DE102011000331A1

DE102011000331A1 - Method for determination of torque affecting crankshaft in diesel engine of passenger car, involves determining rotational torque producing moment reaction based on detected moment reaction using semi-physical or empirical model

Info

Publication number: DE102011000331A1
Application number: DE201110000331
Authority: DE
Inventors: Joachim Thurner; Prof. Rinderknecht Stephan
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-07-26

Abstract

The method involves connecting a drive shaft with a torque converter device i.e. dual clutch transmission (1), in a torque-proof manner, and detecting rotational torque-dependant moment reaction of bearings (8-11). Rotational torque producing the moment reaction is determined based on the detected moment reaction using a semi-physical or empirical model. Rotational torque on two input shafts (2, 3) and an output shaft (4) is determined based on the detected moment reaction. Another rotational torque-dependant moment reaction is detected. An independent claim is also included for a device for determination of torque affecting a drive shaft of a motor car.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments, das auf eine in mindestens einem Lager gelagerte Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs wirkt, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist.The invention relates to a method for determining a torque, which acts on a bearing in at least one bearing drive shaft of a motor vehicle, wherein the drive shaft is rotatably connected to at least one torque converter means.

Die Kenntnis der an den verschiedenen Antriebswellen eines Kraftfahrzeugs anliegenden Drehmomente ist für verschiedene Steuerungs- und Regelungssysteme des Kraftfahrzeugs hilfreich beziehungsweise notwendig.The knowledge of the applied to the various drive shafts of a motor vehicle torques is helpful or necessary for various control systems of the motor vehicle.

Die verschiedenen Antriebswellen in einem Kraftfahrzeug sind üblicherweise mit Drehmomentwandlereinrichtungen wie Schaltgetrieben, Wandlern, Differentialen oder ähnlichem drehfest verbunden. Diese Drehmomentwandlereinrichtungen werden unter anderem dazu eingesetzt, um eine Anpassung der Antriebswellendrehzahlen oder auch eine lastabhängige Leistungsverzweigung auf mehrere Antriebswellen zu ermöglichen.The various drive shafts in a motor vehicle are usually non-rotatably connected to torque converter devices such as manual transmissions, transducers, differentials or the like. These torque converter devices are used inter alia to allow adjustment of the drive shaft speeds or a load-dependent power split on several drive shafts.

Neben der Kenntnis der an den Antriebswellen des Antriebsstrangs, wie zum Beispiel an den Eingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes oder der Antriebswelle zwischen einem Differential und einem angetriebenen Rad, anliegenden Drehmomente ist zum Beispiel auch die Kenntnis des von einer Überlagerungslenkung an einer Lenkantriebswelle aufgebrachten Drehmoments von Interesse.In addition to knowing the torques applied to the drive shafts of the drivetrain, such as the input shafts of a dual clutch transmission or the drive shaft between a differential and a driven wheel, for example, it is also of interest to know the torque applied by a superposition steering on a steering drive shaft.

Beispielsweise basiert die Steuerung moderner Dieselmotoren auf der Kenntnis des von dem Dieselmotor an der Kurbelwelle bereitgestellten Drehmoments. Anstelle der direkten Messung des abgegebenen Drehmoments an der Kurbelwelle wird im Dieselmotorbereich üblicherweise auf eine Approximation des abgegebenen Drehmoments auf Grundlage eines mathematischen Drehmomentmodells in Abhängigkeit der gemessenen Drehzahl, der Solleinspritzmenge und weiterer Motorkenngrößen zurückgegriffen. Für viele Anwendungsfälle reicht die Genauigkeit dieser Approximation allerdings nicht aus.For example, the control of modern diesel engines is based on the knowledge of the torque provided by the diesel engine to the crankshaft. Instead of the direct measurement of the torque output at the crankshaft, an approximation of the output torque on the basis of a mathematical torque model as a function of the measured rotational speed, the target injection quantity and other engine parameters is usually used in the diesel engine sector. For many applications, however, the accuracy of this approximation is insufficient.

Eine genauere Kenntnis der an den Antriebswellen eines Kraftfahrzeugs anliegenden Drehmomente ist beispielsweise auch für die Steuerung von Doppelkupplungsgetrieben von Bedeutung. Ein bekanntes Verfahren zur direkten Messung des an einer Drehwelle anliegenden Drehmoments ist die Integration einer Drehmomentmesswelle in den Antriebsstrang. Die durch das an der Drehmomentmesswelle anliegende Drehmomente hervorgerufene Torsion der Drehmomentmesswelle wird beispielsweise mit Hilfe von auf der Drehmomentmesswelle angeordneten Dehnungsmessstreifen erfasst und mit Hilfe von Schleifkontakten oder per Funk an eine Auswerteeinheit übertragen. Die Integration einer solchen Drehmomentmesswelle in den Antriebsstrang ist äußerst kostenintensiv und auf Grund der aufwendigen Signalübertragung äußerst fehleranfällig.A more precise knowledge of the torque applied to the drive shafts of a motor vehicle, for example, for the control of dual-clutch transmissions of importance. A known method for directly measuring the torque applied to a rotary shaft is the integration of a torque measuring shaft in the drive train. The torsion of the torque measuring shaft caused by the torques applied to the torque measuring shaft is detected, for example, with the aid of strain gauges arranged on the torque measuring shaft and transmitted to an evaluation unit by means of sliding contacts or by radio. The integration of such a torque measuring shaft in the drive train is extremely costly and due to the complex signal transmission extremely prone to error.

Weitere bekannte Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments basieren auf optischen oder induktiven Drehwinkeldifferenzmessungen oder der Messung einer Veränderung der magnetischen Permeabilität der Drehwelle. Auch für die Anwendung dieser Messverfahren wird erheblicher zusätzlicher Bauraum benötigt. Zudem ist der Einsatz der entsprechenden Sensoren äußerst kostenintensiv, so dass im Pkw-Bereich auf die wünschenswerte direkte Erfassung der an den Antriebswellen anliegenden Drehmomente bislang weitestgehend verzichtet werden musste.Other known methods for determining the torque are based on optical or inductive rotational angle difference measurements or the measurement of a change in the magnetic permeability of the rotary shaft. Considerable additional space is also required for the application of these measuring methods. In addition, the use of the corresponding sensors is extremely cost-intensive, so that in the car sector on the desirable direct detection of the applied torque to the drive shafts so far largely had to be omitted.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bestimmung eines an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs anliegenden Drehmoments bereitzustellen, mit dem kostengünstig und auf kleinem Raum eine möglichst genaue Bestimmung des an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments ermöglicht wird.The object of the invention is therefore to provide a method for determining a voltage applied to a drive shaft of a motor vehicle torque, with the most cost-effective and in a small space, the most accurate determination of the voltage applied to the drive shaft torque is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine drehmomentabhängige erste Momentenreaktion des mindestens einen Lagers erfasst wird und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt wird.This object is achieved in that a torque-dependent first torque reaction of the at least one bearing is detected and based on the detected first torque reaction, the torque generating the first torque reaction is determined.

Bei der ersten Momentenreaktion kann es sich beispielsweise um auf Grund des an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments in dem Lager auftretende Lagerreaktionskräfte handeln, die beispielsweise mit Hilfe von einem in einem Auflager angeordnetem Drucksensor erfasst werden können. Es kann sich aber auch um eine durch das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment hervorgerufene drehmomentbedingte Verformung eines starr mit dem Lager verbundenen Gehäuseteils handeln, die beispielsweise mit Hilfe von an einer Außenseite des Gehäuseteils angeordneten Dehnungsmessstreifen erfasst werden kann.The first torque reaction can be, for example, bearing reaction forces occurring in the bearing due to the torque applied to the drive shaft, which can be detected, for example, by means of a pressure sensor arranged in a support. However, it may also be a caused by the voltage applied to the drive shaft torque-induced deformation of a rigidly connected to the bearing housing part, which can be detected for example by means of arranged on an outer side of the housing part strain gauges.

Die Bestimmung des die erste Momentenreaktion erzeugenden Drehmoments kann beispielsweise ein mathematisches Modell eingesetzt werden, dass auf einer digital-elektronischen Berechnungsvorrichtung automatisch berechnet wird. Als digital-elektronische Berechnungsvorrichtung kann beispielsweise ein Getriebesteuergerät oder ein Motorsteuergerät eingesetzt werden, das die Messsignale eines Sensors zur Messung der ersten Momentenreaktion erfasst und in dem mathematischen Modell auf einem Mikroprozessor verarbeitet. Es ist beispielweise aber auch möglich, eine separate Auswerteeinheit mit einem Mikroprozessor zur Auswertung der von einem oder mehreren Sensoren erfassten ersten Momentenreaktion einzusetzen. Das auf der digital-elektronischen Berechnungsvorrichtung hinterlegte mathematische Modell beschreibt einen vorab ermittelten Zusammenhang zwischen der erfassten ersten Momentenreaktion und dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment.The determination of the torque generating the first torque reaction can be used, for example, a mathematical model that is automatically calculated on a digital-electronic computing device. As a digital-electronic calculation device, for example, a transmission control unit or an engine control unit can be used, which detects the measurement signals of a sensor for measuring the first moment reaction and processed in the mathematical model on a microprocessor. It is also possible, for example, a separate evaluation unit with a microprocessor for the evaluation of Use one or more sensors detected first torque reaction. The mathematical model stored on the digital-electronic calculation device describes a previously determined relationship between the detected first torque reaction and the torque applied to the drive shaft.

Das mathematische Modell kann beispielsweise auf Basis physikalischer Zusammenhänge zwischen der erfassten ersten Momentenreaktion und dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment gewonnen werden. Die für das physikalische Modell benötigten Parameter können beispielsweise mit Hilfe bekannter Identifikationsverfahren durch eine Vermessung eines Referenzantriebsstrangs auf einem entsprechenden Prüfstand gewonnen werden. Das mathematische Modell kann aber auch ohne physikalische Vorüberlegungen aus an einem Referenzantriebsstrang erfassten Daten beispielsweise unter Verwendung von Kennfeldern, Kennlinien, neuronalen Netzen, Polynommodellen, oder ähnlichen Modellansätzen gewonnen werden, deren Parameter auf Grundlage bekannter Identifikationsmethoden bestimmt werden.The mathematical model can be obtained, for example, on the basis of physical relationships between the detected first torque reaction and the torque applied to the drive shaft. The parameters required for the physical model can be obtained, for example, by means of known identification methods by measuring a reference drive train on a corresponding test stand. However, the mathematical model can also be obtained without physical preliminary considerations from data recorded on a reference drive train, for example using characteristic maps, characteristic curves, neural networks, polynomial models, or similar model approaches whose parameters are determined on the basis of known identification methods.

In dem mathematischen Modell können aber auch weitere messtechnisch erfasste physikalische Größen sowie Sollgrößen einer Steuerung wie beispielsweise der Solleinspritzmenge eines Verbrennungsmotors berücksichtigt werden.In the mathematical model, however, it is also possible to take into account further metrologically recorded physical variables as well as desired variables of a control, such as, for example, the target injection quantity of an internal combustion engine.

Es ist auch möglich, die messtechnisch erfasste erste Momentenreaktion zunächst mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens in einen Frequenzbereich beispielsweise unter Verwendung speziell dafür ausgelegter Mikrochips zu transformieren und die so vorverarbeiteten Messsignale anschließend mit Hilfe des mathematischen Modells auszuwerten und das die erste Momentenreaktion auslösende Drehmoment zu bestimmen.It is also possible to first transform the metrologically detected first torque reaction by means of a suitable method into a frequency range, for example using specially designed microchips, and then to evaluate the thus preprocessed measurement signals with the aid of the mathematical model and to determine the torque triggering the first torque reaction.

Um die an verschiedenen Antriebswellen anliegenden Drehmomente einfach und kostengünstig bestimmen zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion mindestens ein weiteres Drehmoment bestimmt wird, das auf mindestens eine weitere Antriebswelle wirkt, wobei die mindestens eine weitere Antriebswelle mit der mindestens einen Drehmomentwandlereinrichtung in Wirkverbindung steht. Bei der Antriebswelle kann es sich beispielsweise um eine Eingangswelle eines Getriebes handeln. Die Eingangswelle steht über das die Drehmomentwandlereinrichtung bildende Getriebe mit einer Ausgangswelle des Getriebes in Wirkverbindung. Durch Messung einer ersten Momentenreaktion an einem Gehäuse des Getriebes kann, beispielsweise unter Berücksichtigung der durch die unterschiedlichen Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle in dem Messsignal hervorgerufenen drehzahlabhängigen Signalanteile in dem mathematischen Modell, auf die an der Eingangswelle und der Ausgangswelle jeweils anliegenden Drehmomente geschlossen werden.In order to be able to determine the torque applied to different drive shafts in a simple and cost-effective manner, according to the invention, at least one further torque is determined starting from the detected first torque reaction, which acts on at least one further drive shaft, wherein the at least one further drive shaft is connected to the at least one torque converter device is in active connection. The drive shaft may be, for example, an input shaft of a transmission. The input shaft is connected via the torque converter device forming the transmission with an output shaft of the transmission in operative connection. By measuring a first torque reaction on a housing of the transmission can, for example, taking into account the caused by the different speeds of the input shaft and the output shaft in the measurement signal speed-dependent signal components in the mathematical model, are closed to the input shaft and the output shaft respectively applied torques.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass es sich bei der Drehmomentwandlereinrichtung um ein Doppelkupplungsgetriebe handelt. Insbesondere bei der Bestimmung von an einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmomenten ist eine indirekte Bestimmung der Drehmomente auf Basis gemessener Momentenreaktionen zweckmäßig, da der Einbau separater Drehmomentmesswellen in die Eingangswelle und die Ausgangswelle äußerst kostenintensiv ist.According to the invention, it is further provided that the torque converter device is a dual-clutch transmission. In particular when determining torques applied to an input shaft and an output shaft of a dual-clutch transmission, an indirect determination of the torques on the basis of measured torque reactions is expedient, since the installation of separate torque measuring shafts in the input shaft and the output shaft is extremely cost-intensive.

Die Kenntnis des an einer der Eingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmoments ist zum Beispiel für die Getriebesteuerung von Bedeutung. Daher ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine erste Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes wirkendes Drehmoment bestimmt wird. Es ist aber auch möglich, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine zweite Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes wirkendes Drehmoment bestimmt wird.The knowledge of the torque applied to one of the input shafts of the dual-clutch transmission is important for the transmission control, for example. Therefore, it is advantageously provided that, based on the detected first torque reaction, a torque acting on a first input shaft of the dual-clutch transmission is determined. However, it is also possible for a torque acting on a second input shaft of the dual-clutch transmission to be determined on the basis of the detected first torque reaction.

Doppelkupplungsbetriebe weisen zwei mit jeweils einer Kupplung verbundene Eingangswellen auf. Die Kupplungen sind zum Beispiel mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden. Die beiden Kupplungen sind so synchronisiert, dass das Drehmoment der Kurbelwelle nur bei Schaltvorgängen kurzzeitig auf beide Eingangswellen wirkt und ansonsten das Drehmoment ausschließlich über jeweils eine der beiden Eingangswellen übertragen wird.Doppelkupplungsbetriebe have two connected to one clutch input shafts. The clutches are connected to, for example, a crankshaft of an internal combustion engine. The two clutches are synchronized so that the torque of the crankshaft acts only briefly on switching operations on both input shafts and otherwise the torque is transmitted exclusively via one of the two input shafts.

Für die Getriebesteuerung ist aber auch das an den Ausgangswellen des Doppelkupplungsgetriebes anliegende Drehmoment von Bedeutung. Daher ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes wirkendes Drehmoment bestimmt wird. Für die Bestimmung des an der Ausgangswelle und an der ersten und/oder der zweiten Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmoments kann auch auf das Messsignal desselben bzw. auf die Messsignale derselben Sensoren zurückgegriffen werden.For the transmission control but also applied to the output shafts of the dual-clutch transmission torque is important. Therefore, it is further provided according to the invention that, starting from the detected first torque reaction, a torque acting on an output shaft of the dual-clutch transmission is determined. For determining the torque applied to the output shaft and to the first and / or the second input shaft of the dual-clutch transmission, it is also possible to fall back on the measurement signal thereof or on the measurement signals of the same sensors.

Um die Bestimmung der an den Eingangswellen anliegenden Drehmomente auch während eines Schaltvorgangs bestimmen zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf die erste Eingangswelle wirkendes Drehmoment und ein auf eine zweite Eingangswelle wirkendes Drehmoment während eines Kupplungsvorgangs bestimmt werden. Es ist aber ebenso möglich, die an den Ausgangswellen anliegenden Drehmomente zu bestimmen.In order to be able to determine the determination of the torque applied to the input shafts even during a switching operation, it is provided according to the invention that, starting from the detected first torque reaction, one to the first Input shaft acting torque and acting on a second input shaft torque during a coupling operation can be determined. But it is also possible to determine the voltage applied to the output shafts torques.

Um die Ermittlung des mathematischen Modells zu vereinfachen und eine möglichst kostengünstige Bestimmung des an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments zu erreichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment mit Hilfe eines semi-physikalischen oder empirischen Modells auf Grundlage vorab ermittelter Modellparameter bestimmt wird. Semi-physikalische Modelle zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass bekannte beziehungsweise einfach zu bestimmende physikalische Zusammenhänge beispielsweise zur Festlegung einer Modellstruktur verwendet werden, wobei die Parametrisierung des Modells auf Grundlage von auf einem Referenzprüfstand mit Hilfe entsprechender Vermessungsstrategien aufgezeichneter Messdaten unter Verwendung bekannter Identifikationsverfahren bestimmt werden.In order to simplify the determination of the mathematical model and to achieve the most cost-effective determination of the torque applied to the drive shaft, it is advantageously provided that the torque generating the first torque reaction is determined by means of a semi-physical or empirical model on the basis of previously determined model parameters. Semi-physical models are characterized in particular by the fact that known or easily determined physical relationships are used, for example, to define a model structure, the parameterization of the model being determined on the basis of measurement data recorded on a reference test bench with the aid of corresponding surveying strategies using known identification methods.

Der Grad der Einbeziehung physikalischer Zusammenhänge in die Modellbildung kann je nach Anwendung variieren. Es ist zum Beispiel auch möglich, vollständig auf die Bestimmung physikalischer Zusammenhänge bei der Modellbildung zu verzichten und das mathematische Modell ausschließlich auf Grundlage an einem Referenzprüfstand erfasster Ein- und Ausgangsdaten zu ermitteln. Solche Modelle werden als empirische Modelle beziehungsweise datenbasierte Modelle bezeichnet. Zur Bestimmung empirischer Modelle sind zahlreiche stationäre und dynamische Vermessungsstrategien sowie Identifikationsverfahren bekannt. So können in Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen wie beispielsweise der zur Verfügung stehenden Sensoranordnung zur Bestimmung der Momentenreaktion lineare Modelle, Polynommodelle, Kennfeldmodelle, neuronale Netze, sowie Fuzzy- und Neuro-Fuzzy-Modelle eingesetzt werden.The degree of incorporation of physical relationships into modeling may vary depending on the application. For example, it is also possible to completely dispense with the determination of physical relationships in modeling and to determine the mathematical model exclusively on the basis of input and output data acquired at a reference test bench. Such models are referred to as empirical models or data-based models. Numerous stationary and dynamic surveying strategies and identification methods are known for the determination of empirical models. Thus, depending on the respective requirements, such as, for example, the available sensor arrangement for determining the torque reaction, linear models, polynomial models, characteristic map models, neural networks, as well as fuzzy and neuro-fuzzy models can be used.

Um sicherzustellen, dass das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment zuverlässig in möglichst allen Betriebsbereichen bestimmt werden kann ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Bestimmung des die erste Momentenreaktion erzeugenden Drehmoments ein dynamischer Zusammenhang der ersten Momentenreaktion mit dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment berücksichtigt wird. Üblicherweise wird die Antriebswelle nicht in stationären Betriebspunkten betrieben, sondern es verändern sich zum Beispiel die Antriebswellendrehzahl und das auf die Antriebswelle wirkende Drehmoment regelmäßig und häufig sprungweise. Zur Bestimmung des an die Antriebswelle anliegenden Drehmoments unter Zuhilfenahme der erfassten ersten Momentenreaktion in transienten Zuständen der Antriebswelle sollte daher die Prozessdynamik in dem mathematischen Modell berücksichtigt werden.In order to ensure that the torque applied to the drive shaft can be reliably determined in as many operating ranges as possible, the invention provides that a dynamic relationship between the first torque reaction and the torque applied to the drive shaft is taken into account for determining the torque generating the first torque reaction. Usually, the drive shaft is not operated in stationary operating points, but it changes, for example, the drive shaft speed and the torque acting on the drive shaft regularly and often jump. To determine the torque applied to the drive shaft with the aid of the detected first torque reaction in transient states of the drive shaft, therefore, the process dynamics in the mathematical model should be taken into account.

Bei Verwendung von semi-physikalischen oder empirischen Modellansätzen kann eine lineare Dynamik beispielsweise durch Erweiterung eines nichtlinearen stationären Modells auf eine Hammerstein- oder Wienerstruktur erreicht werden. Es sind aber auch zahlreiche Identifikationsverfahren bekannt, mit denen eine nichtlineare Dynamik in empirischen Modellen auf Basis vorab an einem Referenzprüfstand ermittelter Ein- und Ausgangsdaten berücksichtigt werden kann.Using semi-physical or empirical model approaches, linear dynamics can be achieved, for example, by extending a non-linear stationary model to a Hammerstein or Wiener structure. However, numerous identification methods are also known with which a non-linear dynamic can be taken into account in empirical models on the basis of input and output data determined in advance at a reference test bench.

Um die Genauigkeit der Drehmomentbestimmung weiter zu erhöhen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eine drehmomentabhängige zweite Momentenreaktion erfasst wird und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion und der mindestens einen zweiten Momentenreaktion das die erste Momentenreaktion und die mindestens eine zweite Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt wird. Bei der zweiten Momentenreaktion kann es sich beispielsweise um eine drehmomentbedingte Verformung eines starr mit dem ersten Lager verbundenen Gehäuseteils oder um eine Auflagerkraft eines zweiten Lagers der Antriebswelle oder einer anderen mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehenden Drehwelle handeln, wobei sich die erste Momentenreaktion und die zweite Momentenreaktion unterscheiden. Auf diese Weise können beispielsweise Störeinflüsse, die sich an verschiedenen Messstellen unterschiedlich auswirken, bei der Bestimmung des Drehmoments berücksichtigt werden.In order to further increase the accuracy of the torque determination, it is provided according to the invention that at least one torque-dependent second torque reaction is detected and, based on the detected first torque reaction and the at least one second torque reaction, the torque producing the first torque reaction and the torque generating at least one second torque reaction is determined. The second torque reaction can be, for example, a torque-related deformation of a housing part rigidly connected to the first bearing or a bearing force of a second bearing of the drive shaft or another rotary shaft operatively connected to the drive shaft, the first torque reaction and the second torque reaction differ. In this way, for example, disturbing influences that have different effects on different measuring points, be taken into account in the determination of the torque.

Des Weiteren kann durch den Einsatz mehrerer Sensoren zur Erfassung der ersten und der mindestens zweiten Momentenreaktion ein fehlertolerantes Sensorsystem aufgebaut werden. Der Ausfall eines Sensors kann dann zumindest teilweise durch die weiteren Sensoren kompensiert werden.Furthermore, by using a plurality of sensors for detecting the first and the at least second torque reaction, a fault-tolerant sensor system can be set up. The failure of a sensor can then be at least partially compensated by the other sensors.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, die in mindestens einem Lager gelagert ist, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Sensoranordnung zur Erfassung mindestens einer drehmomentabhängigen Momentenreaktion des mindestens einen Lagers in einem von der Momentenreaktion beeinflussten Verformungsbereich angeordnet ist und signalübertragend mit einer innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordneten Auswerteeinheit verbunden ist. Die Sensoranordnung kann beispielsweise mehrere Kraftmesssensoren zur Erfassung von Lagerreaktionskräften in verschiedenen Lagern einer Antriebswelle umfassen. Es ist aber auch möglich, dass die Sensoranordnung einen beziehungsweise mehrere Sensoren zur Erfassung einer Verformung eines starr mit mindestens einem der Lager verbundenen Gehäuses aufweist. Die verschiedenen Sensoren sind so an den Lagern der Antriebswelle beziehungsweise starr mit den Lagern der Antriebswelle verbundenen Bauteilen angeordnet, dass verschiedene Momentenreaktionen der Lager erfasst werden können. Es ist aber auch möglich, dass die Sensoranordnung einen einzigen Sensor zur Messung einer einzigen Momentenreaktion umfasst. Die Sensoren können beispielsweise an einer Außenseite eines Gehäuses angebracht sein, das starr mit mindestens einem der Lager der Antriebswelle verbunden ist.The invention also relates to a device for carrying out the method described above with a drive shaft of a motor vehicle, which is mounted in at least one bearing, wherein the drive shaft is rotatably connected to at least one torque converter means. According to the invention, it is provided that a sensor arrangement for detecting at least one torque-dependent torque reaction of the at least one bearing is arranged in a deformation region influenced by the torque reaction and is connected in signal-transmitting manner to an evaluation unit arranged within the motor vehicle. The sensor arrangement may, for example, a plurality of force measuring sensors for detecting bearing reaction forces in different bearings of a Drive shaft include. But it is also possible that the sensor arrangement comprises one or more sensors for detecting a deformation of a rigidly connected to at least one of the bearing housing. The various sensors are arranged on the bearings of the drive shaft or rigidly connected to the bearings of the drive shaft components that different torque reactions of the bearing can be detected. But it is also possible that the sensor arrangement comprises a single sensor for measuring a single moment reaction. The sensors may, for example, be mounted on an outer side of a housing which is rigidly connected to at least one of the bearings of the drive shaft.

Die verschiedenen Sensoren können mit der Auswerteeinheit beispielsweise über eine Kabelverbindung oder per Funk signalübertragend verbunden sein. Die Sensormesswerte können beispielsweise digital unter Verwendung bekannter Bus-Systeme wie CAN oder Profi-Bus übermittelt werden. Es ist aber insbesondere bei Kabelverbindungen auch möglich proportionale, pulsweitenmodulierte oder frequenzmodulierte Spannungs- oder Stromsignale zu übertragen. Die verschiedenen Übertragungsverfahren und die jeweilige Ausgestaltung der Sensoren und der Auswerteeinheit mit Mikrochips, Analog-Digital-Wandlern, Anti-Aliasing-Filtern, Stromversorgung und so weiter sind hinlänglich bekannt.The various sensors may be connected to the evaluation unit, for example via a cable connection or by radio signal transmitting. The sensor readings can be transmitted, for example, digitally using known bus systems such as CAN or professional bus. However, it is also possible in particular for cable connections to transmit proportional, pulse-width-modulated or frequency-modulated voltage or current signals. The various transmission methods and the respective design of the sensors and the evaluation unit with microchips, analog-to-digital converters, anti-aliasing filters, power supply and so on are well known.

Bei den Auswerteeinheiten kann es sich unter anderem um Getriebesteuergeräte, Motorsteuergeräte oder anderen in Kraftfahrzeugen eingesetzten Steuergeräten handeln. Es ist aber auch möglich, dass eine ausschließlich zur Ermittlung des Drehmoments ausgelegte Auswerteinheit vorgesehen wird. Zudem kann die Auswerteeinheit auch als Einheit in den Sensor integriert werden, so dass an einem digitalen oder elektrischen Ausgang einer Sensoreinheit das ermittelte Drehmoment bereitgestellt wird.Among other things, the evaluation units can be gearbox control units, engine control units or other control units used in motor vehicles. But it is also possible that an exclusively designed to determine the torque evaluation unit is provided. In addition, the evaluation unit can also be integrated as a unit in the sensor, so that the determined torque is provided at a digital or electrical output of a sensor unit.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung mindestens eine Lagermesseinrichtung aufweist und die mindestens eine Lagermesseinrichtung in dem mindestens einen Lager angeordnet ist. Auf diese Weise können in den Lagern der Antriebswelle auftretende Auflagerkräfte erfasst werden. Als Lagermesseinrichtung kommen beispielsweise an dem Lager angeordnete Drucksensoren in Frage. Es ist aber auch möglich die auf das Lager wirkenden Kräfte mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen, piezoelektrischen Kraftsensoren, kapazitiven Kraftsensoren, induktiven Kraftsensoren oder optischen Kraftsensoren messtechnisch zu erfassen.In an advantageous embodiment of the inventive concept it is provided that the sensor arrangement has at least one bearing measuring device and the at least one bearing measuring device is arranged in the at least one bearing. In this way, occurring in the bearings of the drive shaft bearing forces can be detected. As a bearing measuring device, for example, arranged on the bearing pressure sensors in question. However, it is also possible to measure the forces acting on the bearing with the aid of strain gauges, piezoelectric force sensors, capacitive force sensors, inductive force sensors or optical force sensors.

Um die Anordnung der Sensoren zu vereinfachen und auch eine nachträgliche Anbringung zu ermöglichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Sensoranordnung mindestens eine Bauteilmesseinrichtung aufweist und die mindestens eine Bauteilmesseinrichtung an einem starr mit dem mindestens einen Lager verbundenen Bauteil angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Messeinrichtung um einen Dehnungsmessstreifen handeln, der eine drehmomentbedingte Verformung eines Gehäuseteils erfasst.In order to simplify the arrangement of the sensors and also to enable a subsequent attachment, it is advantageously provided that the sensor arrangement has at least one component measuring device and the at least one component measuring device is arranged on a component rigidly connected to the at least one bearing. For example, the second measuring device may be a strain gauge which detects a deformation of a housing part caused by a torque.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mindestens eine Bauteilesseinrichtung an einer Außenseite eines Doppelkupplungsgetriebegehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise können sehr einfach und kostengünstig die an der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmomente bestimmt werden.According to the invention it is provided that the at least one component device is arranged on an outer side of a dual-clutch transmission housing. In this way, the torque applied to the input shaft and the output shaft of the dual-clutch transmission can be determined very easily and inexpensively.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensoranordnung Dehnungsmessstreifen aufweist. Dehnungsmessstreifen sind kostengünstig in einer Vielzahl von Varianten beispielsweise auch als piezoresistive Halbleitermodule erhältlich. Es ist aber auch möglich und für viele Anwendungen zweckmäßig, die Momentenreaktionen mit Hilfe anderer Messprinzipien beziehungsweise Sensoren zu erfassen.Advantageously, the invention provides that the sensor arrangement has strain gauges. Strain gauges are available inexpensively in a variety of variants, for example, as piezoresistive semiconductor modules. But it is also possible and useful for many applications to capture the moment reactions using other measuring principles or sensors.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Details of the invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung eines Doppelkupplungsgetriebes, 1 a schematic representation of a dual clutch transmission,

2 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Dehnungsmessstreifen an einem Doppelkupplungsgetriebegehäuse. 2 a schematic representation of an arrangement of strain gauges on a dual clutch transmission housing.

In 1 ist schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe 1 mit einer als Hohlwelle ausgestalteten ersten Eingangswelle 2, einer durch die erste Eingangswelle verlaufende zweite Eingangswelle 3 und einer Ausgangswelle 4 dargestellt. Ein Drehmoment wird über eine mit einem Verbrennungsmotor verbundenen synchronisierten Doppelkupplung 5 in Abhängigkeit einer Kupplungsstellung entweder über die erste Eingangswelle 2 und ein erstes Getriebe 6 auf die Ausgangswelle 4 oder über die zweite Eingangswelle 2 und ein zweites Getriebe 7 auf die Ausgangswelle 4 übertragen.In 1 is schematically a dual-clutch transmission 1 with a first input shaft designed as a hollow shaft 2 a second input shaft extending through the first input shaft 3 and an output shaft 4 shown. A torque is transmitted via a synchronized dual clutch connected to an internal combustion engine 5 depending on a coupling position either via the first input shaft 2 and a first transmission 6 on the output shaft 4 or via the second input shaft 2 and a second gear 7 on the output shaft 4 transfer.

Während eines Schaltvorgangs liegt ein Teil des von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments kurzzeitig sowohl an der ersten Eingangswelle 2 als auch an der zweiten Eingangswelle 3 an. Die erste Eingangswelle 2 ist in einem ersten Lager 8 und die zweite Eingangswelle 3 in einem zweiten Lager 9 gelagert. Die Ausgangswelle 4 ist in einem dritten Lager 10 und in einem vierten Lager 11 gelagert. Die an der ersten Eingangswelle 2, der zweiten Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 4 anliegenden Drehmomente erzeugen in den Lagern Momentenreaktionen, die proportional zu den anliegenden Drehmomenten sind. Durch Erfassung dieser Momentenreaktionen in den Lagern kann mit Hilfe eines auf einem Steuergerät hinterlegten mathematischen Modells das an der ersten Eingangswelle 2, der zweiten Eingangswelle 3 und/oder der Ausgangswelle 4 anliegende Drehmoment bestimmt werden.During a shift, part of the torque provided by the engine is momentarily applied to both the first input shaft 2 as well as on the second input shaft 3 at. The first input shaft 2 is in a first camp 8th and the second input shaft 3 in a second camp 9 stored. The output shaft 4 is in a third camp 10 and in a fourth camp 11 stored. The at the first input shaft 2 , the second input shaft 3 and the output shaft 4 applied torques generate moment reactions in the bearings, which are proportional to the applied torques. By detecting these momentary reactions in the bearings, the mathematical model stored on a control unit can be used on the first input shaft 2 , the second input shaft 3 and / or the output shaft 4 applied torque can be determined.

In 2 ist schematisch ein Ausschnitt einer Außenansicht eines Gehäuses eines Doppelkupplungsgetriebes 1 dargestellt. Zur Verdeutlichung sind das erste Lager 8 der ersten Eingangswelle 2 und das dritte Lager 10 der Ausgangswelle 4 angedeutet. Die an der ersten Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 4 anliegenden Drehmomente erzeugen eine Verformung des Getriebegehäuses 12. Diese Verformung ist proportional zu den an der ersten Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 4 anliegenden Drehmomente. Zur Erfassung dieser Verformung des Getriebegehäuses 12 ist auf dem Getriebegehäuse 12 eine Sensoranordnung 13 bestehend aus einem ersten Dehnungsmessstreifen 14 und einem zweiten Dehnungsmessstreifen 15 angeordnet. Der erste Dehnungsmessstreifen 14 und der zweite Dehnungsmessstreifen 15 sind in einem Winkel so zueinander angeordnet, dass eine Kompensation von auf die von den Dehnungsmessstreifen erfassten Messsignale wirkenden Störeinflüsse durch ein auf einem Steuergerät hinterlegtes mathematisches Modell möglich ist. Da die Dehnungsmessstreifen an einem nicht rotierenden Bauteil des Doppelkupplungsgetriebes 1 angeordnet sind, ist eine Signalübertragung von den Dehnungsmessstreifen zu einem Steuergerät oder einer anderen Auswerteeinheit einfach und kostengünstig möglich. Die zur Erfassung der Momentenreaktion eingesetzten Dehnungsmessstreifen sind kostengünstig und in einer Vielzahl von Varianten handelsüblich erhältlich.In 2 is a schematic section of an external view of a housing of a dual clutch transmission 1 shown. For clarity, the first camp 8th the first input shaft 2 and the third camp 10 the output shaft 4 indicated. The at the first input shaft 2 and the output shaft 4 applied torques generate a deformation of the gear housing 12 , This deformation is proportional to that at the first input shaft 2 and the output shaft 4 applied torques. To detect this deformation of the gear housing 12 is on the gearbox 12 a sensor arrangement 13 consisting of a first strain gauge 14 and a second strain gauge 15 arranged. The first strain gauge 14 and the second strain gauge 15 are arranged at an angle to one another such that a compensation of disturbing influences acting on the measurement signals detected by the strain gauges by a mathematical model deposited on a control unit is possible. Since the strain gauges on a non-rotating component of the dual-clutch transmission 1 are arranged, a signal transmission from the strain gauges to a controller or other evaluation easily and inexpensively possible. The strain gauges used to detect the moment reaction are inexpensive and commercially available in a variety of variants.

Da für die Ermittlung des Drehmoments, bzw. der einzelnen Drehmomente in dem Doppelkupplungsgetriebe 1 keine näheren Kenntnisse oder Annahmen über die zu Grunde liegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten erforderlich sind und lediglich ein aussagekräftiger Zusammenhang zwischen dem verursachenden Drehmoment und der gemessenen Momentenreaktion bestehen muss, kann die Momentenreaktion an nahezu jeder beliebigen Stelle in oder an dem Doppelkupplungsgetriebe 1 erfasst und gemessen werden, sofern das betreffende Bauteil, bzw. der relevante Bereich starr mit mindestens einem Lager 8, 9, 10 oder 11 verbunden ist, das die Antriebswelle 2, 3, 4 mit dem Drehmoment aufnimmt. Die Sensoranordnung 13, bzw. mindestens einer der Dehnungsmessstreifen 14, 15 können demzufolge unmittelbar an den Lagern 8, 9, 10 oder 11 oder aber beabstandet zu diesen Lagern 8, 9, 10 oder 11 an einer geeigneten Stelle an einer Innenseite oder an einer Außenseite des Getriebegehäuses 12 des Doppelkupplungsgetriebes 1 angeordnet werden. Eine Anordnung an der Außenseite des Getriebegehäuses 12 ist auch deshalb vorteilhaft, weil die Anbringung der Sensoranordnung 13 nachträglich und ohne Eingriff in das Doppelkupplungsgetriebe 1 erfolgen kann.As for the determination of the torque, or the individual torques in the dual-clutch transmission 1 No closer knowledge or assumptions about the underlying physical laws are required and only a meaningful relationship between the causative torque and the measured torque response must exist, the torque reaction at almost any point in or on the dual-clutch transmission 1 be detected and measured, provided that the component in question, or the relevant area rigid with at least one bearing 8th . 9 . 10 or 11 connected to the drive shaft 2 . 3 . 4 with the torque absorbs. The sensor arrangement 13 , or at least one of the strain gauges 14 . 15 can therefore directly at the camps 8th . 9 . 10 or 11 or spaced from these camps 8th . 9 . 10 or 11 at a suitable location on an inside or outside of the transmission housing 12 of the dual-clutch transmission 1 to be ordered. An arrangement on the outside of the gearbox 12 is also advantageous because the attachment of the sensor assembly 13 subsequently and without intervention in the dual-clutch transmission 1 can be done.

Claims

Method for determining a torque which acts on a drive shaft of a motor vehicle mounted in at least one bearing, wherein the drive shaft is non-rotatably connected to at least one torque converter device, characterized in that a torque-dependent first torque reaction of the at least one bearing ( 8th . 9 . 10 . 11 ) is detected and based on the detected first torque reaction, the torque generating the first torque reaction is determined.

A method according to claim 1, characterized in that starting from the detected first torque reaction, at least one further torque is determined, which acts on at least one further drive shaft, wherein the at least one further drive shaft is in operative connection with the at least one torque converter device.

Method according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the torque converter device is a double-clutch transmission ( 1 ).

A method according to claim 3, characterized in that starting from the detected first torque reaction on a first input shaft ( 2 ) of the dual-clutch transmission ( 1 ) acting torque is determined.

A method according to claim 3 or claim 4, characterized in that starting from the detected first torque reaction on an output shaft ( 4 ) of the dual-clutch transmission ( 1 ) acting torque is determined.

Method according to one of Claims 3 to 5, characterized in that, based on the detected first torque reaction, a signal is transmitted to the first input shaft ( 2 ) acting torque and on a second input shaft ( 3 ) torque to be determined during a coupling operation.

A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the torque generating the first torque reaction by means of a semi-physical or empirical model is determined on the basis of previously determined model parameters.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining the torque generating the first torque reaction, a dynamic relationship of the first torque reaction with the voltage applied to the drive shaft torque is taken into account.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one torque-dependent second torque reaction is detected and, based on the detected first torque reaction and the at least one second torque reaction, the torque generating the first torque reaction and the at least one second torque reaction is determined.

Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 9 with a drive shaft of a motor vehicle, which is mounted in at least one bearing, wherein the drive shaft with at least one torque converter means is rotatably connected, characterized in that a sensor arrangement ( 13 ) for detecting at least one torque-dependent torque reaction of the at least one bearing ( 8th . 9 . 10 . 11 ) is arranged in a deformation region influenced by the moment reaction and is connected in a signal-transmitting manner to an evaluation unit arranged within the motor vehicle.

Device according to claim 6, characterized in that the sensor arrangement ( 13 ) has at least one bearing measuring device and the at least one bearing measuring device in the at least one bearing ( 8th . 9 . 10 . 11 ) is arranged.

Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the sensor arrangement ( 13 ) has at least one component measuring device and the at least one component measuring device at a rigid with the at least one bearing ( 8th . 9 . 10 . 11 ) Connected component is arranged.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the at least one component measuring device on an outer side of a dual-clutch transmission housing ( 12 ) is arranged.

Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the sensor arrangement ( 13 ) Strain gages ( 14 . 15 ) having.