand des Stellweges oder Verfahrweges eines Aktuators ermitteln. Der Reibwert als Funktion verschiedener Betriebsparameter stellt dabei einen Zusammenhang zwischen der Anpreßkraft und dem sich hieraus ergebenden übertragenen Drehmoment der Reibungskupplung her. Aus dem nach der Erfindung bestimmten von der Lastschaltkupplung übertragenen Moment und dem bekannten Verfahrweg des die Lastschaltkupplung beaufschlagenden Aktuators läßt sich daher der von verschiedenen Betriebsparametern abhängige aktuelle Reibwert beim Ausspurvorgang der Gangstufe ermitteln. Umgekehrt bedeutet dies, daß bei einem bekannten Verfahrweg des Aktuators und einem ermittelten Reibwert von der Lastschaltkupplung ein sich hieraus ergebendes Moment übertragen werden kann. Unter der Annahme eines zwischen einem und einem nächsten Gangwechselvorgang weitgehend gleichbleibenden Reibwerts und einem bekannten vom Antriebsmotor stammenden Antriebsmoments kann daher der erforderliche Verstellweg des Aktuators zur Beaufschlagung der Lastschaltkupplung ermittelt werden. Für den nächsten Gangwechselvorgang steht daher der erforderliche Verfahrweg oder Stellweg des Aktuators der Lastschaltkupplung bereit und zwar der aktuelle von verschiedenen Betriebsparametern abhängige Reibwert. Auch bei diesem nächsten Gangwechselvorgang wird das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment wieder bestimmt und aus dem dann bekannten Verfahrweg der Reibwert wieder ermittelt, so daß der Reibwert ständig adaptiert, das heißt an die sich verändernden Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.

Es bedeutet dies mit anderen Worten, daß die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments vorsieht, wobei zunächst ein als Funktion des Stellweges des die Reibungskupplung beaufschlagenden Aktuators in einer Speichereinrichtung gespeicherter Reibwert der Reibungskupplung und der Stellweg ausgelesen wird und dann der Aktuator um den zum ausgelesenen Reibwert zugehörigen Stellweg derart verfahren wird, daß sich das Moment als Funktion des Reibwertes und des Stellweges ergibt. Dieses beim Ausspurvorgang ermittelte Moment kann dann als das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment beim Gangwechselvorgang vor dem Einspurvorgang einer neuen einzustellenden Gangstufe eingestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lastschaltgetriebes zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung von Einflußgrößen auf den Reibwert; und

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Reibwertadaption.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in einer schematischen Darstellung einen beispielhaften Aufbau eines unterbrechungsfreien Schaltgetriebes mit einem Verbrennungsmotor 1, einer Anfahrkupplung 2, schematisch dargestellter Gangstufen in Form von Zahnradpaarungen 3, 4, 5 mit entsprechenden Zahnrädern auf einer Antriebswelle 6 und einer Abtriebswelle 7, einer formschlüssigen Schaltkupplung 8, einer Lastschaltkupplung 9, die bei dem dargestellten Beispiel eines unterbrechungsfreien Schaltgetriebes auf die höchste Gangstufe 5 wirkt und einem mit der Abtriebswelle 7 gekoppelten Antriebsstrang 10. Darüber hinaus ist in der Zeichnung in schematischer Weise ein Aktuator 11 zur Betätigung der formschlüssigen Schaltkupplung 8 und ein Aktuator 12 zur Betätigung der Lastschaltkupplung 9 dargestellt.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in der rechten Zeichnungshälfte eine vergrößerte Darstellung der Verzahnung der Schiebemuffe der Schaltkupplung 8.

Wenn sich das unterbrechungsfreie Schaltgetriebe beispielsweise mit der Zahnradpaarung 3 in Eingriff befindet, so wird das vom Verbrennungsmotor 1 stammende Antriebsmoment über die geschlossene Anfahrkupplung 2 und die Zahnradpaarung 3 auf den Antriebsstrang 10 übertragen. Wenn nun ein Gangwechselvorgang von der Zahnradpaarung 3 auf die Zahnradpaarung 4 stattfinden soll, so kann zu diesem Gangwechsel- oder Schaltvorgang die Anfahrkupplung 2 geschlossen bleiben. Über beispielsweise eine programmgesteuerte Steuereinrichtung sorgt der Aktuator 12 für eine Erhöhung des über die Lastschaltkupplung 9 zur höchsten Zahnradstufe 5 übertragenen Drehmoments, so daß aufgrund eines Momentengleichgewichts das über die Zahnradstufe 3 und damit über die Schaltkupplung 8 übertragene Drehmoment verringert wird. Zur Erhöhung des von der Lastschaltkupplung 9 im schlupfenden Eingriff übertragenen Drehmoments kann dabei der Aktuator 12 den Zentralausrücker der Lastschaltkupplung 9 um einen Stellweg verfahren, der beispielsweise über eine Sensoreinrichtung gemessen werden kann. Gleichzeitig kann das vom Motor stammende Drehmoment beispielsweise mittels über einen CAN-Bus übertragene Signale in jedem Betriebspunkt mit hinreichender Genauigkeit festgestellt werden. Der Gangwechselvorgang von der Zahnradstufe 3 auf die Zahnradstufe 4 umfaßt ein Ausspuren der Schiebemuffe der Schaltkupplung 8 aus dem Eingriff mit dem auf der Antriebswelle 6 gelagerten Zahnrad der Zahnradstufe 3 und ein Einspuren der Schiebemuffe der Schaltkupplung 8 mit dem auf der Antriebswelle 6 gelagerten Zahnrad der Zahnradstufe 4.

Zur Erläuterung des Ausspurvorgangs wird nunmehr näher auf die vergrößerte Darstellung der Fig. 1 Bezug genommen. Aufgrund des bereits vorstehend beschriebenen Momentengleichgewichts wird beim schlupfenden Eingriff der Lastschaltkupplung 9 noch ein Teil des Motormoments M_Motor über die Schaltkupplung 8 übertragen und ein Teil über die Lastschaltkupplung 9. Während des Ausspurvorgangs ist das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment durch das Motormoment und den an der Schaltkupplung 8 herrschenden Kräften bestimmt. Über den Aktuator 11 wird die Schaltkupplung 8 mit einer vorbestimmten Ausrückkraft F_Aktor beaufschlagt, das heißt vorgespannt. Wenn dann das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment bei noch geschlossener Schaltkupplung 8 erhöht wird, so sinkt das von der Schaltkupplung 8 übertragene Moment entsprechend ab. Die Schaltkupplung 8 überträgt ein Moment, welches über die mit dem Hinterschnittwinkel α, der beispielsweise 6° betragen kann, vorgespannten Schiebemuffe der Schaltkupplung 8 einem Öffnen der Schaltkupplung 8 entgegenwirkt. Gleichzeitig wird die Schaltkupplung 8 aber mit der Ausrückkraft FAktor beaufschlagt, so daß bei einer weiteren Erhöhung des über die Lastschaltkupplung 9 übertragenen Drehmoments diese Ausrückkraft bei einem auf Grund des steigenden von der Lastschaltkupplung 9 übertragenen Drehmoments sinkenden von der Schaltkupplung 8 übertragenen Drehmoments dafür sorgt, daß die Schaltkupplung 8 beginnt sich zu öffnen, das heißt, der Ausspurbeginn festgestellt werden kann, beispielsweise mittels einer Überwachung der Drehzahl oder der Verstellweges des Aktuators 11. Das Motormoment ist auch beim Ausspurbeginn der Gangstufe 3 bekannt, so daß das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment zum Zeitpunkt des Ausspurbeginns bestimmt werden kann.

Die an der Schiebemuffe oder Schaltmuffe der Schaltkupplung 8 wirkende Kraft ergibt sich aus folgender Beziehung:

wobei M_SK das von der Schaltkupplung 8 übertragene Moment ist, r_SK der Radius ist, auf dem sich die Schaltverzahnung der Schaltkupplung befindet, α der Hinterschnittwinkel der Schaltverzahnung ist und µ der Haftreibungskoeffizient in der Reibpaarung der Schaltverzahnung ist.

Wie es vorstehend bereits erläutert wurde, teilt sich der Momentenfluß beim Ausspurvorgang des unterbrechungsfreien Schaltgetriebes vom Motormoment auf die geschlossene Schaltkupplung 8 sowie die sich im schlupfenden Eingriff befindende Lastschaltkupplung 9 auf, so daß gilt

M_mot = M_SK + M_LSK, (2)

wobei M_mot das aktuelle Motormoment und M_LSK das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment ist.

Damit die Schaltkupplung 8 öffnen kann, wird mittels des Aktuators 11 eine vorbestimmte Ausrückkraft F_Aktor an die Schaltkupplung 8 angelegt, wie dies bereits unter Bezugnahme auf die vergrößerte Darstellung der Fig. 1 erläutert wurde. Wenn das von der Schaltkupplung 8 übertragene Moment weit genug abgesunken ist, so gilt aufgrund des Kräftegleichgewichts beim Ausspuren:

F_Schaltmuffe = F_Aktor (3)

Da das vom Antriebsmotor stammende Motormoment bekannt ist, kann das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment mittels eines Momentengleichgewichts bestimmt werden durch:

Nachdem das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment MLSK nach der vorstehend wiedergegebenen Beziehung (4) bekannt ist und die am Reibradius r wirkende Reibkraft F_R sich aus dem Produkt der die Reibflächen beaufschlagende Normalkraft F_N und dem Reibwert der Lastschaltkupplung µ_LSK zusammensetzt, kann der Reibwert µ_LSK der Lastschaltkupplung 9 bestimmt werden.

Es ist dabei aber zu beachten, daß der Reibwert der Lastschaltkupplung betriebsbedingt Veränderungen unterliegt, wobei erläuternd hierzu auf Fig. 3 der Zeichnung Bezug genommen wird.

Fig. 3 zeigt dabei den Einfluß von Einflußgrößen auf den Reibwert der Lastschaltkupplung.

Die lediglich qualitative Zusammenhänge darstellende Fig. 3 zeigt im oberen Diagramm einen mit steigender Temperatur abfallenden Reibwert. Das mittlere Diagramm der Fig. 3 zeigt wiederum in qualitativer Weise einen aufgrund von Verschleiß der Reibbeläge der Lastschaltkupplung 9 zunächst steigenden Reibwert, der dann im folgenden weitgehend gleich bleibt. Schließlich zeigt die untere Darstellung der Fig. 3 einen aufgrund von Verunreinigungen und feuchtigkeitsbedingt leicht abfallenden Reibwert der Lastschaltkupplung 9. Mit welchem Betrag die in Fig. 3 dargestellten Einflußparameter auf den Reibwert der Lastschaltkupplung Einfluß nehmen, ist aber nicht bekannt. Eine Veränderung des Reibwerts führt aber aufgrund der folgenden Beziehung

M_LSK = F_N.µ_LSK.r.x (5)

wobei x die Zahl der Reibflächen darstellt, zu einer Veränderung des von der Lastschaltkupplung 9 übertragenen Moments M_LSK.

Da das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment beim Gangwechselvorgang aber auch beim Einspurvorgang der neuen Gangstufe möglichst genau an das zum Zeitpunkt des Einspurvorgangs herrschende Motormoment angepaßt werden muß, ist es erforderlich den Veränderungen des Reibwerts der Lastschaltkupplung Rechnung zu tragen, den Reibwert also anzupassen oder zu adaptieren.

Das von der Lastschaltkupplung beim Ausspurvorgang übertragene Motormoment kann, wie es vorstehend bereits erläutert wurde, ermittelt werden. Die die Lastschaltkupplung 9 beaufschlagende Normalkraft durch den Aktuator 12 ist ebenfalls bekannt oder läßt sich anhand des Stellweges oder Verfahrweges des Aktuators 12 ermitteln. Der Aktuator 12 kann dabei beispielsweise über eine Feder mit bekannter Federkennlinie den Zentralausrücker der Lastschaltkupplung 9 beaufschlagen. Der Weg am Zentralausrücker steht dabei im direkten Zusammenhang zu dem Weg an der Feder. Der Zusammenhang Kupplungsmoment der Lastschaltkupplung zum Weg am Zentralausrücker kann als Kupplungskennlinie dargestellt werden, die in der Fig. 4 in einer gestrichelten Kurve als nominelle Kupplungskennlinie erfaßt werden kann. Diese ist ein statistisches Mittel über eine Vielzahl von Messungen der Kupplungskennlinien und kann in einem Steuerungsprogramm hinterlegt werden. Da aufgrund von beispielsweise den in Fig. 3 dargestellten Einflußgrößen sich der Reibwert der Lastschaltkupplung aber ändert und damit in Abhängigkeit von den Einflußgrößen der in der nominellen Kupplungskennlinie zum Ausdruck gebrachte Zusammenhang zwischen dem von der Lastschaltkupplung übertragenen Moment und dem Weg des Zentralausrückers der Lastschaltkupplung oder beispielsweise des Verfahrweges oder Stellweges des Aktuators 12 nicht mehr gegeben ist, verändert sich die Momentenübertragungskapazität der Lastschaltkupplung. Das beim Ausspurvorgang ermittelte von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment muß auch zum Einspurvorgang der neuen Gangstufe i weitgehend wieder eingestellt werden, was einer entsprechenden Beaufschlagung der Lastschaltkupplung 9 und damit einem entsprechenden Verfahrweg des Aktuators 12 entspricht. Da der Reibwert der Lastschaltkupplung beim Ausspurvorgang, der dem Einspurvorgang der neuen Gangstufe unmittelbar vorausgeht, festgestellt werden kann und der dazugehörige Stellwert des Aktuators 12 beispielsweise über eine Sensoreinrichtung ermittelt werden kann, ist es möglich, das von der Lastschaltkupplung 9 übertragene Moment unter Berücksichtigung des sich verändernden Reibwertes der Lastschaltkupplung einzustellen, ohne daß der Einfluß der in Fig. 3 qualitativ dargestellten Einflußgrößen auf den Reibwert der Lastschaltkupplung bekannt sein muß.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt anhand des durchgezogenen Kurvenzugs eine reibwertadaptierte Kupplungskennlinie, das heißt die sich verändernde Beziehung zwischen dem Stellweg oder Verfahrweg des Aktuators 12 oder dem Weg des Zentralausrückers und dem sich ergebenden Moment der Lastschaltkupplung. Ein Adaptionsparameter ist dabei der Tastpunkt, das heißt die Position der Kupplungskennlinie, an dem die Lastschaltkupplung ein bestimmtes, geringes Moment überträgt. Ein zweiter Adaptionsparameter ist der Reibwert, der Veränderungen des Reibwerts der Lastschaltkupplung berücksichtigt und in den auch weitere, nicht bekannte Veränderungen, wie beispielsweise ein Setzbetrag der die Lastschaltkupplung beaufschlagenden Feder einfließen.

Die Tastpunktadaption bedeutet dabei bei einer Steuerungssoftware eine Verschiebung der Kupplungskennlinie entlang der Wegachse und die Reibwertadaption entspricht einer Drehung der gestrichelten nominellen Kupplungskennlinie um den Tastpunkt, das heißt dem Punkt auf der Wegachse, bei dem das Kupplungsmoment M_LSK weitgehend null ist.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun ein Ablaufdiagramm für die Reibwertadaption. Im Schritt S1 wird der Ausspurvorgang am unterbrechungsfreien Schaltgetriebe (USG) eingeleitet. Beim Schritt S2 wird das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment weitgehend dem bekannten Antriebsmoment des Antriebsmotors eingestellt. Beim Schritt S3 wird überprüft, ob das Motormoment M_mot nur mehr um einen Schwellenwert größer ist als das beim Schritt S2 eingestellte von der Lastschaltkupplung übertragene Moment M_LSK. Wenn festgestellt wird, daß die Differenz aus dem Motormoment und dem von der Lastschaltkupplung übertragenen Moment noch größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, dann geht die Ablaufsteuerung zum Schritt S2 zurück. Wird aber festgestellt, daß diese Differenz kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, dann schreitet die Ablaufsteuerung zum Schritt S4 weiter, bei dem mit dem Aktuator 11 die Schaltkupplung 8 mit einer vorbestimmten Ausrückkraft beaufschlagt wird. Die einzustellende Ausrückkraft F_Aktor kann dabei aus einem vorherigen Steuerzyklus schon weitgehend bekannt sein, das heißt also einer vorher bereits festgestellten Ausspurkraft F_Ausspur weitgehend entsprechen.

Beim nächsten Schritt S5 wird überprüft, ob der Ausspurvorgang bereits begonnen hat, wobei zu diesem Zweck beispielsweise überprüft werden kann, ob die Drehzahl des Aktuators (n_Schalt) größer ist als eine vorbestimmte Schwellenwertdrehzahl (n₀), so daß der Beginn des Ausspurvorgangs dadurch erkannt wird, daß die Drehzahl des Schaltaktuators 11 größer ist als die Schwellenwertdrehzahl. Wenn dies nicht der Fall ist, so schreitet die Ablaufsteuerung zum Schritt S6 voran, bei dem das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment M_LSK weiter erhöht wird. Dies führt zu einem weiteren Absinken des von der Schaltkupplung übertragenen Moments, bis der Ausspurvorgang erkannt wird. Die Ablaufsteuerung schreitet dann zum Schritt S7 voran, bei dem anhand des Momentengleichgewichts das Moment der Lastschaltkupplung M_LSK bei bekanntem aktuellen Motormoment ermittelt wird und für die Reibwertadaption gespeichert werden kann. Damit wird der Ausspurvorgang im Schritt S8 beendet.

Nach dem vorstehend beschriebenen Ablauf kann die Reibwertadaption in den Ausspurvorgang eines unterbrechungsfreien Schaltgetriebes integriert werden. Der Ausspurvorgang wird dabei dadurch eingeleitet, daß das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment soweit erhöht wird, daß fast das vollständige Antriebsmoment des Antriebsmotors von der Lastschaltkupplung übertragen wird. Die vom Aktuator für die Schaltkupplung wirkende Ausrückkraft wird dann erhöht und zwar auf einen Wert, daß sich die Schaltkupplung noch nicht öffnet. Anschließend wird dann unter Beobachtung des Aktuators der Schaltkupplung, der beispielsweise ein Elektromotor sein kann, dessen Drehzahl oder dessen Antriebsstrom überwacht wird, das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment soweit erhöht, bis sich das Kräftegleichgewicht zu Gunsten des Aktuators der Schaltkupplung verschoben hat, was zu einer Bewegung der Schaltmuffe oder Schiebemuffe führt, also zum Beginn des Ausspurvorgangs. Zu diesem Zeitpunkt kann dann das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment errechnet werden und der aktuelle Reibwert der Lastschaltkupplung abgeglichen werden und für einen nächsten Schaltvorgang bestimmt und gespeichert werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß auch das vom Antriebsmotor stammende Antriebsmoment beispielsweise über eine Sensoreinrichtung zu einem Zeitpunkt festgestellt wird, zu dem das Motormoment nahezu vollständig über die Lastschaltkupplung übertragen wird. Eine eventuell vorhandene Momentendifferenz läßt sich aus der Kenntnis der Ausrückkraft beim Ausspurvorgang ermitteln. Dieses Motormoment und das von der Lastschaltkupplung beim Ausspurvorgang übertragene Moment kann auch beim Einspurvorgang des neu einzulegenden Ganges eingestellt werden, so daß ein weitgehend frei von Zugkraftunterbrechungen ablaufender Gangwechselvorgang ermöglicht wird.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungs vorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Ver fahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsver fahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments mit folgenden Schritten:

- Feststellen des Antriebsmoments des Antriebsmotors;
- Beaufschlagen einer Schaltkupplung einer sich im Eingriff befindenden Gangstufe des Lastschaltgetriebes mit einer vorbestimmten Ausrückkraft;
- Bestimmen des Moments der Reibungskupplung während des Ausspurens der Gangstufe.

2. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Moment der Reibungskupplung mittels eines Momentengleichgewichts beim Ausspurbeginn der Gangstufe bestimmt wird.

3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausspurbeginn der Gangstufe mittels einer Überwachung eines die Schaltkupplung beaufschlagenden Aktuators festgestellt wird.

4. Verfahren insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Aktuators der Stellweg und/oder eine Drehzahl und/oder ein Ansteuerdruck und/oder Ansteuerstrom des Aktuators überwacht wird.

5. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungskupplung übertragene Moment vorzugsweise vor der Beaufschlagung der Schaltkupplung durch den Aktuator weitgehend dem momentanen Antriebsmoment des Antriebsmotors angeglichen wird.

6. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Reibungskupplung übertragene Moment erhöht wird bis der Beginn des Ausspurens erkannt wird.

7. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Ausspurbeginn bestimmte von der Reibungskupplung übertragene Moment und das Antriebsmoment des Antriebsmotors in einer Speichereinrichtung gespeichert werden.

8. Verfahren zur Bestimmung des Reibwertes einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes, wobei die Reibungskupplung mittels eines Aktuators mit einer vorbestimmten Kraft beaufschlagt wird, mit folgenden Schritten:

- Feststellen des Antriebsmoments des Antriebsmotors;
- Beaufschlagen einer Schaltkupplung einer sich im Eingriff befindenden Gangstufe des Lastschaltgetriebes mit einer vorbestimmten Ausrückkraft;
- Bestimmen des Moments der Reibungskupplung beim Ausspurbeginn der Gangstufe;
- Speichern des bestimmten Moments der Reibungskupplung;
- Bestimmen des Reibwertes anhand des bestimmten Moments der Reibungskupplung und der vorbestimmten Kraft.

9. Verfahren insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibwert als Funktion des Stellweges des die Reibungskupplung beaufschlagenden Aktuators in einer Speichereinrichtung gespeichert wird.

10. Verfahren zur Steuerung des von einer Reibungskupplung eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten Lastschaltgetriebes übertragenen Moments mit folgenden Schritten:

- Auslesen eines als Funktion des Stellweges des die Reibungskupplung beaufschlagenden Aktuators in einer Speichereinrichtung gespeicherten Reibwertes der Reibungskupplung und des Stellweges;
- Verfahren des Aktuators um den zum ausgelesenen Reibwert zugehörigen Stellweg derart, daß sich das Moment als Funktion des Reibwertes und des Stellweges ergibt.

11. Verfahren insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Moment beim Gangwechsel vor dem Einspurvorgang einer einzustellenden Gangstufe eingestellt wird.