DE102010047174A1

DE102010047174A1 - Reibwerterhöhung durch Schlupf

Info

Publication number: DE102010047174A1
Application number: DE102010047174A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kirsch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-28

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplung zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei die Kupplung in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13.
Die Erfindung betrifft also eine Steuerstrategie für automatisierte, trockene Kupplungssysteme.
In der DE 101 18 756 A1 wird im Zusammenhang mit einem nasslaufenden Kupplungssystem eine Steuerung offenbart welche ein Kupplungsbetriebsmedium je nach Bedarf durch einen Wärmetauscher oder an ihm vorbei führt, sodass relativ schnell eine optimale Betriebstemperatur hergestellt werden kann.
Bei nassen Kupplungen wird gezielt mit höherem Schlupf gefahren, um die Viskosität des Öls zu reduzieren.
Unter Schlupf oder Schlupfdrehzahl sei der Drehzahlunterschied zwischen Kupplungseingangsdrehzahl und Kupplungsausgangsdrehzahl zu verstehen.
Bei trockenen Reibbelägen ist der Reibwert unter anderem abhängig von der Temperatur. Im niederen Temperaturbereich – also beispielweise im Falle eines kalten Fahrzeugs – ist der Reibwert für viele Beläge geringer als im betriebswarmen Zustand. Reicht die Momentenkapazität der Kupplung nicht aus um das volle Motormoment zu übertragen, so muss dieses über einen Motoreingriff reduziert werden.
Reicht die Momentenkapazität der Kupplung nicht aus das volle Motormoment zu übertragen, tritt unbeabsichtigt Schlupf auf, dies kann für den Fahrer erhebliche Einschränkungen in Komfort und Fahrleistung bedeuten oder gar zu einer Schädigung der Kupplung führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher diesen Nachteil soweit wie möglich zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch eine Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vor, wobei die Kupplung zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet ist. Die Kupplung wird erfindungsgemäß in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht, wenn zuvor die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellenwertes liegt und weitere vorgegebene Bedingungen vorliegen.
Im Rahmen dieser Schrift ist als Gegenreibpartner des Reibbelags die Anpressplatte bzw. Druckplatte des Kupplungssystems gemeint. Druckplatte oder Anpressplatte sind in der Regel als Gussmassen ausgeführt. Die Temperatur der Gussmassen ist bezüglich des Reibwertes die relevante Temperatur, da die Reibbeläge selbst nur eine geringe Wärmekapazität aufweisen. Für den Reibwert entscheidend sind die Oberflächentemperaturen von Reibbelag und Gegenreibpartner.
Vorteilhafterweise wird durch den Schlupf die Temperatur der Gegenreibpartner der Reibbeläge erhöht, sodass die Drehmomentenübertragung des Antriebsmotors durch die Kupplung insbesondere bei hohem Drehmoment verbessert wird.
Das Verfahren wird erfindungsgemäß beendet, wenn die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags den vorgegebenen Temperaturschwellenwert überschreitet oder darüber liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind weitere vorgegebene Bedingungen, dass die Momentenkapazität der Kupplung nicht ausreicht um das Drehmoment des Antriebsmotors zu übertragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind weitere vorgegebene Bedingungen, dass bezüglich der Kupplung eine Schlupfregelung aktiv ist.
In einer weitern bevorzugten Ausführungsform ist bei aktiver Schlupfregelung eine Schlupfsollvorgabe höher als bei aktiver Schlupfregelung ohne das Verfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind alternativ oder zusätzlich weitere vorgegebene Bedingungen, dass eine Anfahrsituation vorliegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei Vorliegen einer Anfahrsituation das Kennfeld für die Anfahrdrehzahl derart verschoben wird, dass ein höherer Schlupf resultiert als ohne das erfindungsgemäße Verfahren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist bei Vorliegen einer Anfahrsituation das Kennfeld für die Anfahrdrehzahl derart verschoben wird, dass eine längere Schlupfdauer resultiert als ohne dieses Verfahren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Kupplung in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht, indem eine Schlupfdrehzahl verglichen mit der Schlupfdrehzahl ohne das erfindungsgemäße Verfahren erhöht wird, wobei die Erhöhung der Schlupfdrehzahl eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Isttemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags und dem vorgegebenen Temperaturschwellenwert ist. Bevorzugt ist ein proportional zur Temperaturdifferenz steigender funktioneller Zusammenhang.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Kupplung in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht wird, indem die Schlupfsollvorgabe verglichen mit der Schlupfsollvorgabe ohne dieses Verfahren erhöht wird, wobei die Erhöhung der Schlupfsollvorgabe eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Isttemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags und dem vorgegebenen Temperaturschwellenwert ist. Bevorzugt ist auch hier ein proportional zur Temperaturdifferenz steigender funktioneller Zusammenhang.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der vorgegebene Temperaturschwellenwert die Betriebswarmminimaltemperatur.
Erfindungsgemäß wird auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm vorgeschlagen, das Softwaremittel zur Durchführung der oben genannten Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Ein solcher Computer kann Teil der Steuereinrichtung sein.
Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auch ein Steuergerät auf, wobei das Steuergerät zur Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei die Kupplung zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet ist. Mittels des Steuergeräts kann an der Kupplung ein vorgegebener Schlupfzustand eingeregelt werden, wenn zuvor die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellenwertes liegt und weitere vorgegebene Bedingungen vorliegen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung.
Wird eine Situation detektiert, in der die Momentenkapazität der Kupplung nicht ausreicht um das Motordrehmoment zu übertragen und gleichzeitig die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags noch nicht im betriebswarmen Bereich ist, so kann im weitern Verlauf gezielt der Schlupf an der Kupplung erhöht werden. Dies kann in verschiedenen Fahrsituationen erfolgen. Liegt eine solche Fahrsituationen unmittelbar bei Detektion der beiden Bedingungen – Momentenkapazität der Kupplung reicht nicht aus, um das Motordrehmoment zu übertragen und gleichzeitig ist die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags nicht im betriebswarmen Bereich – nicht vor, wird abgespeichert, dass die beiden Bedingungen vorgelegen haben und bei Auftreten einer der verschiedenen Fahrsituation wird der Schlupf erhöht, wenn der Gegenreibpartner des Kupplungsreibbelags noch nicht im betriebswarmen Bereich ist.
Im Falle von Doppelkupplungsgetrieben kann die passive Kupplung bzw. der Gegenreibpartner des Reibbelags auf betriebswarmen Zustand vorkonditioniert werden. Die Temperatur, bei der ein relativ stabiler und erhöhter Reibwert erreicht wird ist dabei abhängig vom verwendeten Reibmaterial.
Unter einem betriebswarmen Zustand seien im Rahmen dieser Schrift Temperaturen oberhalb einer Betriebswarmminimaltemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags gemeint in der ein relativ stabiler und erhöhter Reibwert – verglichen mit dem Reibwert bei darunter liegenden Temperaturen – erreicht ist.
In 1 ist eine typische Reibwert-Kennlinie eines Reibbelags dargestellt, welche das Reibwertverhalten in Abhängigkeit von der Temperatur wiedergibt. Diese Kennlinie beginnt bei geringer Temperatur mit einem geringen Reibwert aber relativ starker Steigung und erreicht bei einer höheren Temperatur – im Rahmen dieser Schrift als Betriebswarmminimaltemperatur bezeichnet – den betriebswarmen Zustand, ab welcher die Steigung über der Temperatur deutlich geringer ist und der Reibwert also kaum noch steigt. Die Betriebswarmminimaltemperatur ist im Fall des in 1 dargestellten Reibbelags etwa 80 bis 90 Grad Celsius. Die Betriebswarmminimaltemperatur ist dabei abhängig vom verwendeten Reibmaterial, kann also für andere Reibbeläge andere Werte annehmen.
Wird die Betriebswarmminimaltemperatur erreicht, so kann der Schlupf wieder reduziert werden indem das erfindungsgemäße Verfahren beendet wird.
Derartige Schlupf-Phasen werden erfindungsgemäß dann eingeleitet und durchgeführt, wenn sie den Fahrbetrieb nicht stören, dies ist insbesondere in folgenden Situationen der Fall: In Anfahrsituationen wird das Kennfeld für die Anfahrdrehzahl derart verschoben, dass ein höherer Schlupf, sowie eine längere Schlupfdauer resultiert.
Während Phasen in denen die Schlupfregelung aktiv ist, wird die Sollschlupfvorgabe erhöht, sodass der Energieeintrag in die Kupplung erhöht wird.
Die Erhöhung der Schlupfdrehzahl ist hierbei eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Isttemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags und einer vorgebbaren Zieltemperatur, die sich am verwendeten Kupplungssystem und insbesondere am verwendeten Reibmaterial des Reibbelags orientiert. Die Isttemperatur kann dabei auf unterschiedliche Weisen ermittelt werden, beispielweise mittels eines Ermittlungsverfahrens auf Grundlage der in den Gegenreibpartner des Kupplungsreibbelags eingetragenen Energie und optional unter Berücksichtigung der Wärmeabstrahlung bzw. Wärmeableitung. Als Zieltemperatur wird die Betriebswarmminimaltemperatur vorgegeben. Die Erhöhung der Schlupfdrehzahl ist beispielsweise proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Isttemperatur und der vorgebbaren Zieltemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags.
Als Zieltemperatur wird eine Temperatur vorgegeben die im betriebswarmen Bereich liegt, bei welcher der Reibwert einen für den störungsfreien Betrieb der Kupplung ausreichend hohen Wert hat, sodass auch das maximale Motormoment übertragen werden könnte. Diese Temperatur, bei der ein stabiler und erhöhter Reibwert erreicht wird ist dabei abhängig vom verwendeten Reibmaterial.
Alternativ wird die Sollschlupfvorgabe um einen vorgegebenen Wert erhöht, der nicht verändert wird, bis die Zieltemperatur erreicht ist.
Im Falle von Doppelkupplungsgetrieben wird der Reibbelag der passiven Kupplung durch leichten Schlupf, dessen Stärke sich daran orientiert, ob Störungen oder eine Schädigung der Doppelkupplung, wie Verspannungen im Getriebe oder unzulässig hohe Reibung in Synchronelementen zu befürchten sind, auf betriebswarmen Zustand erwärmt. Bezüglich der aktiven Kupplung werden die oben genannten Maßnahmen eingesetzt.
Die genannte Strategie kann zu einem erhöhten Verbrauch und zu einem höheren Verschleiß an der Kupplung führen. Sie sollte daher nur in den genannten, ausgewählten Situationen eingesetzt werden.
Bei Doppelkupplungssystem, welche eine zu geringe Momentenkapazität aufweisen, kann durch eine derartige Strategie eine Verbesserung erreicht werden.
Ebenfalls zweckmäßig ist ein Aufwärmen der Kupplung im Rahmen von Tests am Bandende bei der Montage des Fahrzeugs
Durch die oben genannte Strategie, welche gezielt die Kupplung durch Schlupf-Erhöhung erwärmt, kann bei fehlender Momentenkapazität schneller der Kaltreibwert überwunden werden und dadurch die Momentenkapazität erhöht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10118756 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kupplung zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht wird wenn zuvor die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellenwertes liegt und weitere vorgegebene Bedingungen vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beendet wird, wenn die Temperatur des Gegenreibpartners des Kupplungsreibbelags den vorgegebenen Temperaturschwellenwert überschreitet oder darüber liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere vorgegebene Bedingungen sind, dass die Momentenkapazität der Kupplung nicht ausreicht um das Drehmoment des Antriebsmotors zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass weitere vorgegebene Bedingungen sind, dass bezüglich der Kupplung eine Schlupfregelung aktiv ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktiver Schlupfregelung eine Schlupfsollvorgabe höher ist als bei aktiver Schlupfregelung ohne das Verfahren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass weitere vorgegebene Bedingungen sind, dass eine Anfahrsituation vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Anfahrsituation das Kennfeld für die Anfahrdrehzahl derart verschoben wird, dass ein höherer Schlupf resultiert als ohne das Verfahren.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Anfahrsituation das Kennfeld für die Anfahrdrehzahl derart verschoben wird, dass eine längere Schlupfdauer resultiert als ohne dieses Verfahren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht wird, indem eine Schlupfdrehzahl verglichen mit der Schlupfdrehzahl ohne dieses Verfahren erhöht wird, wobei die Erhöhung der Schlupfdrehzahl eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Isttemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags und dem vorgegebenen Temperaturschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung in einen vorgegebenen Schlupfzustand gebracht wird, indem die Schlupfsollvorgabe verglichen mit der Schlupfsollvorgabe ohne dieses Verfahren erhöht wird, wobei die Erhöhung der Schlupfsollvorgabe eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Isttemperatur des Gegenreibpartners des Reibbelags und dem vorgegebenen Temperaturschwellenwert ist.