DE102009002938A1

DE102009002938A1 - Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in hydraulischen Schaltelementsystemen und Verfahren zum Betreiben der Einrichtung

Info

Publication number: DE102009002938A1
Application number: DE102009002938A
Authority: DE
Inventors: Markus Wannags; Marc Abele; Maik Wiesner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-18
Also published as: WO2010127960A1

Abstract

Es wird eine Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem automatischen oder automatisierten Fahrzeuggetriebe, vorgeschlagen, welche zumindest ein in das hydraulische Schaltelementsystem integriertes aktives Element (1) und ein Bauteil (3, 5) zur Erfassung der zu dämpfenden Drehzahlschwingungen umfasst, wobei das aktive Element (1) derart gestaltet ist, dass es in Abhängigkeit der Drehzahlschwingungen auf Basis eines Gegensteueralgorithmus Druckschwingungen in das hydraulische Schaltelementsystem einleiten kann, wobei das aktive Element (1) derart ansteuerbar ist, dass sich die zu dämpfenden Drehzahlschwingungen und über die Druckschwingungen in das Schaltelementsystem induzierte Drehzahlschwingungen gegenseitig aufheben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem automatischen oder automatisierten Fahrzeuggetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem.
Derartige hydraulische Schaltelementsysteme werden insbesondere zur Steuerung von automatischen oder automatisierten Fahrzeuggetrieben, beispielsweise Automat-, Schalt- oder Doppelkupplungsgetrieben, verwendet. Ein derartiges hydraulisches Schaltelementsystem kann dabei auch ein als Anfahrelement ausgeführtes Schaltelement, beispielsweise eine Anfahrkupplung oder -bremse, beinhalten. Die darin auftretenden Drehzahlschwingungen wirken sich negativ bezüglich des Geräusch- und Verschleißverhaltens des Fahrzeuggetriebes aus, wodurch sich kürzere Wartungsintervalle und störende Geräusche während des Betriebs des Fahrzeuggetriebes ergeben.
Aus der DE 19736275 A1 ist eine Vorrichtung zur Schwingungsreduktion an einer Kraftfahrzeug-Scheibenbremse bekannt, welche durch gezielte Schwingungsanregung der Bremse das Auftreten von unerwünschten Bremsgeräuschen verhindert. Die bekannte Vorrichtung besteht aus einem an der Bremse angeordneten Schwingungssensor, einem Schwingungsaktuator zur Schwingungsanregung sowie aus einer Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung zur Regelung der Schwingungsanregung. Hierbei erfolgt die gezielte Schwingungsanregung über den Druckraum einer hydraulischen Betätigungseinrichtung der Bremse und ist derart abgestimmt, dass in Überlagerung mit der selbsterregten Schwingung infolge von Reibkraftschwankungen während des Bremsvorganges ein Gesamtschwingungszustand der Bremse erreicht wird, bei dem die Bremsgeräusche reduziert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem automatischen oder automatisierten Fahrzeuggetriebe, anzugeben, durch die Drehzahlschwingungen weitgehend kompensiert werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem anzugeben.
Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Einrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 6. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird eine Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem automatischen oder automatisierten Fahrzeuggetriebe, vorgeschlagen, umfassend zumindest ein in das hydraulische Schaltelementsystem integriertes aktives Element, vorzugsweise einen Piezoaktor oder ein Piezoelement, welches derart gestaltet ist, dass es in Abhängigkeit von den Drehzahlschwingungen auf Basis eines Gegensteueralgorithmus Druckschwingungen in das hydraulische Schaltelementsystem einleiten kann.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung ein Bauteil zur Erfassung der zu dämpfenden Drehzahlschwingungen, welches insbesondere als an der Abtriebsseite eines Schaltelementes des Schaltelementsystems angeordneter Drehzahlsensor ausgeführt sein kann. Da ein derartiger Drehzahlsensor oft bereits vorhanden ist und ohne größeren Rechenaufwand von dem Ausgangssignal des Drehzahlsensors auf Drehzahlschwingungen des Schaltelementsystems geschlossen werden kann ist eine derartige Ausgestaltung besonders einfach und kosten günstig. Es ist jedoch auch möglich, das Bauteil zur Erfassung der zu dämpfenden Drehzahlschwingungen als Drucksensor auszuführen, welcher zwischen einem Schaltelement des Schaltelementsystems und der Steuerung des Schaltelementsystems angeordnet sein kann. Der Drucksensor kann hierbei flexibel an einer Position zwischen dem Schaltelement und der Steuerung angeordnet werden, wodurch beengten Platzverhältnisse im Bereich eines Schaltelementes des Schaltelementsystems ausgewichen werden kann oder wodurch eine Signalstrecken zu einer Steuerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung verkürzt werden kann.
Bevorzugt sind durch die mittels des aktiven Elementes in das Schaltelementsystem eingeleiteten Druckschwingungen in einem Schaltelement des Schaltelementsystems Schwankungen eines über das Schaltelement übertragenen Drehmomentes erzeugbar, welche wiederum zu weiteren Drehzahlschwingungen in dem Schaltelementsystem führen. Gemäß der Erfindung ist nun das aktive Element derart ansteuerbar, dass sich die zu dämpfenden Drehzahlschwingungen und die durch das aktive Element über Druckschwingungen in das Schaltelementsystem induzierten weiteren Drehzahlschwingungen gegenseitig aufheben, wodurch das Geräusch- und Verschleißverhalten des Schaltelementsystems deutlich verbessert wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Darstellung eines Teiles eines hydraulischen Schaltelementsystems ist, beispielhaft näher erläutert.
In der Figur ist der für die Erfindung relevante Teil eines hydraulischen Schaltelementsystems, in diesem Falle eines Kupplungssystems, eines Fahrzeuggetriebes dargestellt, welcher eine Kupplung 8 umfasst, die als hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung ausgeführt ist. Der im Kupplungsraum 7 verschiebbar angeordnete Kupplungskolben 9 ist über eine Leitung 6 und einen hydraulischen Drehübertrager 10 mit einer nicht dargestellten Steuerung des Kupplungssystems verbunden. Mittels des Schaltelementsystems kann hierbei regelbar ein Drehmoment von einer Antriebsseite 11 der Kupplung 8 auf eine Abtriebsseite 4 übertragen werden, beispielsweise zum Ändern einer Übersetzungsstufe eines Fahrzeuggetriebes oder zum Anfahren oder Anhalten eines Kraftfahrzeuges.
Gemäß der Figur ist in das hydraulische Schaltelementsystem ein aktives Element 1, insbesondere ein Piezoaktor oder ein Piezoelement, integriert, welches sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung verformt. Das aktive Element 1 ist mit einem Kolben 2 wirkverbunden, so dass eine Verformung des aktiven Elementes 1 in einer Verschiebung des Kolbens 2 und somit in einer Druckschwingung im Schaltelementsystem resultiert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Kolben 2 entfallen, wobei das aktive Element 1 dann derart dimensioniert und ausgeführt ist, dass durch dessen Verformung ebenfalls Druckschwingungen im hydraulischen Schaltelementsystem entstehen. Bei Verwendung eines Kolbens 2 kann das aktive Element 1 von dem Druckfluid des Schaltelementsystem abgetrennt werden, wodurch es gegenüber dem Druckfluid nicht resistent sein muss und dadurch gegebenenfalls einfacher ausgeführt sein kann, und bei Verwendung keines Kolbens 2 wird hingegen das aktive Element 1 direkt von dem Druckfluid umgeben, wodurch es zwar resistent gegenüber diesem ausgeführt sein muss, es jedoch Druckschwingungen direkt auf das Druckfluid übertragen kann und weniger Bauteile benötigt werden.
Ferner ist zum Erfassen von zu dämpfenden Drehzahlschwingungen ein Drehzahlsensor 3 vorgesehen, welcher an der Abtriebsseite 4 der Kupplung 8 angeordnet ist. Alternativ zu dem Drehzahlsensor 3 kann zur Schwingungserfassung ein ebenfalls in der Figur gezeigter Drucksensor 5 vorgesehen sein, welcher zwischen der Kupplung 8 und der nicht gezeigten Kupplungssteuerung des Schaltelementsystems angeordnet sein kann. Der Drucksensor 5 erfasst die durch die zu dämpfenden Drehzahlschwingungen erzeugten Druckschwankungen in dem hydraulischen Schaltelementsystem. Das aktive Element 1 und der Druck- bzw. Drehzahlsensor 3, 5 sind mit einer nicht gezeigten Steuerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung verbunden, in welcher die Ausgangssignale des Druck- bzw. Drehzahlsensors 3, 5 mit einem Gegensteueralgorithmus ausgewertet werden und daraus ein Ansteuersignal erzeugt wird, mittels welchem das aktive Element 1 angesteuert wird.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen ist wie folgt: Treten zu dämpfende Drehzahlschwingungen auf, so werden diese durch den Drehzahlsensor 3 bzw. den Drucksensor 5 erfasst, wobei das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 3 bzw. des Drucksensors 5 durch eine in der Figur nicht gezeigten Steuerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Gegensteueralgorithmus ausgewertet und zur Generierung eines Ansteuersignals für das aktive Element 1 verwendet wird.
Das aktive Element 1 wird gemäß der Erfindung derart durch das Ansteuersignal angesteuert, dass durch seine Verformung und die damit verbundene Verschiebung des mit dem aktiven Element 1 wirkverbundenen Kolbens 2 Druckschwingungen im hydraulischen System der Kupplung erzeugt werden, die sich anschließend bis in den Kupplungsraum 7 der Kupplung 8 fortpflanzen, wo sie eine entsprechende Veränderung der Anpresskraft zwischen den Lamellen 12 der Kupplung 8 als Funktion der Zeit und somit auch eine Schwankung des von der Kupplung 8 übertragenen Drehmoments bewirken.
Hierbei entstehen durch die Schwankung des übertragenen Drehmoments weitere Drehzahlschwingungen, wobei sich die zu dämpfenden Drehzahlschwingungen und die durch die Druckschwankungen in das Schaltelementsystem induzierten weiteren Drehzahlschwingungen sich in vorteilhafter Weise gegenseitig aufheben. Dies wird durch die erfindungsgemäße Auswertung des Ausgangssignals des Druck- bzw. Drehzahlsensors 3, 5 auf Basis des Gegensteueralgorithmus und die darauf aufbauende Generierung des Ansteuerungssignals für das aktive Element 1 sichergestellt.
Dem Fachmann ist hierbei klar, dass das aktive Element 1 beliebig anders als ein Piezoelement oder -aktor ausgeführt sein kann, beispielsweise als elektrostriktives oder magentostriktives Element oder Aktor.

1: aktives Element
2: Kolben
3: Drehzahlsensor
4: Abtriebsseite
5: Drucksensor
6: Leitung
7: Kupplungsraum
8: Kupplung
9: Kupplungskolben
10: Drehübertrager
11: Antriebsseite
12: Lamellen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19736275 A1 [0003]

Claims

Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem automatischen oder automatisierten Fahrzeuggetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest ein in das hydraulische Schaltelementsystem integriertes aktives Element (1) und ein Bauteil (3, 5) zur Erfassung der zu dämpfenden Drehzahlschwingungen umfasst, wobei das aktive Element (1) derart gestaltet ist, dass es in Abhängigkeit der Drehzahlschwingungen auf Basis eines Gegensteueralgorithmus Druckschwingungen in das hydraulische Schaltelementsystem einleiten kann, wobei das aktive Element (1) derart ansteuerbar ist, dass sich die zu dämpfenden Drehzahlschwingungen und über die Druckschwingungen in das Schaltelementsystem induzierte Drehzahlschwingungen gegenseitig aufheben.
Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine aktive Element (1) als Piezoaktor oder Piezoelement oder als elektrostriktives oder magentostriktives Element oder Aktor ausgeführt ist.
Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine aktive Element (1) mit einem Kolben (2) wirkverbunden ist, so dass eine Verformung des aktiven Elementes (1) in einer Verschiebung des Kolbens (2) und somit in einer Druckschwingung in dem Schaltelementsystem resultiert.
Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) zum Erfassen der zu dämpfenden Drehzahlschwingungen als Drehzahlsensor (3) ausgeführt ist, der an einer Abtriebsseite (4) eines Schaltelementes (8) des Schaltelementsystems angeordnet ist.
Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (5) zum Erfassen der zu dämpfenden Drehzahlschwingungen als Drucksensor (5) ausgeführt ist, welcher zwischen einem Schaltelement (8) des Schaltelementsystems und einer hydraulischen Steuerung des Schaltelementsystems angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Einrichtung zur aktiven Dämpfung von Drehzahlschwingungen in einem hydraulischen Schaltelementsystem eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dämpfenden Schwingungen durch das Bauteil (3, 5) zur Erfassung der zu dämpfenden Schwingungen erfasst werden, wobei ein Ausgangssignal des Bauteils (3, 5) durch einen Gegensteueralgorithmus ausgewertet und zur Generierung eines Ansteuersignals für das aktive Element (1) verwendet wird, wobei das das aktive Element (1) über das Ansteuersignals derart angesteuert wird, dass Druckschwingungen in dem Schaltelementsystem erzeugt werden, die sich bis in einen Druckraum (7) eines Schaltelementes (8) des Schaltelementsystems fortpflanzen, wo sie eine entsprechende Schwankung eines vom Schaltelement (8) übertragenen Drehmoments bewirken, was in der Entstehung von weiteren Drehzahlschwingungen in dem Schaltelementsystem resultiert, wobei sich die zu dämpfenden Drehzahlschwingungen und die durch die Druckschwingungen in das Schaltelementsystem induzierten weiteren Drehzahlschwingungen gegenseitig aufheben.