DE102010053538A1

DE102010053538A1 - Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010053538A1
Application number: DE102010053538A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr. 77756 Göppert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer mit zumindest einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbaren Kurbelwelle. Zur Dämpfung von Triebstrangschwingungen ist zwischen Brennkraftmaschine und einer Abtriebswelle des Getriebes an einem rotierenden Bauteil eine schaltbare Wirbelstrombremse vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer mit zumindest einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbaren Kurbelwelle.
Antriebsstränge mit Brennkraftmaschinen und nachgeschalteten Getrieben sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Zur Kompensation von Drehschwingungen der Brennkraftmaschine sind im Weiteren Drehschwingungsdämpfer wie beispielsweise in zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordneten Reibungskupplungen vorgesehenen Kupplungsscheiben angeordnete Drehschwingungsdämpfer, geteilte Schwungräder sowie Drehschwingungstilger beispielsweise in Form von Fliehkraftpendeln für sich oder in Kombination bekannt. Weiterhin sind Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen bei automatisierten Reibungskupplungen bekannt, bei denen durch einen Betrieb der Reibungskupplung im Teilschlupf Drehmomentspitzen durch Einstellung eines entsprechenden über die Reibungskupplung übertragbaren Moments gekappt werden.
Durch die zunehmende Gewichtreduzierung von Kraftfahrzeugen nehmen dabei im Antriebsstrang vorhandene schwingungstilgende Massen ab und die Drehungleichförmigkeiten von Brennkraftmaschinen beispielsweise infolge Zylinderabschaltungen und dergleichen zu. Dabei sind die im Antriebsstrang gegebenenfalls bereits vorhandenen Kompensationseinrichtungen wie Drehschwingungsdämpfer und Drehschwingungstilger in bevorzugter Weise auf das Schwingungsverhalten der Brennkraftmaschine abgestimmt, so dass vom Triebstrang herrührende Momenteinträge, die zu unkomfortablen Fahrzeugbeschleunigungen und Geräuschen führen können, unberücksichtigt bei der Abstimmung dieser bleiben. Insbesondere können derartige Kompensationseinrichtungen im Leerlauf und bei Anfahrvorgängen des Kraftfahrzeugs die auftretenden Momenteneinträge teilweise allein schon wegen ihrer durch die Reibungskupplung isolierten geometrischen Anordnung nur unzureichend kompensieren. So können beispielsweise durch Drehschwingungsdämpfer und/oder Schlupfregelungen der Reibungskupplung während eines Anfahrvorganges, im Stillstand des Kraftfahrzeuges bei geöffneter Reibungskupplung gegebenenfalls entstehende Anfahrgeräusche des Getriebes, von Steckverzahnungen und dergleichen oder Getrieberasseln nur unzureichend kompensiert werden.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, einen Antriebsstrang und ein Verfahren zu dessen Steuerung vorzuschlagen, der eine alternative oder eine zu gegebenenfalls bestehenden Kompensationseinrichtungen zusätzliche Kompensationseinrichtung zur Kompensation von Triebstrangschwingungen vorsieht.
Die Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer mit zumindest einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbaren Kurbelwelle gelöst, wobei zwischen Brennkraftmaschine und einer Abtriebswelle des Getriebes an einem rotierenden Bauteil eine schaltbare Wirbelstrombremse wirksam ist.
Der Antriebsstrang kann dabei zumindest eine gegebenenfalls automatisiert betätigte Reibungskupplung zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle enthalten und einen Drehschwingungsdämpfer in Form eines geteilten Schwungrads und/oder eines Kupplungsscheibendämpfers enthalten, denen zusätzlich Drehschwingungstilger zugeordnet sein können. Das Getriebe kann ein handgeschaltetes oder automatisiert betätigtes Getriebe, beispielsweise ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilantriebssträngen mit jeweils einer Reibungskupplung zur Verbindung mit der Kurbelwelle sein.
Die Anordnung einer schaltbaren Wirbelstrombremse in dem Antriebsstrang sieht eine Dämpfung von Triebstrangschwingungen vor, die insbesondere von bereits vorhandenen Kompensationseinrichtungen nicht oder nur unzureichend abgedeckt werden. So kann die Wirbelstrombremse beispielsweise während des Fahrbetriebs bei geschlossener Reibungskupplung abgeschaltet bleiben und lediglich bei erkannten Triebstrangschwingungen selektiv oder in typischen Betriebszuständen mit Triebstrangschwingungen, beispielsweise während Anfahrsituationen, Gangwechseln oder dergleichen generell zugeschaltet werden.
Die Wirbelstrombremse kann aus einem auf einer Welle angeordneten Scheibenteil, das speziell hierzu vorgesehen wird oder bereits eine andere Funktion beispielsweise als Tellerrad, Schwungrad oder dergleichen innehat, und einem Erregerbauteil, das gehäusefest angeordnete, elektronisch von einem Steuergerät angesteuerte Polpaare aufweist, bestehen. Scheibenteil und Erregerteil bilden eine Asynchronmaschine, so dass bei entsprechender Bestromung des Erregerteils das kurzgeschlossene Scheibenteil als Rotor beziehungsweise Kurzschlusskäfig dient, der dem in dem Erregerteil induzierten Magnetfeld hinterherläuft. Die Kommutierung der Polpaare wird dabei bevorzugt elektronisch gesteuert und in Abhängigkeit von Anforderungskriterien, die in einem Steuergerät aufgrund einer Erfassung und Auswertung entsprechender Sensorsignale dem Erregerteil aufgeprägt. Hierzu können beispielsweise die Sensorsignale von Drehzahlsensoren der Kurbelwelle, der Getriebeeingangswelle(n), der Getriebeausgangswelle, Stellsignale der Reibungskupplungen, Raddrehzahlsensoren und des gegebenenfalls automatisiert betriebenen Getriebes erfasst und ausgewertet werden, um Rückschlüsse auf gegebenenfalls eingetragene Triebstrangschwingungen abzuleiten oder vorauszuberechnen und die Wirbelstrombremse dementsprechend zu betreiben. Dabei kann die Stärke des Magnetfelds und dessen Frequenz gesteuert werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Antriebsstrang mittels der Wirbelstrombremse während einer Anfahrt des Kraftfahrzeugs vorzuspannen. Hierzu wird das Erregerteil entsprechend bestromt, so dass beispielsweise ein Antriebsstrangspiel kompensiert wird. Das Antriebsstrangspiel kann durch Zahnspiel eines geschalteten Gangs, zwischen Festverzahnungen und/oder zwischen anderen Verbindungsteilen mit Spiel erzeugt werden. Das Vorspannen einer verdrehbaren Welle innerhalb dieser kinematischen Kette kann Getrieberasseln unterbinden beziehungsweise die spielbehafteten Teile in Flussrichtung des Drehmoments beim Anfahren des Kraftfahrzeugs bereits spielfrei anlegen, so dass ein typisches Klacken bei Aufbau des Drehmoments während des Schließens der Reibungskupplung unterbunden werden kann. Die Wirbelstrombremsen können hierbei beispielsweise abhängig von den Bedingungen „Reibungskupplung offen”, „Leerlaufdrehzahl” aktiviert werden.
Weiterhin kann die Wirbelstrombremse abhängig von erkannten Lastwechseln des Antriebsstrangs aktiviert werden, indem beispielsweise die Drehzahlen und/oder deren Gradienten eines oder mehrerer drehender Antriebsstrangbauteile erfasst und ausgewertet und gegebenenfalls miteinander verglichen werden. Beispielsweise kann durch Vergleich der Drehzahlgradienten von Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle bei geschlossener Reibungskupplung ein Lastwechsel so rechtzeitig erkannt werden, dass vor dem Anschlagen von Antriebsstrangbauteilen aneinander eine Bremswirkung dieser durch die Wirbelstrombremse erzielt wird und ein Lastwechselschlag zumindest gedämpft werden kann..
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Wirbelstrombremse abhängig von einem Betätigungszustand einer zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordneten Reibungskupplung betrieben beziehungsweise aktiviert wird. Hierbei kann beispielsweise von einer entsprechenden Routine des Steuergeräts ermittelt werden, ob die Reibungskupplung in unbeabsichtigter oder beabsichtigter Weise schnell, unter Moment und/oder bei einer automatisiert betätigten Reibungskupplung in Verbindung mit einem automatisiert betätigten Getriebe bei einem schnellen Wechsel des Fahrerwunschmoments mit Schlupf betrieben oder geöffnet wird. Hierzu kann beispielsweise ein Aktorweg, dessen Gradienten oder elektrische Betriebsgrößen eines Kupplungsaktors alternativ oder zusätzlich zu den genannten Sensorsignalen erfasst und ausgewertet werden.
Die Anordnung der Wirbelstrombremse erfolgt in vorteilhafter Weise an einem Ort des Antriebsstrangs, an dem erfahrungsgemäß oder aufgrund empirischer oder rechnerischer Untersuchungen eine großer Amplitude von Triebstrangschwingungen auftritt, so dass mittels der Wirbelstrombremse ein besonders effektives Gegenmoment an diesem eingebracht werden kann. Als vorteilhaft haben sich bei einem Einfluss der Reibungskupplung als verursachende Komponenten von Triebstrangschwingungen Orte nahe der Reibungskupplung erwiesen. Beispielsweise kann die Wirbelstrombremse am Differential oder einer Abtriebswelle, beispielsweise einer Seitenwelle angeordnet werden.
Bei Getrieben mit mehr als einer Eingangswelle erweist sich das Anlegen einer inaktiven Welle über eine Wirbelstrombremse als besonders effektiv, da nicht nur das Spiel des inaktiven Zweiges überwunden wird, sondern auch die Resonanzlage des gesamten Antriebstranges in einen günstigen Bereich verschoben werden kann. Somit kann der Schlupf in der Situation reduziert und der Verbrauch reduziert werden.
Die Wirbelstrombremse kann zur Erhöhung der Effektivität mit einem im Bereich einer mittleren Drehzahl des Scheibenteils oszillierenden Magnetfeld betrieben werden, so dass um diese mittlere Drehzahl oszillierende Drehschwingungen gegebenenfalls zusätzlich zu vorhandenen Kompensationseinrichtungen zugeschaltet werden und diese in ihrer Wirkung unterstützen können.
Die Wirbelstrombremse enthält in vorteilhafter Weise bauartbedingt keine Verschleißteile und weist ein geringes Gewicht auf, so dass sie zur Unterstützung vorhandener Kompensationseinrichtungen und/oder zur Kompensation von Triebstrangschwingungen eingesetzt werden kann, die gegebenenfalls vorhandene Kompensationseinrichtungen nur unzureichend kompensieren.
Die Aufgabe wird weiterhin mittels eines Verfahren zum Betrieb wie Steuerung eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer mit zumindest einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbaren Kurbelwelle gelöst, wobei zwischen Brennkraftmaschine und einer Abtriebswelle des Getriebes an einem rotierenden Bauteil eine schaltbare Wirbelstrombremse angeordnet ist und die Wirbelstrombremse als Dämpfungseinrichtung mit zumindest einer zu zumindest einer ermittelten Größe der Triebstrangschwingungen gegenläufigen Steuergröße betrieben wird.
Als Größen können dabei beispielsweise mittels einer Fast-Fourier-Transform-Analyse gewonnene Größen wie Triebstrangfrequenzen ermittelt werden, die in entsprechender Zuordnung zu einer Steuergröße für die Wirbelstrombremse zugrunde gelegt werden. Dabei kann die Wirbelstrombremse zu einer Grunddämpfung von Triebstrangschwingungen, beispielsweise zur Dämpfung typischer Resonanzfrequenzen und/oder Amplituden permanent zugeschaltet sein, so dass diese zumindest teilweise kompensiert werden und verbleibende Anteile durch gegebenenfalls zusätzliche Dämpfungseinrichtungen wie beispielsweise einen Drehschwingungsdämpfer wie Zweimassenschwungrad und/oder eine Schlupfregelung einer automatisiert betätigten Reibungskupplung gedämpft werden. Alternativ oder zusätzlich können Steuerroutinen vorgesehen sein, mit denen die Wirbelstrombremse bei einem Auftreten von Triebstrangschwingungen mit entsprechend ermittelten Steuergrößen aktiviert beziehungsweise bei einer Änderung der Triebstrangschwingungen bei bereits aktivierter Wirbelstrombremse mit geänderten Steuergrößen zur Kompensation dieser erkannten Triebstrangschwingungen gesteuert wird.

Claims

Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer mit zumindest einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbaren Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Brennkraftmaschine und einer Abtriebswelle des Getriebes an einem rotierenden Bauteil eine schaltbare Wirbelstrombremse wirksam ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Welle ein Scheibenteil aufgenommen ist, das mit gehäusefest angeordneten, elektronisch von einem Steuergerät angesteuerten Polpaaren eine Asynchronmaschine bildet.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Wirbelstrombremse der Antriebsstrang während einer Anfahrt des Kraftfahrzeugs vorgespannt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Getriebeeingangswellen vorhanden sind und mittels der Wirbelstrombremse mindestens ein inaktiver Zweig vorgespannt und somit die Resonanzlage des Gesamtantriebstranges verschoben wird.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstrombremse abhängig von erkannten Lastwechseln des Antriebsstrangs aktiviert wird.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstrombremse abhängig von einem Betätigungszustand einer zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordneten Reibungskupplung betrieben wird.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstrombremse an einem Ort großer Amplitude von Triebstrangschwingungen angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer mit zumindest einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbindbaren Kurbelwelle, wobei zwischen Brennkraftmaschine und einer Abtriebswelle des Getriebes an einem rotierenden Bauteil eine schaltbare Wirbelstrombremse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstrombremse als Dämpfungseinrichtung mit zumindest einer zu zumindest einer ermittelten Größe der Triebstrangschwingungen gegenläufigen Steuergröße betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Wirbelstrombremse eine Grunddämpfung von Triebstrangschwingungen kompensiert wird.