DE102007038150A1

DE102007038150A1 - Steuerverfahren für Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102007038150A1
Application number: DE102007038150A
Authority: DE
Inventors: Martin Parigger; Thomas Linortner; Simon Kaimer; Heribert Dietrich
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-14
Also published as: RU2008133232A; KR20090017439A; CN101387321B; CN101387321A; DE102007038150B4; US20090048749A1; RU2466311C2; KR101361592B1; US7949453B2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Steuern einer Kupplungsanordnung, die in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Übertragung eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement dient, werden ausgehend von einem aktivierten Zustand der Kupplungsanordnung in sich wiederholenden Berechnungszyklen jeweils ein Momentenschätzwert berechnet und hierbei die folgenden Schritte durchgeführt: - Berechnen eines Momentenaufbauwerts in Abhängigkeit zumindest von einem Drehzahldifferenzwert; - Berechnen eines Momentenabbauwerts in Abhängigkeit zumindest von dem zuletzt berechneten Momentenschätzwert; - Neuberechnung des Momentenschätzwerts auf Grundlage des zuletzt berechneten Momentenschätzwerts durch Aufintegrieren des berechneten Momentenaufbauwerts und Abintegrieren des berechneten Momentenabbauwerts; und - Vergleichen des neu berechneten Momentenschätzwerts mit einem Momentenschwellwert. Die Kupplungsanordnung wird deaktiviert, wenn der neu berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Kupplungsanordnung, die in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Übertragung eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement dient, wobei es sich bei der Kupplungsanordnung insbesondere um eine schaltbare hydromechanische, auf eine Drehzahldifferenz ansprechende Kupplungsanordnung handelt.
Eine derartige Kupplungsanordnung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb dazu dienen, in Abhängigkeit von einer Drehzahldifferenz zwischen einer permanent angetriebenen Primärachse und einer zuschaltbar angetriebenen Sekundärachse das Antriebsmoment einer Antriebseinheit auf die Sekundärachse zu übertragen. In anderen Anwendungen kann eine derartige Kupplungsanordnung als Ersatz eines Achsdifferentials zur Übertragung eines Antriebsmoments auf eine Halbwelle einer Achse, als Sperre für ein Längsdifferential eines allradgetriebenen Fahrzeugs, oder als Sperre für ein Achsdifferential dienen.
Eine derartige Kupplungsanordnung besitzt ein Eingangselement und ein Ausgangselement, die relativ zueinander verdrehbar sind, beispielsweise eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle. Die Kupplungsanordnung besitzt typischerweise eine Reibungskupplung, durch die das Eingangselement und das Ausgangselement betriebswirksam miteinander koppelbar sind. Die Reibungskupplung ist in Abhängigkeit von einem hydraulischen Druck wirksam, der in einem Druckraum der Kupplungsanordnung herrscht. Dieser Druck kann von einer Pumpe erzeugt werden, die auf eine Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement anspricht. Bei der Pumpe kann es sich beispielsweise um eine so genannten Gerotor-Pumpe oder eine P-Rotor-Pumpe handeln.
Bei Vorliegen einer Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement wird also die Pumpe angetrieben, so dass hydraulisches Fluid in den Druckraum der Kupplungsanordnung gefördert wird, um die Reibungskupplung zu betätigen. Hierdurch wird eine reibschlüssige Kopplung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Kupplungsanordnung bewirkt, was wiederum zu einer Verringerung der Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement und somit zu einer verringerten Pumpenleistung beiträgt.
Für manche Anwendungen ist es erwünscht, diesen grundsätzlich selbstregelnden Mechanismus steuern zu können. In Abhängigkeit von bestimmten Fahrzuständen des Fahrzeugs bzw. von der Detektion vorbestimmter Fahrzustandsparameter soll die Kupplungsanordnung also deaktiviert werden können, d. h. die Übertragung eines Drehmoments von dem Eingangselement auf das Ausgangselement soll unterbrochen werden können. Allerdings soll hierbei wiederum vermieden werden, dass die Kupplungsanordnung deaktiviert wird, solange noch ein signifikantes Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement übertragen wird. Ansonsten wäre die Deaktivierung der Kupplungsanordnung mit einem spürbaren Lastdruck verbunden, und es wäre unter Umständen sogar eine Beeinträchtigung der Fahrstabilität zu befürchten. Es ist zwar grundsätzlich möglich, das momentan übertragene Drehmoment durch geeignete Sensoren zu detektieren, um eine Deaktivierung der Kupplungsanordnung auszuschließen, solange ein signifikantes Drehmo ment übertragen wird. Die Detektion des momentan tatsächlich übertragenen Drehmoments ist jedoch unerwünscht aufwendig und somit teuer.
Um die Drehmomentübertragung unter Vermeidung eines unerwünschten Lastschlags aktiv steuern zu können, ist auch die Verwendung von Proportionalventilen bekannt. Jedoch ist die Verwendung von derartigen Proportionalventilen ebenfalls unerwünscht aufwendig.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Kupplungsanordnung der erläuterten Art anzugeben, das bei geringem baulichem Aufwand auf sichere und zuverlässige Weise eine Deaktivierung der Kupplungsanordnung ohne signifikanten Lastruck ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass ausgehend von einem aktivierten Zustand der Kupplungsanordnung in sich wiederholenden Berechnungszyklen jeweils ein Momentenschätzwert berechnet wird und hierbei die folgenden Schritte durchgeführt werden:

– Berechnen eines Momentenaufbauwerts in Abhängigkeit zumindest von einem Drehzahldifferenzwert, der einer Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement entspricht;
– Berechnen eines Momentenabbauwerts in Abhängigkeit zumindest von dem zuletzt berechneten Momentenschätzwert;
– Neuberechnung des Momentenschätzwerts auf Grundlage des zuletzt berechneten Momentenschätzwerts durch Aufintegrieren des berechneten Momentenaufbauwerts und Abintegrieren des berechneten Momentenabbauwerts; und
– Vergleichen des neu berechneten Momentenschätzwerts mit einem Momentenschwellwert;

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird letztlich der im Druckraum der Kupplungsanordnung herrschende hydraulische Druck modelliert, welcher wiederum dem momentan von der Reibungskupplung übertragenen Drehmoment entspricht. Das Deaktivieren der Kupplungsanordnung erfolgt generell in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Kupplungsanordnung. Hierdurch wird berücksichtigt, ob ein zusätzlicher Pumpendruck aufgebaut worden ist. Zusätzlich wird allerdings eine zeitliche Verzögerung berücksichtigt, die einem allmählichen Abbau des Pumpendrucks und somit des übertragenen Drehmoments entspricht. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
In einem jeweiligen Berechnungszyklus wird zum einen ein Momentenaufbauwert als Funktion eines Drehzahldifferenzwerts berechnet, der einer momentanen Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Kupplungsanordnung entspricht. Der Drehzahldifferenzwert kann durch eigene Sensoren ermittelt werden, die dem Eingangselement und dem Ausgangselement zugeordnet sind. Bevorzugt werden für die Ermittlung des Drehzahldifferenzwerts jedoch die Signale der üblicherweise ohnehin vorhandenen Raddrehzahlsensoren des Fahrzeugs verwendet. Der Momentenaufbauwert entspricht einem Druckanstieg im Druckraum der Kupplungsanordnung, und somit einem Anstieg des übertragenen Drehmoments.
Zum anderen wird in dem betreffenden Berechnungszyklus ein Momentenabbauwert als Funktion des zuletzt berechneten Momentenschätzwerts berechnet. Hierdurch wird eine Leckage des hydraulischen Systems der Kupplungsanordnung nachgebildet, insbesondere eine innere Pumpenleckage, die generell druckabhängig ist.
Zusätzliche Betriebsparameter können bei der Berechnung des Momentenaufbauwerts oder bei der Berechnung des Momentenabbauwerts berücksichtigt werden, beispielsweise die Temperatur des hydraulischen Fluids, die entweder gemessen oder durch eine geeignete Modellbildung ermittelt wird.
Auf Grundlage des in dem vorherigen Berechnungszyklus berechneten Momentenschätzwerts wird schließlich ein aktueller Momentenschätzwert neu berechnet, nämlich indem auf den zuletzt berechneten Momentenschätzwert der aktuell berechnete Momentenaufbauwert aufintegriert, d. h. aufsummiert wird und indem von dem zuletzt berechneten Momentenschätzwert der aktuell berechnete Momentenabbauwert abintegriert, d. h. subtrahiert wird.
Der somit neu berechnete Momentenschätzwert wird mit einem Momentenschwellwert verglichen. Wenn der Momentenschwellwert unterschritten wird, so wird die Kupplungsanordnung deaktiviert, da nun davon auszugehen ist, dass kein signifikantes Drehmoment mehr über die Kupplungsanordnung übertragen wird und somit ein Lastschlag beim Deaktivieren der Kupplungsanordnung nicht zu befürchten ist.
Die Entscheidung über ein Deaktivieren der Kupplungsanordnung kann somit durch einfache Berechnungsschritte erfolgen, die von einer der Kupplungsanordnung zugeordneten Steuereinheit mit geringer Rechenleistung durchgeführt werden können. Im Wesentlichen sind lediglich Messsignale erforderlich, die der Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement entsprechen, wobei hierfür – wie erläutert – auf die Signale der Raddrehzahlsensoren des Fahrzeugs zurückgegriffen werden kann. Das erläuterte Steuerverfahren kann somit mit geringem baulichen Aufwand realisiert werden, da ein einfaches und kostengünstiges Schaltventil zum Einsatz gelangen kann, ohne dass hierdurch der Fahrkomfort beeinträchtigt wird.
Das vorstehend erläuterte Steuerverfahren ist lediglich als Grundmodell zu verstehen. Es sind verschiedene Varianten und Verfeinerungen möglich, wie nachfolgend erläutert wird.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei dem Berechnen des Momentenaufbauwerts der Momentenaufbauwert unabhängig von dem ermittelten Drehzahldifferenzwert auf einen maximal möglichen Wert begrenzt wird. Dies entspricht einer Begrenzung des maximal möglichen Druckaufbaus in einem Berechnungszyklus. Alternativ oder zusätzlich kann in entsprechender Weise eine Begrenzung des neu berechneten Momentenschätzwerts auf einen Maximalwert vorgesehen sein. Hierdurch wird also berücksichtigt, dass auch bei lang anhaltender Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement lediglich ein bestimmter Maximaldruck im Druckraum der Kupplungsanordnung erreicht wird.
Gemäß einer besonders einfach zu verwirklichenden Ausführungsform bildet das Unterschreiten des genannten Momentenschwellwerts durch den aktuell neu berechneten Momentenschätzwert das alleinige Kriterium zum Deaktivieren der Kupplungsanordnung. In diesem Fall wird die Kupplungsanordnung also nur und genau dann deaktiviert, wenn der neu berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet.
Alternativ hierzu kann für das Deaktivieren der Kupplungsanordnung jedoch ein Zusatzkriterium berücksichtigt werden. Die Kupplungsanordnung wird in diesem Falle also nur dann deaktiviert, wenn der neu berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet und wenn zugleich wenigstens ein zusätzliches Abschaltkriterium erfüllt ist. Unter einem "zusätzlichen Abschaltkriterium" ist in diesem Zusammenhang ein Kriterium zu verstehen, das für sich alleine noch nicht hinreichend für das Deaktivieren der Kupplungsanordnung ist, sondern lediglich ein notwendiges zusätzliches Kriterium bildet, wenn der berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet. Ein derartiges zusätzliches Abschaltkriterium kann beispielsweise darin bestehen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit einen bestimmten Geschwindigkeitsschwellwert überschreiten muss. Ansonsten verbleibt die Kupplungsanordnung in dem aktivierten Zustand, trotz des Unterschreitens des Momentenschwellwerts.
Weiterhin können für das Deaktivieren der Kupplungsanordnung auch so genannte vorrangige Abschaltkriterien berücksichtigt werden. Ein vorrangiges Abschaltkriterium bedeutet, dass die Kupplungsanordnung völlig unabhängig von dem Ergebnis des erläuterten Vergleichs des neu berechneten Momentenschätzwerts mit dem Momentenschwellwert deaktiviert wird. Ein vorrangiges Abschaltkriterium kann beispielsweise vorliegen, wenn eine Fahrdynamikregelungseinheit des Fahrzeugs einen aktiven Eingriff in die Fahrstabilität vornimmt, z. B. bei einem Eingriff eines Antiblockiersystems (ABS) oder einem Eingriff eines Elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP). Die Kupplungsanordnung wird bei dieser Ausführungsform also zumindest dann deaktiviert, wenn das vorrangige Abschaltkriterium erfüllt ist.
Nachdem die Kupplungsanordnung deaktiviert worden ist, können auch Kriterien überprüft werden, um zu entscheiden, ob die Kupplungsanordnung wieder aktiviert werden soll. Hierfür ist es bevorzugt, wenn wiederholt ein momentaner Drehzahldifferenzwert bestimmt wird, der einer Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Kupplungsanordnung entspricht, wobei dieser Drehzahldifferenzwert mit einem Schlupfschwellwert verglichen wird. Der genannte Drehzahldifferenzwert kann wiederum auf einfache Weise anhand der Signale der Drehdrehzahlsensoren des Fahrzeugs bestimmt werden. Der genannte Schlupfschwellwert kann eine vorbestimmte Konstante sein. Alternativ hierzu kann der Schlupfschwellwert beispielsweise abhängig sein von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und/oder einer kinematischen Differenzdrehzahl des Fahrzeugs (abhängig von Kurvenradius, Achsabstand, Raddurchmesser und eventuellen Übersetzungen). Wenn der somit ermittelte Drehzahldifferenzwert den Schlupfschwellwert überschreitet, wird die Kupplungsanordnung generell aktiviert.
Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Überschreiten des Schlupfschwellwerts durch den ermittelten Drehzahldifferenzwert die notwendige und hinreichende Bedingung für das neuerliche Aktivierung der Kupplungsanordnung bildet. Alternativ hierzu ist es jedoch möglich, das für das Aktivieren der Kupplungsanordnung – entsprechend wie im Zusammenhang mit dem Deaktivieren der Kupplungsanordnung beschrieben – zusätzliche Einschaltkriterien und/oder vorrangige Einschaltkriterien berücksichtigt werden.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung besitzt die Kupplungsanordnung eine Reibungskupplung, die das Eingangselement mit dem Ausgangselement in Abhängigkeit von einem hydraulischen Druck einer Pumpe koppelt, der in einem Druckraum der Kupplungsanordnung herrscht, wobei das Deaktivieren der Kupplungsanordnung durch Öffnen eines Ablassventils erfolgt, das den Druckraum mit einem Niederdruckraum verbindet, wobei an einer Leckageleitung, die von dem Druckraum zu dem Niederdruckraum führt und parallel zu der Pumpe verläuft, eine Blende mit einer im Wesentlichen temperaturunabhängigen Leckagecharakteristik angeordnet ist.
Parallel zu der Pumpe, die das hydraulische Fluid aus dem Niederdruckraum in den Druckraum fördert, ist also eine Leckageleitung angeordnet, die bewusst eine ständige Leckage von hydraulischem Fluid aus dem Druckraum in den Niederdruckraum gestattet. Diese Leckage ist zwar generell druckabhängig. Wichtig ist jedoch, dass eine definierte Leckagerate festgelegt ist, und dass diese Leckagerate (Leckagevolumen/Zeit) an der Leckageleitung im Wesentlichen unabhängig ist von der Temperatur des hydraulischen Fluids. Hierdurch wird die Temperaturabhängigkeit der Leckagerate der Pumpe relativiert, so dass eine Temperaturabhängigkeit der Kupplungskennlinie deutlich verringert ist.
Hierdurch wird ein rasches Öffnen des genannten Ablassventils und somit ein rasches Deaktivieren der Kupplungsanordnung ermöglicht. Außerdem liefert die vorstehend erläuterte Druckschätzung (Berechnung und Berücksichtigung eines jeweiligen Momentenabbauwerts) aufgrund der definierten Leckage bei einer Drehzahldifferenz Null und aufgrund der verringerten Temperaturabhängigkeit ein besonders genaues und zuverlässiges Ergebnis. Das Fahrzeug kann somit besonders schnell und zuverlässig ohne Lastschlag von einem Allrad-Betrieb (AWD-Betrieb, wenn hohe Traktion benötigt wird) auf einen Antrieb lediglich der Primärachse (2WD-Betrieb, z. B. für Rangiermanöver) umgeschaltet werden.
Eine hinreichende Unabhängigkeit der Leckagerate von der Temperatur wird dadurch erzielt, dass in der Leckageleitung eine Blende (orifice) angeordnet ist. Eine Blende erlaubt – im Unterschied beispielsweise zu einem Drosselventil (throttle) – lediglich eine turbulente Strömung des durch die Blende tretenden hydraulischen Fluids, so dass der Strömungswiderstand praktisch kaum temperaturabhängig ist.
So berechnet sich die Durchflussrate Q (= Volumen pro Zeit, ΔV/Δt) einer turbulenten Strömung durch eine Blende wie folgt:
Hierbei bezeichnen α die Widerstandszahl, A die Fläche des Öffnungsquerschnitts, ρ die Dichte des Fluids und Δp den Druckunterschied. Die Widerstandszahl α ist eine dimensionslose Konstante, die lediglich von der Geometrie der Blende abhängt. Sie beträgt für eine scharfe Blende ca. 0,6. Dies entspricht einem Widerstandskoeffizient (resistance coefficient) ζ = 1/α² von ca. 2,7 bis 2,8.
Demgegenüber beträgt die Durchflussrate Q einer Drossel im Modell einer laminaren Strömung durch ein Rohr gemäß dem Hagen-Poiseuille-Gesetz:
Hierbei bezeichnen r den Radius des Öffnungsquerschnitts, η die dynamische Viskosität des Fluids, l die Länge des Rohrs bzw. der Drossel und Δp den Druckunterschied. Da die dynamische Viskosität η der üblicherweise verwendeten hydraulischen Fluide temperaturabhängig ist, ist auch die Durchflussrate Q einer Drossel temperaturabhängig.
Die in der Kupplungsanordnung verwendete Pumpe kann bewusst überdimensioniert sein, um die Leckage von hydraulischem Fluid durch die genannte Leckageleitung zu kompensieren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung besitzt die in der Leckageleitung angeordnete Blende einen Öffnungskanal, der einen Innendurchmesser in einem Bereich von ca. 0,4 mm bis 0,8 mm und eine Länge in einem Bereich von lediglich ca. 0,2 mm bis 0,5 mm besitzt. Hierdurch ergibt sich in Abhängigkeit von Druck des hydraulischen Fluids eine geeignete Leckagerate, die im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur des hydraulischen Fluids ist.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Kupplungsanordnung.
2 zeigt eine Kupplungsanordnung.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Gerotor-Pumpe.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Deaktivieren einer Kupplungsanordnung.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aktivieren einer Kupplungsanordnung.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Ein Motor 11 treibt über eine Getriebeeinheit 13 und ein Vorderachs-Differentialgetriebe (nicht gezeigt) zwei Räder 15 einer Vorderachse 17 an. Die Vorderachse 17 bildet somit eine Primärachse. Außerdem treibt der Motor 11 über die Getriebeeinheit 13, eine Kardanwelle 19, eine Kupplungsanordnung 21 und ein Hinterachs-Differentialgetriebe 23 zwei Räder 25 einer Hinterachse 27 an. Die Hinterachse 27 bildet hierbei eine Sekundärachse des Fahrzeugs. Eine elektronische Steuereinheit 29 des Fahrzeugs ist eingangsseitig mit vier Raddrehzahlsensoren 31 verbunden, die den Vorderrädern 15 und den Hinterrädern 25 zugeordnet sind. Die Steuereinheit 29 kann optional mit weiteren Sensoren, beispielsweise einem Lenkwinkelsensor, einem Gierratensensor etc. verbunden sein (nicht dargestellt). Ausgangsseitig ist die Steuereinheit 29 mit der Kupplungsanordnung 21 verbunden. Die Kupplungsanordnung 21 dient dazu, einen Teil des Antriebsmoments des Motors 11 auf die Hinterachse 27 zu übertragen, und zwar in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinheit 29. Sofern über die Kupplungsanordnung 21 ein Antriebsmoment auf die Hinterachse 27 übertragen wird, ist das Fahrzeug allradgetrieben. Die Kupplungsanordnung 21 kann auch an anderer Stelle des Antriebsstrangs vorgesehen sein, beispielsweise an der Getriebeeinheit 13 oder an dem Hinterachs-Differentialgetriebe 23.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform der Kupplungsanordnung 21. Die Kupplungsanordnung 21 besitzt eine Eingangswelle 41, die mit einem drehbaren Innengehäuse 43 der Kupplungsanordnung 21 drehfest verbunden ist, und eine Ausgangswelle 45, die relativ zu der Eingangswelle 41 verdrehbar ist. Die Eingangswelle 41 und die Ausgangswelle 45 sind an einem stationären Außengehäuse der Kupplungsanordnung 21 (nicht gezeigt) drehbar gelagert. Die Kupplungs anordnung 21 besitzt ferner eine Reibungskupplung 47 mit mehreren Innenlamellen 49 und mehreren Außenlamellen 51 in einer alternierenden Anordnung. Die Innenlamellen 49 sind mit der Ausgangswelle 45 axial verschiebbar, jedoch drehfest verbunden. Die Außenlamellen 51 sind mit dem Innengehäuse 43 (und somit auch mit der Eingangswelle 41) axial verschiebbar, jedoch drehfest verbunden. Die Reibungskupplung 47 besitzt ferner einen ringförmigen, axial verschiebbaren Andruckkolben 53, der mit seiner Vorderseite wahlweise die Innenlamellen 49 und die Außenlamellen 51 aneinander presst, um ein Drehmoment von der Eingangswelle 41 auf die Ausgangswelle 45 zu übertragen. Die Rückseite des Andruckkolbens 53 ist einem hydraulischen Druckraum 55 zugewandt.
Die Kupplungsanordnung 21 besitzt ferner eine Pumpe 57. Diese wird durch eine Drehbewegung der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 relativ zueinander angetrieben und erzeugt hierbei in dem Druckraum 55 einen hydraulischen Druck, um den Andruckkolben 53 im Einrücksinn der Reibungskupplung 47 zu bewegen. Bei der Pumpe 57 kann es sich grundsätzlich um eine beliebige auf eine Drehzahldifferenz ansprechende hydraulische Pumpe handeln, insbesondere um einen Umlaufverdränger oder einen Hubverdränger. Bevorzugt handelt es sich bei der Pumpe 57 um eine Gerotor-Pumpe, deren Aufbau nachfolgend anhand von 3 erläutert wird.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Gerotor-Pumpe 57 gemäß 2. Die Pumpe 57 besitzt einen Innenläufer 59, der mit der Ausgangswelle 45 gemäß 2 drehfest verbunden ist und um eine Achse A1 rotiert. Ferner besitzt die Pumpe 57 einen Ringabschnitt 61, der mit dem Pumpengehäuse (nicht gezeigt) sowie mit dem Innengehäuse 43 der Kupplungsanordnung 21 gemäß 2 und dementsprechend auch mit der Eingangswelle 41 drehfest verbunden ist. Der Ringabschnitt 61 rotiert dabei ebenfalls um die Achse A1. Der Ringabschnitt 61 besitzt eine kreisrunde Ausnehmung 63, deren Mittelpunkt A2 bezüglich der Drehachse A1 versetzt ist. Außerdem besitzt die Pumpe 57 einen Außenläufer 65, der in der Ausnehmung 63 des Ringabschnitts 61 um eine Achse A2 drehbar gelagert ist, und der den Innenläufer 59 umgibt und mit diesem in Berührung steht. Der Innenläufer 59 besitzt eine Außenverzahnung, und der Außenläufer 65 besitzt eine Innenverzahnung, wobei die Zähnezahl des Außenläufer 65 um einen Zahn größer ist als die Zähnezahl des Innenläufers 59.
Außerdem sind in 3 eine erste Anschlussöffnung 67 und eine zweite Anschlussöffnung 69 zu erkennen, die an einem Abschnitt des Pumpengehäuses ausgebildet sind, der bezüglich der in 3 gezeigten Querschnittsebene axial versetzt ist. Je nach Drehsinn des Innenläufers 59 relativ zu dem Ringabschnitt 61 dient die erste Anschlussöffnung 67 als Pumpeneinlass und die zweite Anschlussöffnung 69 als Pumpenauslass, oder umgekehrt.
Sofern sich der Innenläufer 59 relativ zu dem Ringabschnitt 61 und den Anschlussöffnungen 67, 69 dreht, fördert der Innenläufer 59 hydraulisches Fluid, das an einer der Anschlussöffnungen 67, 69 bereitgestellt wird, in Umfangsrichtung zu der anderen Anschlussöffnung 69 bzw. 67. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das hydraulische Fluid in einem Spalt eingeschlossen wird, der zwischen dem Innenläufer 59 und dem Außenläufer 65 gebildet wird. Da sich während der Rotation des Innenläufers 5 das Volumen dieses Spalts ändert, wird das hydraulische Fluid aus der einen Anschlussöffnung 67, 69 angesaugt und in die andere Anschlussöffnung 69 bzw. 67 ausgestoßen. Die Änderung des Volumens des jeweiligen Spalts während der Rotation des Innenläufers 59 ist wiederum darauf zurückzuführen, dass der Innenläufer 59 den Außenläufer 65 zu einer Drehbewegung antreibt, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen verschiedene Drehgeschwindigkeiten einstellen, d. h. der um die Achse A2 rotierende Außenläufer 65 dreht sich langsamer als der Innenläufer 59.
Wiederum Bezug nehmend auf die 2, so sind auch hier die im Zusammenhang mit der 3 erläuterten Anschlussöffnungen 67, 69 der Pumpe 57 gezeigt. Der Pumpe 57 ist eine Saugleitung 71 zugeordnet. Diese ist mit den beiden Anschlussöffnungen 67, 69 der Pumpe 57 über ein jeweiliges saugseitiges Rückschlagventil 73 verbunden. Entgegen der Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids ist die Saugleitung 71 über eine Drehdurchführung 75 und einen Ölfilter 77 mit einem Pumpensumpf 79 verbunden. Der Ölfilter 77 und der Sumpf 79 sind in dem bereits genannten stationären Außengehäuse der Kupplungsanordnung 21 angeordnet. Druckseitig ist die Pumpe 57 über zwei Rückschlagventile 81 mit einer Druckleitung 83 verbunden, die zu dem Druckraum 55 der Kupplungsanordnung 21 führt. Von dem Druckraum 55 kann das hydraulische Fluid über eine Ablassleitung 85 und eine weitere Drehdurchführung 87 zu dem Sumpf 79 strömen, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Die Pumpe 57 wird – wie bereits erläutert – durch eine Drehbewegung des Innenläufers 59 relativ zu dem Pumpengehäuse mit Ringabschnitt 61 angetrieben (3), entsprechend einer Rotation der Eingangswelle 41 relativ zu der Ausgangswelle 45 (2). Bezogen auf die 1 bedeutet dies, dass die Pumpe 57 hydraulisches Fluid fördert, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen den Rädern 85 der Vorderachse 17 einerseits und den Rädern 25 der Hinterachse 27 andererseits vorliegt. Je nachdem, ob die Eingangswelle 41 schneller oder langsamer rotiert als die Ausgangswelle 45, wird das hydraulische Fluid über eines der Rückschlagventile 73 angesaugt und über eines der Rückschlagventile 81 in den Druckraum 55 gefördert (2). Aufgrund des hierdurch im Druckraum 55 aufgebauten hydraulischen Drucks wird der Andruckkolben 53 in Richtung der Lamellen 49, 51 der Reibungskupplung 47 verfahren, um die Lamellen 49, 51 in zunehmenden Reibschluss miteinander zu bringen. Hierdurch werden die Eingangswelle 41 und die Ausgangswelle 45 in zunehmendem Maße miteinander drehwirksam gekoppelt, so dass ein Antriebsmoment von der Eingangswelle 41 über die Kupplungsanordnung 21 auf die Ausgangswelle 45 übertragen wird. Da eine stärkere Kopplung der Ausgangswelle 45 mit der Eingangswelle 41 zu einer Verringerung der Drehzahldifferenz beiträgt, wirkt die Kupplungsanordnung 21 selbstregelnd.
Die erläuterte Betätigung der Reibungskupplung 47 bei Vorliegen einer Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 tritt allerdings nur dann ein, wenn der hydraulische Druckraum 55 ausreichend dicht verschlossen ist. Um demgegenüber die Kupplungsanordnung 21 wahlweise deaktivieren zu können, ist entlang der bereits genannten Ablassleitung 85 ein Ablassventil 89 angeordnet. Das Ablassventil 89 ist vorzugsweise als ein Magnetventil ausgebildet, das über eine elektrische Steuerleitung 91 von der Steuereinheit 29 angesteuert wird. Falls das Ablassventil 89 geschlossen ist, kann die Kupplungsanordnung 21 in der erläuterten selbstregelnden Weise die Ausgangswelle 45 mit der Eingangswelle 41 koppeln. Ein Druckabbau und eine entsprechende Verringerung des von der Reibungskupplung 47 übertragenen Drehmoments erfolgen bei geschlossenem Ablassventil 89 lediglich aufgrund von Leckage. Falls dagegen das Ablassventil 89 geöffnet ist, so kann das in den Druckraum 55 geförderte hydraulische Fluid über die Ablassleitung 85 in den Sumpf 29 entweichen, so dass auch bei Vorliegen einer Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 letztlich nur ein geringes Antriebsmoment (Schleppmoment) von der Eingangswelle 41 auf die Ausgangswelle 45 übertragen wird.
Das Ablassventil 89 ist in dem stationären Außengehäuse der Kupplungsanordnung 21 angeordnet. Parallel zu dem Ablassventil 89 ist optional ein Überdruckventil 93 an einer Überdruckleitung 95 angeordnet. Hierdurch wird der in dem Druckraum 55 maximal mögliche hydraulische Druck begrenzt, beispielsweise für den Fall einer Fehlfunktion des Ablassventils 89.
Wäre die vorgenannte Leckage, die auch bei geschlossenem Ablassventil 89 zu einem Druckabbau im Druckraum 55 führt, allein durch die innere Leckage der Pumpe 57 bedingt, so besäße die Kennlinie der Kupplungsanordnung 21 (d. h. die Abhängigkeit des übertragenen Drehmoments von der Drehzahldifferenz zwischen Eingangselement und Ausgangselement) eine unerwünscht hohe Temperaturabhängigkeit. Die innere Leckage der Pumpe 57 ist nämlich abhängig von der Viskosität des Fluids, welche wiederum stark temperaturabhängig ist. Eine derartige hohe Temperaturabhängigkeit der Kupplungskennlinie ist unerwünscht, da eine solche Temperaturabhängigkeit das nachfolgend erläuterte Druckaufbau-/Druckabbau-Modell verkomplizieren würde oder verfälschen könnte. Außerdem würde sich je nach Temperatur des hydraulischen Fluids in der Kupplungsanordnung 21 eine sehr unterschiedliche Charakteristik der Drehmomentübertragung und somit des Fahrverhaltens des Fahrzeugs ergeben.
Um diese Temperaturabhängigkeit auf einfache Weise und mit geringem Aufwand zu verringern, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform mittels einer Blende, die eine im Wesentlichen temperaturabhängige Leckagecharakteristik besitzt, gezielt eine zusätzliche Leckage des hydraulischen Fluids aus dem Druckraum 55 bewirkt, um hierdurch die Temperaturabhängigkeit der inneren Leckagerate der Pumpe 57 zu kompensieren.
Zu diesem Zweck ist an einer Leckageleitung 97, die parallel zu der Pumpe 57 von dem Druckraum 55 zu dem Sumpf 79 verläuft, eine derartige Blende 99 angeordnet. Die erwünschte Temperaturunabhängigkeit der Leckagerate der Blende 99 beruht darauf, dass – insbesondere im Unterschied zu einer Drossel – die Blendenöffnung eine turbulente Strömung erzeugt, so dass der Volumenstrom bei den hier relevanten Temperaturbereichen im Wesentlichen lediglich von dem Druck des hydraulischen Fluids abhängt. Die Blende 99 befindet sich dabei beispielsweise in dem bereits genannten stationären Außengehäuse der Kupplungsanordnung 21. Entlang der Leckageleitung 97 kann in Serie zu der Blende 99 optional auch noch ein Schaltventil vorgesehen sein.
Wenn das Hydraulikventil 89 ausgehend von einem aktivierten Zustand der Kupplungsanordnung 21 geöffnet werden soll, so besteht die Gefahr eines unerwünschten Lastschlags, falls zum Zeitpunkt des Öffnens des Ablassventils 89 noch ein Drehmoment von der Eingangswelle 41 auf die Ausgangswelle 45 übertragen wird. Nachfolgend wird erläutert, wie aufgrund eines Druckaufbau-/Druckabbau-Modells und einer entsprechenden Betätigung des Ablassventils 89 ein derartiger Lastschlag auf einfache Weise vermieden werden kann.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Deaktivieren der Kupplungsanordnung 21. Nachdem die Kupplungsanordnung 21 durch Schließen des Ablassventils 89 aktiviert worden ist (Schritt S1), und nachdem eine Vorparametrierung vorgenommen worden ist (Schritt S2), werden in einem jeweiligen Berechnungszyklus Berechnungen und Überprüfungen gemäß der nachfolgend erläuterten Schritte S3 bis S10 durchgeführt, wobei als Ergebnis entweder der Berechnungszyklus wiederholt wird oder die. Kupplungsanordnung 21 deaktiviert wird (Schritt S11).
In dem genannten Vorparametrierungsschritt S2 wird ein aktueller Zähler i für den momentanen Berechnungszyklus auf den Wert Null gesetzt, und für den nachfolgend zu berechnenden Momentenschätzwert M_est wird ein Anfangswert M₀ angesetzt, der beispielsweise durch empirische Ermittlung festgelegt wird.
Der erste Berechnungszyklus beginnt, indem der laufende Zähler i um eine Einheit hochgesetzt wird (Schritt S3). In einem Schritt S4 wird ein momentaner Drehzahldifferenzwert Δn(i) bestimmt, der einer Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 der Kupplungsanordnung 21 entspricht. Bevorzugt wird der Drehzahldifferenzwert Δn(i) aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren 31 (1) berechnet, wobei die Sensorsignale der Räder 15, 25 einer Achse 17 bzw. 27 gemittelt werden. In einem Schritt S5 wird ein aktueller Momentenaufbauwert AM_up(i) berechnet, der proportional zu dem ermittelten Drehzahldifferenziert Δn(i) ist. Der Drehzahldifferenziert Δn(i) wird hierfür mit einer Konstante c1 multipliziert (Schritt S5). Die Konstante c1 ist charakteristisch für die spezielle Kupplungsanordnung 21 und insbesondere für die spezielle Pumpe 57. Die Konstante c1 wird vorzugsweise durch Kalibrierung der Kupplungsanordnung 21 empirisch ermittelt.
Außerdem wird in einem Schritt S6 ein aktueller Momentenabbauwert ΔM_down(i) berechnet, der proportional zu dem Momentenschätzwert M_est(i – 1) ist, welcher in dem vorherigen Berechnungszyklus berechnet worden ist. Dieser zuletzt berechnete Momentenschätzwert M_est(i – 1) wird also mit einer Konstanten c2 multipliziert, die ebenfalls charakteristisch für die spezielle Kupplungsanordnung 21 und insbesondere für die spezielle Pumpe 57 und ggf. die Blende 99 ist. Auch die Konstante c2 wird vorzugsweise durch Kalibrierung der Kupplungsanordnung 21 empirisch ermittelt. Da in dem ersten Berechnungszyklus (i = 1) noch kein zuletzt berechneter Momentenschätzwert M_est(i – 1) vorliegt, wird hierfür auf den Anfangswert M₀ zurückgegriffen, der in dem Schritt S2 festgelegt worden ist. Die Reihenfolge der genannten Schritte S5 und S6 kann auch vertauscht werden.
In einem Schritt S7 wird der aktuelle Momentenschätzwert M_est(i) neu berechnet, und zwar indem auf den Momentenschätzwert M_est(i – 1), der in dem vorherigen Berechnungszyklus berechnet worden ist, der aktuelle Momentenaufbauwert ΔM_up(i) aufaddiert wird, und indem hiervon der aktuell berechnete Momentenabbauwert ΔM_down(i) subtrahiert wird.
In einem nachfolgenden Schritt S8 wird dieser neu berechnete Momentenschätzwert M_est(i) mit einem Momentenschwellwert Thresh_M verglichen. Dieser Momentenschwellwert Thresh_M ist vorzugsweise eine vorbestimmte Konstante und entspricht beispielsweise einem Drehmoment von 50 Nm.
Sofern dieser Vergleich ergibt, dass der neu berechnete Momentenschätzwert M_est(i) geringer ist als der Momentenschwellwert Thresh_M, so soll generell die Kupplungsanordnung 21 deaktiviert werden (Schritt S11). Allerdings kann in einem optionalen Schritt S9 noch ein zusätzliches Abschaltkriterium überprüft werden. Es wird beispielsweise überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v_Veh größer ist als ein Geschwindigkeitsschwellwert Thresh_v. Zutreffendenfalls wird nun die Kupplungsanordnung 21 deaktiviert, d. h. das Ablassventil 89 wird geöffnet, um eine Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 41 zu der Ausgangswelle 45 zu unterbrechen. Falls hingegen in dem Schritt S9 festgestellt worden ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit v_Veh geringer ist als der Geschwindigkeitsschwellwert Thresh_v, so wird zu dem Schritt S3 zurückge kehrt, und es wird ein neuer Berechnungszyklus begonnen. Selbstverständlich können in dem Schritt S9 auch noch weitere zusätzliche Abschaltkriterien überprüft werden.
Falls in dem Schritt S8 festgestellt worden ist, dass der neu berechnete Momentenschätzwert M_est(i) noch größer ist als der Momentenschwellwert Thresh_M, so wird grundsätzlich ebenfalls zu dem Schritt S3 zurückgekehrt, um einen neuen Berechnungszyklus zu beginnen. Allerdings kann in einem optionalen Schritt S10 auch noch überprüft werden, ob ein vorrangiges Abschaltkriterium erfüllt ist. Beispielsweise wird in dem Schritt S10 geprüft, ob von einer der Steuereinheit 29 übergeordneten Fahrdynamikregelungseinheit des Fahrzeugs signalisiert wird, dass gerade ein Eingriff in die Fahrstabilität des Fahrzeugs erfolgt (beispielsweise ESP). Zutreffendenfalls wird die Kupplungsanordnung 21 deaktiviert (Schritt S11). Andernfalls wird – wie erläutert – mit dem Schritt S3 ein neuer Berechnungszyklus begonnen. Die Überprüfung des vorrangigen Abschaltkriteriums gemäß Schritt S10 kann beispielsweise auch nach dem Schritt S3 und vor dem Schritt S4 durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das vorrangige Abschaltkriterium in jedem Berechnungszyklus überprüft wird. Selbstverständlich können in dem Schritt S10 auch noch weitere vorrangige Abschaltkriterien überprüft werden.
Aufgrund der Berechnungen und Überprüfungen gemäß den Schritten S3 bis S9 gemäß 4 kann die Kupplungsanordnung 21 somit ohne wesentlichen Lastdruck deaktiviert werden, wobei optional zusätzlich ein Eingriff einer übergeordneten Fahrdynamikregelungseinheit möglich ist (Schritt S10).
Es ist zu beachten, dass aufgrund der Anordnung der Blende 99 in einer Leckageleitung 97 parallel zu der Pumpe 57 (2) bei geschlossenem Ablassventil 89 ein definierter und insbesondere weitestgehend temperaturunabhängiger Druckabbau im Druckraum 55 bewirkt wird. Hierdurch wird ein rasches Öffnen des Ablassventils 89 und somit ein rasches Deaktivieren der Kupplungsanordnung 21 ermöglicht. Außerdem liefert die vorstehend erläuterte Druckschätzung (Berechnung und Berücksichtigung eines jeweiligen Momentenabbauwerts ΔM_down) aufgrund der definierten Leckage und der verringerten Temperaturabhängigkeit ein besonders genaues und zuverlässiges Ergebnis. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Temperatur des hydraulischen Fluids messtechnisch zu erfassen und in dem Druckaufbau-/Druckabbau-Modell rechnerisch zu berücksichtigen.
5 zeigt schließlich ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aktivieren der Kupplungsanordnung 21 ausgehend von einem deaktivierten Zustand, also wenn das Ablassventil 89 geöffnet ist.
Zunächst wird nach dem Deaktivieren der Kupplungsanordnung 21 in einem Schritt S102 ein Zähler i für den aktuellen Berechnungszyklus auf den Wert Null gesetzt.
Der jeweilige Berechnungszyklus beginnt, indem in einem Schritt S103 der Zähler i um eine Einheit hochgesetzt wird.
In einem Schritt S104 wird ein Drehzahldifferenzwert Δn(i) bestimmt, der einer Drehzahldifferenz zwischen der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 entspricht, ähnlich wie im Zusammenhang mit dem Schritt S4 gemäß 4 erläutert.
In einem nachfolgenden Schritt S105 wird überprüft, ob dieser Drehzahldifferenzwert Δn(i) größer ist als ein Schlupfschwellwert Thresh_slip. Der Schlupfschwellwert kann eine vorbestimmte Konstante oder ein geschwindigkeitsabhängiger Wert sein. Der Drehzahldifferenzwert Δn(i) oder der Schlupfschwellwert Thresh_slip wird vor dem Vergleich gemäß Schritt S105 vorzugsweise um einen Kurvenfahr-Korrekturwert oder -Korrekturfaktor korrigiert, wobei diese Korrektur beispielsweise anhand der Signale der Raddrehzahlsensoren 31, anhand der Signale eines Lenkwinkelsensors, oder anhand der Signale eines Gierratensensors erfolgt (in den Figuren nicht gezeigt). Auch die Berücksichtigung eines Reifentoleranz-Korrekturwerts oder -Korrekturfaktors ist möglich.
Sofern die Überprüfung gemäß Schritt S105 ergibt, dass der Drehzahldifferenzwert Δn(i) größer ist als der Schlupfschwellenwert Thres_slip, so soll grundsätzlich die Kupplungsanordnung 21 aktiviert werden (Schritt S108). Optional kann allerdings ein zusätzliches Einschaltkriterium berücksichtigt werden. Beispielsweise kann zunächst in einem Schritt S106 überprüft werden, ob derzeit kein Fahrstabilitätseingriff einer übergeordneten Fahrdynamikregelungseinheit erfolgt. Nur wenn kein derartiger Eingriff vorliegt, wird in dem Schritt S108 die Kupplungsanordnung 21 aktiviert. Falls jedoch ein derartiger Eingriff vorliegt, wird zu dem Schritt S103 zurückgekehrt, um einen neuen Berechnungszyklus zu beginnen.
Sofern die Überprüfung in dem Schritt S105 ergibt, dass der aktuell ermittelte Drehzahldifferenzwert Δn(i) geringer ist als der Schlupfschwellwert Thresh_slip, so soll generell zu dem Schritt S103 zurückgekehrt werden, um einen neuen Berechnungszyklus zu beginnen. Optional kann hierbei allerdings noch eine Überprüfung eines vorrangigen Einschaltkriteriums erfolgen. Beispielsweise kann in einem Schritt S107 überprüft werden, ob das Fahrzeug gerade steht (Fahrzeuggeschwindigkeit v_Veh = 0) und das Fahrpedal betätigt wird (Ped_act = hi). Zutreffendenfalls wird zu dem Schritt S108 gegangen, um die Kupplungsanordnung 21 zu aktivieren und somit die Übertragung eines Antriebsmoments auf die Hinterachse 27 zu gestatten oder vorzubereiten, obwohl der Drehzahldifferenzwert Δn(i) den Schlupfschwellwert Thresh_slip noch nicht überschreitet. Das vorrangige Einschaltkriterium gemäß Schritt S107 kann alternativ auch beispielsweise zwischen dem Schritt S103 und dem Schritt S104 überprüft werden, um sicherzustellen, dass das vorrangige Einschaltkriterium in jedem Berechnungszyklus überprüft wird.
Durch das Verfahren gemäß 5 wird eine einfache und stabile Steuerung geschaffen, um die Kupplungsanordnung 21 zu aktivieren, nachdem die Kupplungsanordnung 21 durch das Verfahren gemäß 4 deaktiviert worden ist.
Zu den Ausführungsbeispielen gemäß 4 und 5 ist noch anzumerken, dass der zu Verdeutlichungszwecken genannte Zähler i nicht zwingend verwendet werden muss. Wichtig ist, dass ein Aufintegrieren des Momentenaufbauwerts ΔM_up und ein Abintegrieren des Momentenabbauwerts ΔM_down erfolgen, wobei dies kontinuierlich (als Integral über die Zeit), quasi-kontinuierlich oder (wie anhand des genannten Zählers i veranschaulicht) in diskreten, zeitlich äquidistanten Schritten durchgeführt werden kann.
Es ist auch noch anzumerken, dass die in 4 illustrierten Berechnungen während des gesamten Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden können. Insbesondere kann also der aktuelle Momentenschätzwert M_est ständig berechnet werden, d. h. auch bei deaktivierter Kupplungsanord nung. In diesem Fall wird der genannte Anfangswert M₀ nur einmalig bei Betriebsstart des Fahrzeugs angesetzt, wobei anschließend die Berechnung des aktuellen Momentenschätzwerts M_est stets auf dem zuvor berechneten Momentenschätzwert M_est basiert, unabhängig davon ob die Kupplungsanordnung deaktiviert oder aktiviert worden ist.

11: Motor
13: Getriebe
15: Vorderrad
17: Vorderachse
19: Kardanwelle
21: Kupplungsanordnung
23: Hinterachs-Differentialgetriebe
25: Hinterrad
27: Hinterachse
29: Steuereinheit
31: Raddrehzahlsensor
41: Eingangswelle
43: Innengehäuse
45: Ausgangswelle
47: Reibungskupplung
49: Innenlamelle
51: Außenlamelle
53: Andruckkolben
55: Druckraum
57: Pumpe
59: Innenläufer
61: Ringabschnitt
63: Ausnehmung
65: Außenläufer
67: erste Anschlussöffnung
69: zweite Anschlussöffnung
71: Saugleitung
73: Rückschlagventil
75: Drehdurchführung
77: Ölfilter
79: Sumpf
81: Rückschlagventil
83: Druckleitung
85: Ablassleitung
87: Drehdurchführung
89: Ablassventil
91: Steuerleitung
93: Überdruckventil
95: Überdruckleitung
97: Leckageleitung
99: Blende

Claims

Verfahren zum Steuern einer Kupplungsanordnung (21), die in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Übertragung eines Drehmoments von einem Eingangselement (41) auf ein Ausgangselement (45) dient, bei dem ausgehend von einem aktivierten Zustand der Kupplungsanordnung in sich wiederholenden Berechnungszyklen jeweils ein Momentenschätzwert (M_est) berechnet wird und hierbei die folgenden Schritte durchgeführt werden: – Berechnen eines Momentenaufbauwerts (ΔM_up) in Abhängigkeit zumindest von einem Drehzahldifferenzwert (Δn), der einer Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement (41) und dem Ausgangselement (45) entspricht; – Berechnen eines Momentenabbauwerts (ΔM_down) in Abhängigkeit zumindest von dem zuletzt berechneten Momentenschätzwert (M_est); – Neuberechnung des Momentenschätzwerts (M_est) auf Grundlage des zuletzt berechneten Momentenschätzwerts durch Aufintegrieren des berechneten Momentenaufbauwerts und Abintegrieren des berechneten Momentenabbauwerts; und – Vergleichen des neu berechneten Momentenschätzwerts (M_est) mit einem Momentenschwellwert (Thresh_M); wobei die Kupplungsanordnung (21) deaktiviert wird, wenn der neu berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit den Berechnungszyklen begonnen wird, nachdem die Kupplungsordnung (21) in den aktivierten Zustand gebracht worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Berechnungszyklus als zuletzt berechneter Momentenschätzwert (M_est) ein vorbestimmter Anfangswert (M₀) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der berechnete Momentenaufbauwert (ΔM_up) auf einen Maximalwert begrenzt wird, und/oder wobei der neu berechnete Momentenschätzwert (M_est) auf einen Maximalwert begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsanordnung (21) nur dann deaktiviert wird, wenn der neu berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kupplungsanordnung (21) nur dann deaktiviert wird, wenn der neu berechnete Momentenschätzwert den Momentenschwellwert unterschreitet und wenn wenigstens ein zusätzliches Abschaltkriterium (S9) erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kupplungsanordnung (21) unabhängig von dem Ergebnis des Vergleichs des neu berechneten Momentenschätzwerts mit dem Momentenschwellwert deaktiviert wird, wenn ein vorrangiges Abschaltkriterium (S10) erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ausgehend von einem deaktivierten Zustand der Kupplungsanordnung (21) in sich wiederholenden Berechnungszyklen jeweils ein Drehzahldifferenzwert (Δn), der einer Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement (41) und dem Ausgangselement (45) entspricht, mit einem Schlupfschwellwert (Thresh_slip) verglichen wird; wobei die Kupplungsanordnung (21) aktiviert wird, wenn der ermittelte Drehzahldifferenzwert den Schlupfschwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Drehzahldifferenzwert (Δn) oder der Schlupfschwellwert (Thresh_slip) um einen Kurvenfahrt-Korrekturwert korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kupplungsanordnung (21) nur dann aktiviert wird, wenn der ermittelte Drehzahldifferenzwert den Schlupfschwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kupplungsanordnung (21) nur dann aktiviert wird, wenn der ermittelte Drehzahldifferenzwert den Schlupfschwellwert überschreitet und wenn wenigstens ein zusätzliches Einschaltkriterium (S106) erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kupplungsanordnung (21) unabhängig von dem Ergebnis des Vergleichs des Drehzahldifferenzwerts mit dem Schlupfschwellwert aktiviert wird, wenn ein vorrangiges Einschaltkriterium (S107) erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsanordnung (21) eine Reibungskupplung (47) aufweist, die das Eingangselement (41) mit dem Ausgangselement (45) in Abhängigkeit von einem hydraulischen Druck koppelt, der in einem Druckraum (55) der Kupplungsanordnung herrscht, wobei das Deaktivieren der Kupplungsanordnung durch Öffnen eines Ablassventils (89) erfolgt, das den Druckraum (55) mit einem Niederdruckraum (79) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kupplungsanordnung (21) eine Pumpe (57) mit einem ersten Pumpenteil (61) und einem zweiten Pumpenteil (59) aufweist, wobei das erste Pumpenteil mit dem Eingangselement (41) drehfest verbunden ist und das zweite Pumpenteil mit dem Ausgangselement (45) drehfest verbunden ist, wobei die Pumpe durch eine Drehbewegung des Eingangselements und des Ausgangselements relativ zueinander angetrieben wird, und wobei eine Druckseite der Pumpe mit dem Druckraum (55) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei an einer Leckageleitung (97), die von dem Druckraum (55) zu dem Niederdruckraum (79) führt und parallel zu der Pumpe (57) verläuft, eine Blende (99) mit einer im Wesentlichen temperaturunabhängigen Leckagecharakteristik angeordnet ist.