DE102010014193B4

DE102010014193B4 - Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes

Info

Publication number: DE102010014193B4
Application number: DE102010014193.3A
Authority: DE
Inventors: Georg Göppert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: DE102010014193C5; DE102010044508A1; WO2011054326A1; US8398527B2; JP5680098B2; DE102010014193A1; JP2013510272A; DE102010044508B4; US20120220423A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes (11) in einem Kraftfahrzeug mit zwei jeweils mehrere Gänge (I, VI) aufweisenden Teilantriebsträngen (8, 9), die mittels jeweils einer Reibungskupplung (4, 5) mit einer Kurbelwelle (2) einer Brennkraftmaschine verbindbar sind, wobei jeweils eine erste der Reibungskupplungen (4, 5) ein Moment auf den ihr zugeordneten ersten Teilantriebsstrang (8, 9) und die andere, zweite Reibungskupplung (5, 4) allenfalls ein vernachlässigbares Moment auf den anderen, zweiten Teilantriebsstrang (9, 8) überträgt und die beiden Teilantriebsstränge (8, 9) ein gemeinsames Differential (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Momentenänderungen im Bereich geringer zu übertragender Momente und einem im ersten Teilantriebsstrang (8) eingelegten Gang (I) mit hoher Übersetzung ins Langsame und in dem zweiten Teilantriebsstrang (9) ein Gang (VI) mit geringer Übersetzung ins Langsame eingelegt wird und über diesen Gang (VI) ein Vorspannmoment auf das Differential (10) aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes in einem Kraftfahrzeug mit zwei jeweils mehrere Gänge aufweisenden Teilantriebsträngen, die mittels jeweils einer Reibungskupplung mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbar sind, wobei jeweils eine erste der Reibungskupplungen ein Moment auf den ihr zugeordneten ersten Teilantriebsstrang und die andere, zweite Reibungskupplung allenfalls ein vernachlässigbares Moment auf den anderen, zweiten Teilantriebsstrang überträgt und die beiden Teilantriebsstränge ein gemeinsames Differential aufweisen.
Die US 2009 / 0 078 072 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Gangwechsels in einem Doppelkupplungsgetriebe.
Doppelkupplungsgetriebe sind aus Serienfahrzeugen bekannt und weisen zwei Teilantriebsstränge auf, die als separate Teilgetriebe mit jeweils mehreren Gängen ausgelegt sind. Den Teilantriebssträngen ist jeweils eine Reibungskupplung zugeordnet, die ein einstellbares Moment von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine auf den jeweiligen Teilantriebsstrang übertragen. Verfahren zur Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes steuern die Reibungskupplungen und die Auswahl der Gänge des Doppelkupplungsgetriebes in der Weise, dass je nach Fahrsituation ein Gang in einem ersten, aktiven Teilantriebsstrang eingelegt ist und das Kraftfahrzeug angefahren wird. In dem zweiten, nicht aktiven Teilantriebsstrang wird ein Gang vorausgewählt und eingelegt, der dem eingelegten Gang bei entsprechender Fahrsituation nachfolgt. Eine Schaltung erfolgt anschließend durch Überschneiden der Reibungskupplungen, indem die aktive Reibungskupplung geöffnet und die geöffnete Reibungskupplung durch gleichzeitiges Schließen aktiviert wird, so dass eine Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden kann.
Die Teilantriebsstränge werden an der Ausgangsseite in einem Differential vereinigt, das das Antriebsmoment beispielsweise über Seitenwellen auf die Räder des Kraftfahrzeugs überträgt. In den Teilantriebssträngen ist jeweils ein Spiel, beispielsweise Zahnspiel des Differentials, der Gangradpaare und dergleichen vorhanden, so dass bei schnellen Änderungen des über den aktiven Teilantriebsstrang übertragenen Moments, beispielsweise bei Anfahrvorgängen, Lastwechsel und dergleichen Anlegeschläge, beispielsweise Lastwechselschläge auftreten, die den Fahrkomfort beeinflussen. Dabei hat sich gezeigt, dass insbesondere bei kleinen Gängen, also großen Übersetzungen des Ganges ins Langsame große Verdrehspiele auftreten, so dass die Reibungskupplung bei kleinem Gang, beispielsweise dem ersten Gang, den Teilantriebsstrang entsprechend mit Schwung aufziehen kann, wodurch ein Anlegeschlag im Differential deutlich stärker ausfällt als bei eingelegten Gängen mit geringerer Übersetzung ins Langsame, beispielsweise dem sechsten Gang.
Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit einer verbesserten Behandlung des Anschlagverhaltens des aktiven Teilantriebsstrangs.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes in einem Kraftfahrzeug mit zwei jeweils mehrere Gänge aufweisenden Teilantriebsträngen, die mittels jeweils einer Reibungskupplung mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbar sind, gelöst, wobei jeweils eine erste der Reibungskupplungen ein Moment auf den ihr zugeordneten ersten Teilantriebsstrang und die andere, zweite Reibungskupplung allenfalls ein vernachlässigbares Moment auf den anderen, zweiten Teilantriebsstrang überträgt, die beiden Teilantriebsstränge ein gemeinsames Differential aufweisen, bei Momentenänderungen im Bereich geringer zu übertragender Momente bei im ersten Teilantriebsstrang eingelegten Gang mit hoher Übersetzung ins Langsame in dem zweiten Teilantriebsstrang ein Gang mit geringer Übersetzung ins Langsame eingelegt wird und über diesen Gang ein Vorspannmoment auf das Differential aufgebracht wird.
Durch das Einlegen eines großen oder hohen Gangs in dem nicht aktiven Teilantriebsstrang kann dieser mit dem Vorspannmoment beaufschlagt werden. Vorteilhaft dabei ist infolge der geringeren Übersetzung eines hohen Gangs das geringere Verdrehspiel der Reibungskupplung, so dass bei vorgegebenem Spiel beispielsweise der Verzahnung des Differentials das Anschlagmoment gering bleibt. Weiterhin kann das Vorspannmoment vergleichsweise sanft bereits vor einem Momentwechsel beispielsweise während einer Anfahrt erfolgen, während bei aneinanderliegender Verzahnung des Differentials der Anfahrgang in der notwendigen Höhe mit Moment belastet werden kann, um eine zügige Anfahrt des Kraftfahrzeugs ohne Momentenschlag zu erzielen.
Das Vorspannmoment kann durch partielles wie teilweises Schließen der zweiten Reibungskupplung bei eingelegtem hohem Gang aufgewendet werden. Hierbei kann beispielsweise ein im Schubzustand befindliches Differential wieder in Zugrichtung ausgelegt werden, indem ein beispielsweise so geringes Vorspannmoment angelegt wird, dass das Verdrehspiel zur Änderung vom Schubmodus in den Zugmodus und ein Anlegen der Zahnflanken des Differentials im Zugmodus erzielt wird, aber noch kein Anrollen oder Ankriechen des Kraftfahrzeugs über das erwünschte Maß hinaus erfolgt. Das Risiko eines vernehmbaren Anschlaggeräusches oder eines Momentrucks wird allein schon durch die geringere Übersetzung des höheren Gangs vermieden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Aufbringen des Vorspannmoments zumindest teilweise von einer mit dem zweiten Teilantriebsstrang wirksam verbundenen Elektromaschine aufgebracht werden. Dabei kann eine gegebenenfalls zur Zuschaltung der Elektromaschine zum nicht aktiven Teilantriebsstrang vorgesehene Trennkupplung zumindest teilweise geschlossen und die Elektromaschine entsprechend zur Bereitstellung des Vorspannmoments bestromt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens ist lediglich eine Größe zu erfassen, wann eine derartige Maßnahme - Schließen der nicht aktiven Reibungskupplung und/oder Bestromen der Elektromaschine - notwendig ist, wenn also ein Momentsprung oder -wechsel zu erwarten ist. Die Höhe der aufzuwendenden Vorspannmomente kann variabel und abhängig von der Momentensituation des Doppelkupplungsgetriebes vorgegeben werden, ohne die schwer oder gar nicht zu erfassenden, an der Reibungskupplung oder dem Differential anliegenden Momente zu erfassen, so dass die Steuerung und das Anlegen des Vorspannmoments in einfacher Weise durchzuführen ist.
Als typische Anwendungsbereiche für das Anlegen eines Vorspannmoments haben sich Anfahrsituationen des Kraftfahrzeuges ergeben, insbesondere wenn vor dem Anlegen eines Anfahrmoments an den aktiven Teilantriebsstrang mit kleinem Gang das Differential in Schubrichtung belastet ist. Ein derartiger Zustand liegt insbesondere während eines Drehrichtungswechsels des Moments an dem Differential vor, beispielsweise während einer Anfahrt des Kraftfahrzeugs nach einer Rückwärtsfahrt auf ebener Straße oder bei einer Anfahrt an einem Gefälle. Weiterhin können derartige Zustände beispielsweise bei Stop-and-Go-Verkehr auftreten. Wird das Kraftfahrzeug im Segelbetrieb betrieben, das heißt, bei geöffneten Reibungskupplungen, so kann beim Einkuppeln der Reibungskupplung der Teilantriebsstrang mit dem Gang großer Übersetzung ins Langsame, also beispielsweise der erste oder zweite Gang, einen Momentenschlag verursachen, wenn das im Schubmodus befindliche Differential eine Momentenumkehr erfährt. Erfindungsgemäß wird in diesen Situationen die Reibungskupplung des nicht aktiven Teilantriebsstrangs vor der Reibungskupplung des aktiven Teilantriebsstrangs mit dem kleinen Gang bei eingelegtem großen Gang, beispielsweise dem sechsten Gang leicht angelegt und die Verzahnung des Differentials in Zugrichtung angelegt, so dass bei Übernahme des Drehmoments durch den aktiven Teilantriebsstrang das Verdrehspiel der Verzahnung bereits aufgebraucht ist, wobei durch das geringere Verdrehspiel der nicht aktiven Reibungskupplung infolge der geringeren Übersetzung des höheren Gangs ein Umlegen des Verdrehspiels des Differentials vergleichsweise geräuschlos ermöglicht. Dabei hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vorspannmoment angelegt wird, wenn eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle des zweiten, nicht aktiven Teilantriebsstrangs mit eingelegtem Gang mit geringerer Übersetzung ins Langsame kleiner als eine Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ist.
Bei Verwendung einer Elektromaschine zur Bereitstellung des Vorspannmoments kann dieses durch Bestromen dieser in umgekehrte Richtung auch einen Lastwechselschlag wie Anlegeschlag bei einer Anfahrt des Kraftfahrzeugs mit dem Rückwärtsgang vermeiden, indem das in die Rückwärtsfahrrichtung bestehende Verdrehspiel am Differential abgebaut wird. Ist in einem entsprechenden Kraftfahrzeug eine derartige Elektromaschine nicht vorhanden, kann die Reibungskupplung des einen Rückwärtsgang aufweisenden Teilantriebsstrangs bei eingelegtem Rückwärtsgang mit einem Mitnahmemoment beaufschlagt werden. Hierdurch kann durch das Design der Reibungskupplung bedingt oder durch entsprechende Steuerung eines Kupplungsaktors das Lüftspiel der Reibungskupplung so verringert werden, dass ein geringes Moment über die Reibungskupplung des Teilantriebsstrangs mit dem Rückwärtsgang übertragen wird, der das Verdrehspiel an dem Differential nach dem Einlegen des Rückwärtsgangs abbaut.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch einen Antriebsstrang mit einem Doppelkupplungsgetriebe.
Die Figur zeigt systematisch den Antriebsstrang 1 mit der Kurbelwelle 2 der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Kurbelwelle 2 überträgt je nach Betriebszustand der zu der Doppelkupplung 3 zusammengefassten Reibungskupplungen 4, 5 Moment auf die Getriebeeingangswellen 6, 7 der Teilantriebsstränge 8, 9, die im Differential 10 zusammengefasst werden. Von hier wird das von der Kurbelwelle 2 in das aus den Teilantriebssträngen 8, 9 gebildete Doppelkupplungsgetriebe 11 eingeleitete Drehmoment auf die Seitenwellen 12, von denen lediglich eine dargestellt ist, zum Antrieb der mit diesen wirksam verbundenen Räder übertragen.
Das Differential 10 weist beispielsweise ein Verdrehspiel von einem Grad auf, das bei einem eingelegten Gang I in dem Teilantriebsstrang 8 mit einer großen Übersetzung i(l) ins Langsame verstärkt wird. Geht man beispielsweise von einer Übersetzung des Differentials 10 von l(D) = 4 aus und einer Übersetzung des Gangs I von i(l) = 4 aus resultiert eine Verstärkung des Verdrehspiels des Differentials 10 um den Faktor 16. Dies bedeutet, dass ein Grad Verdrehspiel an dem Differential 10 16° Verdrehspiel an der Reibungskupplung 4 zur Folge hat, die bei einer beginnenden Übertragung von Moment auf die Getriebeeingangswelle 6 einen Anlegeschlag an der Verzahnung des Differentials 10 bewirkt, insbesondere, wenn das Verdrehspiel maximal ist, weil beispielsweise zuvor die Zahnflanken des Differentials an der Schubstellung positioniert sind. Dies hat zur Folge, dass bei einem Anlegen eines Anfahrmoments an die Reibungskupplung 4 diese um dieses Verdrehspiel nahezu ungehindert beschleunigen kann und der Anlegeschlag entsprechend heftig ausfällt. Ein Anlegen eines kleineren Anfahrmoments verzögert die Anfahrt und ist schwer zu dosieren, da die hierzu einstellenden Momente nicht ausreichend bekannt oder nur schwer einzustellen sind.
Zur Vermeidung eines derartigen Anlegeschlags wird die Reibungskupplung 5 des Teilantriebsstrangs 9 bei eingelegtem Gang VI teilweise geschlossen. Infolge der kleineren Übersetzung ins Langsame, beispielsweise I(VI) = 0,5, beträgt das Verdrehspiel bei gleicher Übersetzung des Differentials 10 lediglich 2°, so dass bei gleichem Anfahrmoment ein sehr viel kleinerer Anlegeschlag resultiert. Weiterhin kann das Moment über den Teilantriebsstrang 9 kurzfristig vor dem über den Teilantriebsstrang 8 übertragenen Moment übertragen werden und geringer ausfallen, indem beispielsweise die Reibungskupplung 4, 5 nacheinander betätigt und die Reibungskupplung 5 weniger zugestellt wird, so dass der Anlegeschlag ausschließlich über den Teilantriebsstrang 9 ausgeglichen wird und praktisch nicht mehr wahrnehmbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Kurbelwelle
3: Doppelkupplung
4: Reibungskupplung
5: Reibungskupplung
6: Getriebeeingangswelle
7: Getriebeeingangswelle
8: Teilantriebsstrang
9: Teilantriebsstrang
10: Differential
11: Doppelkupplungsgetriebe
12: Seitenwelle
I: Gang
VI: Gang

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes (11) in einem Kraftfahrzeug mit zwei jeweils mehrere Gänge (I, VI) aufweisenden Teilantriebsträngen (8, 9), die mittels jeweils einer Reibungskupplung (4, 5) mit einer Kurbelwelle (2) einer Brennkraftmaschine verbindbar sind, wobei jeweils eine erste der Reibungskupplungen (4, 5) ein Moment auf den ihr zugeordneten ersten Teilantriebsstrang (8, 9) und die andere, zweite Reibungskupplung (5, 4) allenfalls ein vernachlässigbares Moment auf den anderen, zweiten Teilantriebsstrang (9, 8) überträgt und die beiden Teilantriebsstränge (8, 9) ein gemeinsames Differential (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Momentenänderungen im Bereich geringer zu übertragender Momente und einem im ersten Teilantriebsstrang (8) eingelegten Gang (I) mit hoher Übersetzung ins Langsame und in dem zweiten Teilantriebsstrang (9) ein Gang (VI) mit geringer Übersetzung ins Langsame eingelegt wird und über diesen Gang (VI) ein Vorspannmoment auf das Differential (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmoment durch ein teilweises Schließen der zweiten Reibungskupplung (5) aufgewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Vorspannmoments von einer mit dem zweiten Teilantriebsstrang (9) wirksam verbundenen Elektromaschine aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmoment während eines Drehrichtungswechsels des Moments an dem Differential (10) angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmoment vor und/oder während einer Anfahrt des Kraftfahrzeugs angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmoment bei einem Einkuppeln nach einem Segelvorgang des Kraftfahrzeugs angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmoment angelegt wird, wenn eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle (7) des zweiten Teilantriebsstrangs (9) mit eingelegtem Gang (VI) mit geringerer Übersetzung ins Langsame kleiner als eine Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (4, 5) des einen Rückwärtsgang aufweisenden Teilantriebsstrangs (8, 9) bei eingelegtem Rückwärtsgang mit einem Mitnahmemoment beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (4, 5) des einen Rückwärtsgang aufweisenden Teilantriebsstrangs (8, 9) ein gegenüber der anderen Reibungskupplung verringertes Lüftspiel aufweist.