DE102004032150A1

DE102004032150A1 - Verfahren und System zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102004032150A1
Application number: DE102004032150A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. Tebbe
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-02-21
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2005-09-01

Abstract

Es wird ein Verfahren sowie ein System zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere während eines Anfahrvorgangs, beschrieben, wobei die Rupfschwingungen durch wenigstens eine im Antriebsstrang befindliche Kupplung ausgelöst werden. Weiter wird ein Antriebsstrang beschrieben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein vom Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs abgeleitetes und zu diesem phasenverschobenes Überlagerungsmoment erzeugt wird und dass das Überlagerungsmoment dem Übertragungsmoment der wenigstens einen Kupplung hinzugefügt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zum Reduzieren von Rupfschwingen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine besondere Verwendung sowie einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug.

Das Auftreten von Rupfschwingungen – das üblicherweise als Rupfen bezeichnet wird – im Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist ein bisher noch nicht abschließend gelöstes Problem, das insbesondere beim Anfahren von Fahrzeugen auftritt. Unter dem Begriff Rupfen werden dabei generell Schwingungen verstanden, die während der Gleitphase beziehungsweise Schlupfphase einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs auftreten und die im Bereich der Kupplung erzeugt werden. Das Phänomen Rupfen wird insbesondere durch Schwankungen des Übertragungsmoments der Kupplung mit Rupffrequenz ausgelöst.

Für das Rupfen sind verschiedene Ursachen bekannt. Rupfen entsteht beispielsweise dann, wenn bei einer schlupfenden Kupplung periodische Wechseldrehmomente erzeugt werden, die im Eigenfrequenzbereich des durch die Kupplung dynamisch getrennten Antriebsstrangs liegen. Die Antriebsräder des Fahrzeugs wandeln die Drehschwingungen des Antriebsstrangs in eine Längsschwingung des Fahrzeugs um. Das Rupfen macht sich folglich als Schwingung in Längsrichtung des Fahrzeugs bemerkbar und wird über die unterschiedlichen Fahrzeugbauteile auf den Fahrer übertragen. Der Fahrer des Fahrzeugs wird das Rupfen als unangenehme Vibrationen und Schwingungen empfinden, die zusätzlich noch mit einer gewissen Geräuschentwicklung verbunden sein können.

Rupfen kann beispielsweise durch Zwangserregung – etwa durch verschiedene Fehler im Kupplungssystem – oder aber durch Selbsterregung entstehen. Ursache eines selbsterregten Rupfens ist beispielsweise eine Änderung des Reibwerts in Abhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit. Zwangserregtes Rupfen ist in der Regel die Folge einer äußeren Erregerquelle mit periodischer Anregung.

Die bisher bekannten Abhilfemaßnahmen zum Reduzieren des Rupfens, insbesondere während des Anfahrvorgangs, bei Fahrzeugen zielen auf eine Reduzierung dieser genannten Ursachen. Hierzu ist beispielsweise bekannt geworden, entsprechend modifizierte Reibbeläge zu verwenden, die physikalische und chemische Charakteristika aufweisen, die die Anfälligkeit für Rupfen möglichst reduzieren. Weiterhin ist es bekannt, weichere Belagfedern in der Kupplungsscheibe zu verwenden, mögliche Schiefstände zu reduzieren und dergleichen. Auch mit Hilfe einer weiteren Einengung von Fertigungstoleranzen ist bisher versucht worden, das Problem des Rupfens in den Griff zu bekommen. Schließlich ist es auch bekannt, durch eine hohe Dämpfung im Antriebsstrang ein Rupfen zumindest zu reduzieren.

Diese bekannten Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass sie oftmals kostenintensiv und konstruktiv aufwendig sind. Weiterhin ist mit Hilfe der bisher bekannten Lösungsansätze eine befriedigende und prozesssichere Beseitigung des Rupfens nicht immer zu erreichen.

In anderem Zusammenhang sind zur Reduzierung von Lastwechselschwingungen in einem Antriebsstrang bereits verschiedene Lösungsvorschläge bekannt geworden.

So ist beispielsweise in der DE 36 16 768 ein Verfahren zum Betrieb einer Kupplung beschrieben, bei dem eine Drehmasse innerhalb des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Brennkraftmaschine zur Dämpfung niederfrequenter Lastwechselschwingungen zu oder abgeschaltet werden kann. Über eine Steuereinrichtung kann entweder durch Erfassen der Motordrehzahl oder der Bewegung der Kraftstoffzumesseinrichtung für den Motor ein Startpunkt für Umschaltvorgänge für die Kupplung festgelegt werden. Durch den Startvorgang wird eine Drehmasse mehrmals gegensinnig zur Lastwechseleinrichtung zu beziehungsweise abgeschaltet, wodurch die niederfrequenten Lastwechselschwingungen in kürzester Zeit abklingen.

Aus der DE 100 35 521 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reduzierung von Lastwechselschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs auftretenden Lastwechselschwingungen werden reduziert, indem eine Änderung eines Nutzmoments im Antriebsstrang erfasst und die Periodendauer einer Lastwechselschwingung bestimmt wird, wobei bei Beginn der Nutzmomentänderung mindestens ein zusätzlicher Momentimpuls aufgebracht wird, der eine zur Lastwechselschwingung gegenphasige Schwingung verursacht und eine halbe Periodendauer der Lastwechselschwingung andauert.

Die im Zusammenhang mit der Reduzierung von Lastwechselschwingungen bekannt gewordenen Lösungen lassen sich jedoch nicht ohne Weiteres auf das Phänomen des Rupfens übertragen.

In der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 103 05 709.9 der Anmelderin sind ein Verfahren sowie ein System zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs beschrieben, bei dem durch die Rupfschwingungen selbst ein Teilschwingungssystem angeregt wird. Auf diese Weise wird ein phasenverschobenes Überlagerungsmoment erzeugt, welches dem Übertragungsmoment der Kupplung hinzugefügt wird. Dadurch wird ein Aufschaukeln einer Anfangserregung verhindert und ein Abklingen bewirkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein System der eingangs genannten Art auf eine andere Weise so weiterzubilden, dass auftretende Rupfschwingungen – insbesondere beim Einsatz elektronisch betätigter Kupplungen – auf einfache Weise möglichst vollständig reduziert werden können. Weiterhin soll ein entsprechend verbesserter Antriebsstrang bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, das System mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10, die Verwendung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 18 sowie den Antriebsstrang mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 19. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System, und jeweils umgekehrt. Analoges gilt für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang sowie die erfindungsgemäße Verwendung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus dem Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs, nicht aus einem eigens dafür vorgesehenen Teilschwingungssystem wie bei der oben beschriebenen bekannten Lösung, ein zum Beschleunigungsverlauf phasenverschobenes Überlagerungsmoment erzeugt wird, welches dem Übertragungsmoment der Kupplung hinzugefügt wird.

Dabei ist unter dem Begriff „Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs" nicht nur die eigentliche, tatsächliche Beschleunigung des gesamten Fahrzeugs an sich zu verstehen. Der Antriebsstrang eines Fahrzeugs besteht aus einer ganzen Reihe von einzelnen Komponenten, anhand derer sich der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs nachvollziehen lässt. Auch die Aktivitäten dieser einzelnen Komponenten, entweder für sich allein genommen oder in Kombination, können zur Erzeugung des Überlagerungsmoments herangezogen werden. Einige Beispiele dazu werden im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert, ohne dass die Erfindung auf diese genannten Beispiele beschränkt wäre.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere während eines Anfahrvorgangs, bereitgestellt, wobei die Rupfschwingungen durch wenigstens eine im Antriebsstrang befindliche Kupplung ausgelöst werden. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs abgeleitetes und zu diesem phasenverschobenes Überlagerungsmoment erzeugt wird und dass das Überlagerungsmoment dem Übertragungsmoment der wenigstens einen Kupplung hinzugefügt wird.

Dadurch wird das Aufschaukeln einer Anfangserregung verhindert und ein Abklingen bewirkt.

Eine sinusförmige Momentenschwankung des Kupplungsübertragungsmoments könnte dann zu einem sich aufschaukelnden Rupfen führen, wenn diese Momentenschwankung an der Erregungsstelle der maximalen Momentenschwankung im Schwingungsknoten (beispielsweise dem Reifenmoment) um etwa 90 ° voreilt. Bei dieser Phasenlage wird dem System mit jeder Schwingung Energie zugeführt. Dies tritt beispielsweise bei Eigenfrequenzen auf. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um eine Zwangserregung mit Rupffrequenz handelt, oder aber um eine Selbsterregung, bei der sich die Rupffrequenz automatisch einstellt.

Dieser Problematik kann durch die vorliegende Erfindung nunmehr wirkungsvoll entgegengewirkt werden, indem aus dem Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs ein dazu phasenverschobenes Überlagerungsmoment erzeugt wird, welches anschließend dem Übertragungsmoment der Kupplung hinzugefügt wird.

Dabei ist die vorliegende Erfindung für solche Lösungen einsetzbar, bei denen mindestens eine Kupplung im Antriebsstrang vorhanden ist. Natürlich können auch mehrere Kupplungen, beispielsweise in Form wenigstens einer Doppelkupplung, zweier oder mehrerer Einzelkupplungen oder dergleichen, vorgesehen sein.

Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, kann der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs aus den unterschiedlichsten Parametern abgeleitet werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Überlagerungsmoment von der Fahrzeugbeschleunigung abgeleitet wird. In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass das Überlagerungsmoment von der Beschleunigung wenigstens einer Kupplungsscheibe der wenigstens einen Kupplung abgeleitet wird. Natürlich sind auch andere Bestandteile des Fahrzeugs beziehungsweise des Antriebsstrangs denk bar, aus denen der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs abgeleitet werden kann. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs gleichzeitig aus mehreren Parametern abgeleitet werden kann.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der zur Erzeugung des Überlagerungsmoments herangezogene Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs zunächst erfasst wird. Dabei kann der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs zur Erzeugung des Überlagerungsmoments beispielsweise direkt oder indirekt erfasst werden. Dies kann etwa über jeweils geeignete Sensorelemente erfolgen. Eine direkte Erfassung sieht vor, dass die entsprechenden Werte oder Signale direkt zur Verfügung stehen und deshalb ohne weitere Zwischenschritte abgegriffen werden können. Eine indirekte Erfassung sieht vor, dass der Beschleunigungsverlauf aus den jeweils zur Verfügung stehenden Werten oder Signalen nicht direkt abgeleitet werden kann, sondern dass die Werte oder Signale in einem Zwischenschritt zunächst bearbeitet – beispielsweise berechnet oder dergleichen – werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung können Filtermittel vorgesehen sein. Mittels der Filtermittel können bestimmte Anteile der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs ausgefiltert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs – etwa die Fahrzeugbeschleunigung, die Kupplungsscheibenbeschleunigung oder dergleichen – derart gefiltert wird, dass nur noch der Schwankungsanteil mit Rupffrequenz übrig bleibt.

Vorteilhaft können auch Verstärkungsmittel vorgesehen sein, mittels derer die Werte oder die Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs auf einen vorgegebenen Wert verstärkt oder abgeschwächt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Wert oder das Signal in einer Weise verstärkt wird, um entsprechend der Einrückcharakteristik der Kupplung – beispielsweise einer unten noch näher erläuterten elektronischen Kupplung – einen Wert oder ein Signal zu erzeugen, das einer auf das Fahrzeug und/oder den Anfahrgang abgestimmten Momentenschwankung an der gleitenden Kupplung entspricht.

Darüber hinaus können auch Verzögerungsmittel vorgesehen sein, mittels derer eine Phasenverschiebung zwischen dem erfassten Beschleunigungsverlauf und dem Überlagerungsmoment erzeugt wird. Die Verzögerungsmittel bewirken somit, dass dem Übertragungsmoment der Kupplung ein Überlagerungsmoment mit einer Momentenschwankung hinzugefügt wird, die phasenverschoben zu dem Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs ist. Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass das Überlagerungsmoment dem Beschleunigungsverlauf nacheilt. Besonders vorteilhaft kann mittels der Verzögerungsmittel eine Phasenverschiebung von zumindest annähernd 90° zwischen dem erfassten Beschleunigungsverlauf und dem Überlagerungsmoment erzeugt werden.

In weiterer Ausgestaltung können auch Inversionsmittel vorgesehen sein, mittels derer die Werte oder die Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs invertiert werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs aus der Beschleunigung der Kupplungsscheibe abgeleitet wird. Da die Kupplungsscheibenbeschleunigung gegenphasig zur Fahrzeugbeschleunigung ist, wird der Wert oder das Signal des erfassten Beschleunigungsverlaufs für die Momentenüberlagerung von Überlagerungsmoment und Übertragungsmoment invertiert.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere während eines Anfahrvorgangs, bereitgestellt, das gekennzeichnet ist durch wenigstens ein Sensorelement zur direkten oder indirekten Erfassung von Werten oder von Signalen bezüglich des Beschleunigungsverlaufs des Fahrzeugs, durch Mittel zum Erzeugen eines vom Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs abgeleiteten und zu diesem phasenverschobenen Überlagerungsmoments und durch Mittel zum Hinzufügen des Überlagerungsmoments zum Übertragungsmoment der wenigstens einen Kupplung.

Mit Hilfe eines solchen System ist es auf besonders einfache und kostengünstige Weise möglich, die sich in einem Antriebsstrang aus einer Anfangserregung heraus aufschaukelnden Rupfschwingungen zumindest zu reduzieren.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das System Mittel zur Durchführung des wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.

Beispielsweise können Filtermittel zum Ausfiltern bestimmter Anteile der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs vorgesehen sein. Weiterhin können Verstärkungsmittel zum Verstärken oder Abschwächen der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs auf einen vorgegebenen Wert vorgesehen sein. In weiterer Ausgestaltung können Verzögerungsmittel zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen dem erfassten Beschleunigungsverlauf und dem Überlagerungsmoment, insbesondere einer Phasenverschiebung von zumindest annähernd 90°, vorgesehen sein. Je nach Ausgestaltung können auch Inversionsmittel zum Invertieren der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs vorgesehen sein.

Vorteilhaft kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Diese Steuereinrichtung kann je nach Ausgestaltung des Systems unterschiedlichste Aufgaben wahrnehmen. Beispielsweise können in der Steuereinrichtung bei indirekter Erfassung des Beschleunigungsverlaufs die Signale oder Werte für den Beschleunigungsverlauf erzeugt, beispielsweise berechnet werden. Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung dazu zumindest eine Rechnereinheit auf. Weiterhin kann mittels der Steuer einrichtung das Überlagerungsmoment dem Übertragungsmoment hinzugefügt werden. Je nach Ausgestaltung des Systems beziehungsweise des Antriebsstrangs kann die Steuereinrichtung als separates Bauteil, oder aber auch als Bestandteil eines anderen Bauteils ausgebildet sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Funktionalität der Steuereinrichtung von der Steuerung eines anderen Bauteils, etwa von der Kupplungssteuerung, wahrgenommen wird.

In weiterer Ausgestaltung kann auch wenigstens eine Speichereinrichtung vorgesehen sein. In der Speichereinrichtung können die erfassten und/oder erzeugten Werte und Signale abgelegt werden. Weiterhin können in der Speichereinrichtung alle Arten von Referenzwerten für Vergleichsrechnungen abgelegt sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren und/oder das wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße System zum Reduzieren von Rupfschwingungen in solch einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere während eines Anfahrvorgangs, verwendet werden, in dem wenigstens eine elektronisch betätigte Kupplung vorgesehen ist.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitgestellt, mit wenigstens einer Kupplung und einem wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen System zum Reduzieren von Rupfschwingungen, wobei das System zumindest zeitweilig mit der wenigstens einen Kupplung zusammenwirkt. Der Antriebsstrang kann weiterhin durch Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet sein.

Auch wenn die Erfindung nicht auf bestimmte Typen von Kupplungen beschränkt ist, so kann die wenigstens eine Kupplung vorteilhaft als elektronisch betätigte Kupplung ausgebildet sein.

Durch die vorliegende Erfindung wird es auf besonders einfache und effiziente Weise möglich, ein Auftreten von Rupfschwingungen, beispielsweise das Auftreten von Anfahrrupfschwingungen, bei Fahrzeugen, insbesondere bei Fahrzeugen mit elektronischer Kupplungsbetätigung, durch Änderung der Anpresskraft der Kupplung mit einem vom Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs abgeleiteten Überlagerungsmoment, zu reduzieren.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a und 1b ein Funktionsmodell für ein Fahrzeug, bei dem das Überlagerungsmoment von der Fahrzeugbeschleunigung abgeleitet wird;
2a und 2b ein Funktionsmodell für ein Fahrzeug, bei dem das Überlagerungsmoment von der Beschleunigung der Kupplungsscheibe abgeleitet wird;
3 ein Diagramm, in dem das Rupfen mit einer von der Beschleunigung abhängigen Momentenüberlagerung dargestellt ist, jedoch ohne Überlagerungsmoment, und bei dem die Signalgröße die Fahrzeugbeschleunigung ist;
4 ein Diagramm, in dem das Rupfen mit einer von der Beschleunigung abhängigen Momentenüberlagerung dargestellt ist, diesmal mit Überlagerungsmoment, und bei dem die Signalgröße die Fahrzeugbeschleunigung ist;
5 ein Diagramm, in dem das Rupfen mit einer von der Beschleunigung abhängigen Momentenüberlagerung dargestellt ist, jedoch ohne Überlagerungsmoment, und bei dem die Signalgröße die Beschleunigung der Kupplungsscheibe ist; und
6 ein Diagramm, in dem das Rupfen mit einer von der Beschleunigung abhängigen Momentenüberlagerung dargestellt ist, diesmal mit Überlagerungsmoment, und bei dem die Signalgröße die Beschleunigung der Kupplungsscheibe ist.
In der 1a ist ein Funktionsmodell für ein Fahrzeug 10 dargestellt, das in seinem Antriebsstrang eine ganze Reihe von Komponenten aufweist. Insbesondere ist eine Kupplung 11 vorgesehen, die eine Kupplungsscheibe 12 und ein Stellglied 14 aufweist. Die Kupplung 11 soll elektronisch betätigbar sein. Ferner verfügt die Kupplung 11 über eine Kupplungssteuerung 13.
Das Beispiel ist mit Selbsterregung an der Kupplungsscheibe 12 dargestellt. Die Selbsterregung erfolgt durch mit fallender Differenzdrehzahl (Zunahme der Drehzahl der Kupplungsscheibe 12) steigendem Reibwert. Die Arbeitsweise ist im gesamten Drehzahlbereich gleich.
Weiterhin ist gemäß 1a ein System 20 zum Reduzieren von Rupfschwingungen vorgesehen. Das System 20 verfügt über eine Reihe von Signalgliedern zum Ausregeln von Rupfschwingungen durch ein dem Übertragungsmoment der Kupplung 11 überlagertes Überlagerungsmoment.
In dem Beispiel gemäß 1a wird zur Ableitung des Beschleunigungsverlaufs des Fahrzeugs 10 über ein geeignetes Sensorelement 21 zunächst die Fahrzeugbeschleunigung erfasst. Das Signal der Fahrzeugbeschleunigung wird über Filtermittel 22 gefiltert, so dass nur der Schwankungsanteil mit Rupffrequenz übrig bleibt. Durch Verstärkungsmittel 23 wird das Signal verstärkt, um entsprechend der Einrückcharakteristik des elektronischen Kupplungssystems 11 ein Signal zu erzeugen, das einer auf Fahrzeug 10 und Anfahrgang abgestimmten Momentenschwankung an der gleitenden Kupplung 11 entspricht. Ein Verzögerungsmittel 24 bewirkt, dass das in die Kupplungssteuerung 13 des Kupplungssystems 11, die im Beispiel auch der Steuereinrichtung 25 des Systems 20 entspricht, eingeführte Signal eine Momentenschwankung verursacht, die dem Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs mit einer Phasenverschiebung von etwa 90° nacheilt.
Wie aus 1b ersichtlich ist, wird aus der Fahrzeugbeschleunigung (Kurve 30) mit Phasenverschiebung von etwa 90° (Bezugsziffer 33) und positivem Vergrößerungsfaktor das Überlagerungsmoment (Kurve 32) bestimmt. Das aus dem Einkuppelverlauf und anderen Systemparametern bestimmte, ungeregelte Kupplungs-Übertragungsmoment (Kurve 34) wird nach Überlagerung mit dem Überlagerungsmoment (Kurve 32) zum geregelten Kupplungs-Übertragungsmoment (Kurve 35). Wie aus 1b ersichtlich ist, wird dadurch ein Anfahrrupfen wirksam reduziert. Die Drehzahl der Kupplungsscheibe 12 (Kurve 36) beeinflusst dabei das ungeregelte Kupplungs-Übertragungsmoment (Kurve 34).
In der 2a ist ein anderes Funktionsmodell für ein Fahrzeug 10 dargestellt, das in seinem Antriebsstrang eine ganze Reihe von Komponenten aufweist. Insbesondere ist auch hier eine Kupplung 11 vorgesehen, die eine Kupplungsscheibe 12 und ein Stellglied 14 aufweist. Die Kupplung 11 soll elektronisch betätigbar sein. Ferner verfügt die Kupplung 11 über eine Kupplungssteuerung 13.
Das Beispiel ist mit Zwangserregung an der Kupplungsscheibe 12 dargestellt. Die Zwangserregung der Kupplung 11 soll im Beispiel mit +–5Nm abhängig von der Drehzahl sein. Die Zwangserregung bewirkt nur im Resonanzbereich starke Rupfschwingungen (Erregerfrequenz = Eigenfrequenz des Antriebsstrangs mit gleitender Kupplung). Die Momentenüberlagerung wirkt im Eigenfrequenzbereich rupfmindernd. Das erzeugte Überlagerungsmoment soll hier gegenphasig zum ungeregelten Kupplungs-Übertragungsmoment mit Zwangserregung sein.
Weiterhin ist auch gemäß 2a ein System 20 zum Reduzieren von Rupfschwingungen vorgesehen. Das System 20 verfügt über eine Reihe von Signalgliedern zum Ausregeln von Rupfschwingungen durch ein dem Übertragungsmoment der Kupplung 11 überlagertes Überlagerungsmoment.
In dem Beispiel gemäß 2a wird zur Ableitung des Beschleunigungsverlaufs des Fahrzeugs 10 über ein geeignetes Sensorelement 21 zunächst die Beschleunigung der Kupplungsscheibe 12 erfasst. Das Signal der Kupplungsscheibenbeschleunigung wird über Filtermittel 22 gefiltert, so dass nur der Schwankungsanteil mit Rupffrequenz übrig bleibt. Durch Verstärkungsmittel 23 wird das Signal verstärkt, um entsprechend der Einrückcharakteristik des elektronischen Kupplungssystems 11 ein Signal zu erzeugen, das einer auf Fahrzeug 10 und Anfahrgang abgestimmten Momentenschwankung an der gleitenden Kupplung 11 entspricht. Ein Verzögerungsmittel 24 bewirkt, dass das in die Kupplungssteuerung 13 des Kupplungssystems 11, die im Beispiel auch der Steuereinrichtung 25 des Systems 20 entspricht, eingeführte Signal eine Momentenschwankung verur sacht, die dem Beschleunigungsverlauf des Fahrzeugs mit einer Phasenverschiebung von etwa 90° nacheilt.
Da die Beschleunigung der Kupplungsscheibe 12 gegenphasig zu der in 1 beschriebenen Fahrzeugbeschleunigung ist, wird das Signal zusätzlich über nicht näher dargestellte Inversionsmittel für die Momentenüberlagerung invertiert.
Wie aus 2b ersichtlich ist, wird aus der Beschleunigung der Kupplungsscheibe (Kurve 31) mit Phasenverschiebung von etwa 90° (Bezugsziffer 33) und negativem Vergrößerungsfaktor das Überlagerungsmoment (Kurve 32) bestimmt. Das aus dem Einkuppelverlauf und anderen Systemparametern bestimmte, ungeregelte Kupplungs-Übertragungsmoment (Kurve 34) wird nach Überlagerung mit dem Überlagerungsmoment (Kurve 32) zum geregelten Kupplungs-Übertragungsmoment (Kurve 35). Wie aus 2b ersichtlich ist, wird dadurch ein Anfahrrupfen wirksam reduziert. Die Drehzahl der Kupplungsscheibe 12 (Kurve 36) beeinflusst dabei das ungeregelte Kupplungs-Übertragungsmoment (Kurve 34).
In den 3 und 4 ist jeweils ein Diagramm dargestellt, das das Rupfen mit beschleunigungsabhängiger Momentenüberlagerung darstellt. Als Signalgröße für das Ableiten des Beschleunigungsverlaufs soll dabei die Fahrzeugbeschleunigung herangezogen werden. Die 3 zeigt einen Anfahrvorgang mit Selbsterregung ohne Überlagerungsmoment. Wie sich aus der Kurve „Kupplung: Gesamtmoment" ergibt, schaukelt sich die Anfangserregung auf. Die 4 zeigt einen Anfahrvorgang mit Selbsterregung und mit Überlagerungsmoment. Wie sich aus der Kurve „Kupplung: Gesamtmoment" ergibt, klingt die Anfangserregung ab.
In den 5 und 6 ist jeweils ein Diagramm dargestellt, das ebenfalls das Rupfen mit beschleunigungsabhängiger Momentenüberlagerung darstellt. Als Signalgröße für das Ableiten des Beschleunigungsverlaufs soll diesmal jedoch die Beschleunigung der Kupplungsscheibe herangezogen werden. Die 5 zeigt einen Anfahrvorgang mit Zwangserregung ohne Überlagerungsmoment. Resonanzdurchlauf und Zwangserregung sind deutlich sichtbar. Die 6 zeigt einen Anfahrvorgang mit Zwangserregung und mit Beschleunigung der Kupplungsscheibe als Signalgröße für die Bestimmung des Überlagerungsmoments. Die Rupfschwingungen werden im gesamten Drehzahlbereich deutlich gemindert.

10: Fahrzeug
11: Kupplung
12: Kupplungsscheibe
13: Kupplungsteuerung
14: Stellglied Kupplung
20: System zum Reduzieren von Rupfschwingungen
21: Sensorelement
22: Filtermittel
23: Verstärkungsmittel
24: Verzögerungsmittel
25: Steuereinrichtung
30: Fahrzeugbeschleunigung
31: Beschleunigung der Kupplungsscheibe
32: Überlagerungsmoment
33: Phasenverschiebung
34: ungeregeltes Kupplungsmoment
35: geregeltes Kupplungsmoment
36: Scheibendrehzahl

Claims

Verfahren zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs (10), insbesondere während eines Anfahrvorgangs, wobei die Rupfschwingungen durch wenigstens eine im Antriebsstrang befindliche Kupplung (11) ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Beschleunigungsverlauf (30, 31) des Fahrzeugs (10) abgeleitetes und zu diesem phasenverschobenes Überlagerungsmoment (32) erzeugt wird und dass das Überlagerungsmoment (32) dem Übertragungsmoment (34) der wenigstens einen Kupplung (11) hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsmoment (32) von der Fahrzeugbeschleunigung (30) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsmoment (32) von der Beschleunigung (31) wenigstens einer Kupplungsscheibe (12) der wenigstens einen Kupplung (11) abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsverlauf (30, 31) des Fahrzeugs (10) zur Erzeugung des Überlagerungsmoments (32) direkt oder indirekt erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Filtermittel (22) vorgesehen sind und dass mittels der Filtermittel (22) bestimmte Anteile der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs (30, 31) ausgefiltert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsmittel (23) vorgesehen sind und dass mittels der Verstärkungsmittel (23) die Werte oder die Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs (30, 31) auf einen vorgegebenen Wert verstärkt oder abgeschwächt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Verzögerungsmittel (24) vorgesehen sind und dass mittels der Verzögerungsmittel (24) eine Phasenverschiebung zwischen dem erfassten Beschleunigungsverlauf (30, 31) und dem Überlagerungsmoment (32) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verzögerungsmittel (24) eine Phasenverschiebung von zumindest annähernd 90 ° zwischen dem erfassten Beschleunigungsverlauf (30, 31) und dem Überlagerungsmoment (32) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Inversionsmittel vorgesehen sind und dass mittels der Inversionsmit tel die Werte oder die Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs (31) invertiert werden.
System (20) zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs (10), insbesondere während eines Anfahrvorgangs, gekennzeichnet durch wenigstens ein Sensorelement (21) zur direkten oder indirekten Erfassung von Werten oder von Signalen bezüglich des Beschleunigungsverlaufs (30, 31) des Fahrzeugs (10), durch Mittel zum Erzeugen eines vom Beschleunigungsverlauf (30, 31) des Fahrzeugs (10) abgeleiteten und zu diesem phasenverschobenen Überlagerungsmoments (32) und durch Mittel zum Hinzufügen des Überlagerungsmoments (32) zum Übertragungsmoment (34) der wenigstens einen Kupplung (11).
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Filtermittel (22) zum Ausfiltern bestimmter Anteile der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs (30, 31) vorgesehen sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsmittel (23) zum Verstärken oder Abschwächen der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs (30, 31) auf einen vorgegebenen Wert vorgesehen sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Verzögerungsmittel (24) zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen dem erfassten Beschleunigungsverlauf (30, 31) und dem Überlagerungsmoment (32), insbesondere einer Phasenverschiebung von zumindest annähernd 90°, vorgesehen sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Inversionsmittel zum Invertieren der Werte oder der Signale des erfassten Beschleunigungsverlaufs (30, 31) vorgesehen sind.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (25) vorgesehen ist.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung vorgesehen ist.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder Systems (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 17 zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs (10), insbesondere während eines Anfahrvorgangs, wobei im Antriebsstrang wenigstens eine elektronisch betätigte Kupplung (11) vorgesehen ist.
Antriebsstrang für ein Fahrzeug (10), mit wenigstens einer Kupplung (11) und einem System (20) zum Reduzieren von Rupfschwingungen nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das System (20) zumindest zeitweilig mit der wenigstens einen Kupplung (11) zusammenwirkt.
Antriebsstrang nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Antriebsstrang nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kupplung (11) als elektronisch betätigte Kupplung ausgebildet ist.