DE102011011921B4 - Method for monitoring a clutch and transmission - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung (15) eines Triebstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (5), wobei der Kupplung (15) eine Motorausgangswelle (13) vorgeschaltet und eine Getriebeeingangswelle (23) eines Getriebes (1) des Triebstrangs (3) nachgeschaltet ist, mit den Schritten:- Offenhalten der Kupplung (15),- Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle (23) des Getriebes (1) kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgröße ((ω'Beschleunigen, ω'Verzögern),- Auslegen oder Ausgelegthalten eines Gangs des Getriebes (1),- zweifaches Ermitteln der Drehbeschleunigungsgröße ((ω'Beschleunigen, ω'Verzögern) für eine positive und für eine negative Drehzahldifferenz zwischen der Motorausgangswelle (13) und der Getriebeeingangswelle (23),- Ermitteln eines Kupplungsschleppmoments (47,49) in Abhängigkeit der zweifach ermittelten Drehbeschleunigungsgröße ((ω'Beschleunigen, ω'Verzögern) mittels der Formel:MKupplung=JEingangswelle*(|ω'Verzögern|+|ω'Beschleunigen|)/2,wobei MKupplungdas Kupplungsschleppmoment,JEingangswelleein Massenträgheitsmoment der Getriebeeingangswelle (23),ω'Verzögerneine ermittelte oder ermittelbare Drehbeschleunigung der Getriebeeingangswelle (23) bei einer negativen Drehzahldifferenz zwischen der Motorausgangswelle (13) und der Getriebeeingangswelle (23) undω'Beschleunigeneine ermittelte oder ermittelbare Drehbeschleunigung der Getriebeeingangswelle (23) bei einer positiven Drehzahldifferenz zwischen der Motorausgangswelle (13) und der Getriebeeingangswelle (23) sind, gekennzeichnet durch:- Ermitteln einer Temperatur des Getriebes (1),- Ermitteln des Kupplungsschleppmoments (47,49) zusätzlich in Abhängigkeit der Temperatur.Method for monitoring a clutch, in particular a powershift clutch (15) of a drive train (3) of a motor vehicle (5), the clutch (15) being preceded by an engine output shaft (13) and a transmission input shaft (23) of a transmission (1) of the drive train (3) ) is connected downstream, with the following steps: - keeping the clutch (15) open, - determining a rotational acceleration variable ((ω'accelerate, ω'deceleration), - disengaging or disengaging a gear of the transmission (1), - double determination of the angular acceleration variable ((ω'accelerate, ω'deceleration) for a positive and for a negative speed difference between the engine output shaft (13) and the transmission input shaft (23), - determination of a clutch drag torque (47,49 ) as a function of the twice determined angular acceleration variable ((ω'accelerate, ω'deceleration) using the formula: M coupling = Jinput shaft * (| ω'deceleration n | + | ω'accelerate |) / 2, where M clutch is the clutch drag torque, J input shaft is a mass moment of inertia of the transmission input shaft (23), ω 'decelerates a determined or determinable rotational acceleration of the transmission input shaft (23) with a negative speed difference between the engine output shaft (13) and the 23) and ω 'accelerate an ascertained or ascertainable angular acceleration of the transmission input shaft (23) at a positive speed difference between the engine output shaft (13) and the transmission input shaft (23), characterized by: - determining a temperature of the transmission (1), - determining the clutch drag torque ( 47.49) additionally depending on the temperature.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung, eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kupplung eine Motorausgangswelle vorgeschaltet und eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes des Triebstrangs nachgeschaltet ist sowie ein verfahrensgemäßes Getriebe.The invention relates to a method for monitoring a clutch, in particular a powershift clutch, of a drive train of a motor vehicle, the clutch being preceded by an engine output shaft and a transmission input shaft of a transmission of the drive train as well as a transmission according to the method.
Die
Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung, eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Dabei kann beispielsweise ein Eingriffspunkt der Lastschaltkupplung mit Hilfe eines Drehzahlgradienten der Getriebeeingangswelle ermittelt werden. Es ist bekannt, die Lastschaltkupplung einzurücken und dabei ein Drehzahlverhalten der Getriebeeingangswelle zu beobachten, um daraus auf den Tastpunkt der Lastschaltkupplung zu schließen. Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung, eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere einen Zustand der Kupplung zu kennzeichnen.The object of the invention is to enable improved monitoring of a clutch, in particular a power shift clutch, of a drive train of a motor vehicle, in particular to identify a state of the clutch.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung, eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kupplung eine Motorausgangswelle vorgeschaltet und eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes des Triebstrangs nachgeschaltet ist, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Es sind ein Offenhalten der Lastschaltkupplung, ein Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle des Getriebes kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgröße, ein Auslegen oder Ausgelegthalten eines Gangs des Getriebes, dabei zweifaches Ermitteln der Drehbeschleunigungsgröße für eine positive und für eine negative Drehzahldifferenz zwischen der Motorausgangswelle und der Getriebeeingangswelle und ein Ermitteln eines Kupplungsschleppmoments in Abhängigkeit der zweifach ermittelten Drehbeschleunigungsgröße vorgesehen. Gegebenenfalls können/kann das Auslegen und/oder das Ausgelegthalten mehrfach erfolgen, wobei dabei jeweils die Drehbeschleunigungsgröße für die jeweilige Drehzahldifferenz ermittelt wird. Gegebenenfalls kann zum zweifachen Ermitteln die Drehzahldifferenz auch während des Ermittelns geändert werden. Vorteilhaft kann das Kupplungsschleppmoment zum Kennzeichnen eines Zustands der Kupplung ermittelt werden. Grundsätzlich ist eine Kenntnis des Kupplungsschleppmoments vorteilhaft, da, insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, ein Kupplungsschleppmoment stets mit einer Verlustleistung und damit auch mit einer thermischen Belastung der Kupplung einhergeht. Vorteilhaft kann das Kupplungsschleppmoment für weitere Regelungs- und/oder Steuerungsvorgänge als Einflussgröße, beispielsweise Störgröße, verwendet werden. Dies kann beispielsweise zum Ermitteln eines Kraftaufwandes bei einem Synchronisieren von Gängen des Getriebes, beispielsweise in Form eines Lastkollektivs für einen Getriebeaktor und/oder eine Synchronisiereinrichtung des Getriebes erfolgen. Vorteilhaft können, falls das Kupplungsschleppmoment unerwünscht große Werte annimmt, Gegenmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise zum Verhindern eines zu hohen Energieeintrags in die Kupplung und damit einhergehend auch eines Verschleißes der Lastschaltkupplung. Grundsätzlich kann dadurch vorteilhaft ein Wirkungsgrad der Kupplung und/oder des nachgeschalteten Getriebes sowie ein Komfortverhalten der Kupplung und des Getriebes verbessert werden.The object is achieved in a method for monitoring a clutch, in particular a power shift clutch, of a drive train of a motor vehicle, the clutch being preceded by an engine output shaft and a transmission input shaft of a transmission of the drive train being connected by the characterizing features of
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ein Ermitteln der Drehbeschleunigungsgröße mittels einer der Getriebeeingangswelle zugeordneten Sensorvorrichtung vorgesehen. Vorteilhaft kann mittels der Sensorvorrichtung die Drehbeschleunigungsgröße ermittelt werden. Dazu kann die Sensorvorrichtung beispielsweise einen Drehratensensor und diesem nachgeschaltet ein Differenzierglied zum Ermitteln eines Drehzahlgradienten aufweisen. Die Drehbeschleunigungsgröße kann einen Drehzahlgradient der Getriebeeingangswelle aufweisen. Bei der Kupplung kann es sich um eine trocken oder nass laufende Reibungskupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung, handeln.In a preferred exemplary embodiment of the method, the rotational acceleration variable is determined by means of a sensor device assigned to the transmission input shaft. The rotational acceleration variable can advantageously be determined by means of the sensor device. For this purpose, the sensor device can, for example, have a rotation rate sensor and, downstream of this, a differentiating element for determining a speed gradient. The angular acceleration variable can have a speed gradient of the transmission input shaft. The clutch can be a dry or wet running friction clutch, for example a multi-disc clutch.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ein Ermitteln der Drehbeschleunigungsgröße als Winkelbeschleunigung vorgesehen. Vorteilhaft kann in Kenntnis der Winkelbeschleunigung für die positive Drehzahldifferenz und für die negative Drehzahldifferenz das Kupplungsschleppmoment ermittelt werden. Unter einer positiven Drehzahldifferenz kann beispielsweise verstanden werden, dass die Motorausgangswelle schneller dreht als die Getriebeeingangswelle. Entsprechend kann unter einer negativen Drehzahldifferenz verstanden werden, dass die Motorausgangswelle langsamer dreht als die Getriebeeingangswelle.In a further preferred exemplary embodiment of the method, the rotational acceleration variable is determined as an angular acceleration. With knowledge of the angular acceleration, the clutch drag torque can advantageously be determined for the positive speed difference and for the negative speed difference. A positive speed difference can be understood, for example, to mean that the engine output shaft rotates faster than the transmission input shaft. Correspondingly, a negative speed difference can be understood to mean that the engine output shaft rotates more slowly than the transmission input shaft.
Erfindungsgemäß ist ein Ermitteln des Kupplungsschleppmoments mittels der Formel:
- MKupplung das Kupplungsschleppmoment,
- JEingangswelle ein Massenträgheitsmoment der Getriebeeingangswelle,
- ω'Verzögern die Winkelbeschleunigung bei der negativen Drehzahldifferenz und
- ω'Beschleunigen die Winkelbeschleunigung bei der positiven Drehzahldifferenz sind,
- M clutch is the clutch drag torque,
- J input shaft a mass moment of inertia of the transmission input shaft,
- ω ' Decelerate the angular acceleration with the negative speed difference and
- ω ' Accelerate are the angular acceleration at the positive speed difference,
Erfindungsgemäß sind ein Ermitteln einer Temperatur des Getriebes und ein Ermitteln des Kupplungsschleppmoments zusätzlich in Abhängigkeit der Temperatur vorgesehen. Vorteilhaft können Temperatureinflüsse auf das Getriebe kompensiert werden. Dabei ist es beispielsweise möglich, zusätzlich ein Temperaturmodell des Getriebes einzusetzen. Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, das Verfahren nur innerhalb bestimmter, vorgegebener Temperaturbänder, beispielsweise falls eine Betriebstemperatur erreicht ist, anzuwenden.According to the invention, determining a temperature of the transmission and determining the clutch drag torque are additionally provided as a function of the temperature. Temperature influences on the transmission can advantageously be compensated. It is possible, for example, to also use a temperature model of the transmission. Alternatively and / or in addition, it is possible to use the method only within certain, predetermined temperature bands, for example if an operating temperature has been reached.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ein Ermitteln des Kupplungsschleppmoments während einer Neutralphase des Getriebes vorgesehen. Vorteilhaft kann während der Neutralphase des Getriebes die Getriebeeingangswelle bei offen gehaltener Kupplung frei laufen, so dass vorteilhaft der Drehzahlgradient einen Aufschluss beziehungsweise eine Berechnung des Kupplungsschleppmoments ermöglicht.In a further preferred exemplary embodiment of the method, the clutch drag torque is determined during a neutral phase of the transmission. During the neutral phase of the transmission, the transmission input shaft can advantageously run freely when the clutch is held open, so that the speed gradient advantageously enables an indication or calculation of the clutch drag torque.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ein mehrfaches Durchführen des Verfahrens für verschiedene Gangwechsel des Getriebes in unterschiedliche Richtungen vorgesehen. Es kann beispielsweise ein Gangwechsel von einem ersten Gang in eine Neutralstellung in einen dritten Gang und rückwärts von einem dritten Gang in eine Neutralstellung in einen ersten Gang vorgesehen sein. Vorteilhaft können dadurch weitere Einflüsse, beispielsweise von der Synchronisiervorrichtung des Getriebes herrührend, herausgemittelt werden.In a further preferred exemplary embodiment of the method, multiple implementation of the method for different gear changes of the transmission in different directions is provided. For example, a gear change from a first gear into a neutral position into a third gear and backwards from a third gear into a neutral position into a first gear can be provided. In this way, further influences, for example originating from the synchronization device of the transmission, can advantageously be averaged out.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind ein Vorgeben eines Schwellwerts für das Kupplungsschleppmoment und ein Anzeigen der Lastschaltkupplung, falls das ermittelte Kupplungsschleppmoment den Schwellwert überschreitet, vorgesehen. Vorteilhaft kann das Überwachen des Kupplungsschleppmoments in eine sogenannte On-Board-Diagnose aufgenommen werden, wobei fehlerhafte Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere des Triebstrangs, einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angezeigt werden, beispielsweise durch Aufleuchten einer Warnlampe, durch Empfehlung eines Aufsuchens einer Werkstatt und/oder Ähnliches. Alternativ und/oder zusätzlich ist es auch möglich, das Getriebe lediglich durch einen Eintrag in einen Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs anzuzeigen.In a further preferred exemplary embodiment of the method, a threshold value for the clutch drag torque is specified and the powershift clutch is displayed if the clutch drag torque determined exceeds the threshold value. The monitoring of the clutch drag torque can advantageously be included in what is known as an on-board diagnosis, with faulty components of the vehicle, in particular the drive train, being indicated to a driver of the motor vehicle, for example by lighting up a warning lamp, by recommending a visit to a workshop and / or similar. Alternatively and / or in addition, it is also possible to display the transmission simply by making an entry in a fault memory of the motor vehicle.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Getriebe ein Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes ist. Vorteilhaft kann das Verfahren auch bei Doppelkupplungsgetrieben angewendet werden, wobei dieses für jedes Teilgetriebe, dem jeweils eine eigene Kupplung vorgeschaltet ist, separat durchgeführt werden kann. Dies kann beispielsweise während Gangwechseln, Freilaufphasen und/oder während einer lastfreien Phase des jeweiligen Teilgetriebes erfolgen.In a further preferred exemplary embodiment of the method, it is provided that the transmission is a sub-transmission of a double clutch transmission. The method can advantageously also be used in dual clutch transmissions, it being possible for this to be carried out separately for each partial transmission, which is preceded by its own clutch. This can take place, for example, during gear changes, freewheeling phases and / or during a load-free phase of the respective sub-transmission.
Die Aufgabe ist ferner mit einem Getriebe, insbesondere einem Doppelkupplungsgetriebe, eingerichtet zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens, gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is also achieved with a transmission, in particular a dual clutch transmission, set up to carry out a method described above. The advantages described above result.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which an exemplary embodiment is described in detail with reference to the drawing. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Die einzige beiliegende Figur zeigt ein Momentenflussschema eines Doppelkupplungsgetriebes eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs.The only attached figure shows a torque flow diagram of a double clutch transmission of a drive train of a motor vehicle.
Der ersten Teilkupplung
Den Teilgetrieben
Zwischen die Lastschaltkupplung
An der Motorausgangswelle
Die Getriebeeingangswelle
Beim Einlegen beziehungsweise Auslegen eines Ganges beziehungsweise einer Fahrstufe wirkt auf die Innenwelle
Mittels der Bezugszeichen i1 und i2 sind in
Außerdem wird die Getriebeeingangswelle
Bei geöffneter Lastschaltkupplung
Im Folgenden wird beispielhaft anhand der ersten Teilkupplung
JEingangswelle1 ein Trägheitsmoment der Innenwelle
J input shaft1 a moment of inertia of the inner shaft
Das erste Planschmoment
Für den Fall einer negativen Drehzahldifferenz, also falls die Drehzahl der Motorausgangswelle
Vorteilhaft können beide Gradienten beziehungsweise Drehbeschleunigungen miteinander verglichen werden, so dass sich das erste Kupplungsschleppmoment
Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Temperatureinfluss berücksichtigt werden. Grundsätzlich gehen in eine Berechnung des Summenmoments M1_Summe Reib- und Verlustmomente ein, beispielsweise durch eine Viskosität von Schmierölen und Fetten. Vorteilhaft können diese Einflüsse mittels des Temperaturmodells berücksichtigt werden.Alternatively and / or additionally, a temperature influence can be taken into account. In principle, a calculation of the sum torque M 1_Summe includes frictional and loss torques , for example due to the viscosity of lubricating oils and greases. These influences can advantageously be taken into account by means of the temperature model.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, das Verfahren mehrfach anzuwenden, also Winkelbeschleunigungen aus nacheinander auftretenden Vorwahlschaltungen und/oder unterschiedlicher Richtungen zu verwenden, beispielsweise eines Schaltvorgangs des ersten Teilgetriebes
Die Berücksichtigung der Temperatur des Getriebes
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, die Synchronisationsmomente
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, eine Fahrstrategie und/oder eine Steuer- und/oder Regelstrategie des Getriebes
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, maximal zulässige Kupplungsschleppmomente
Alternativ und/oder zusätzlich können dann gegebenenfalls ohne Vorwahlschaltung in eine andere Richtung Maßnahmen ergriffen werden.As an alternative and / or in addition, measures can then be taken in a different direction without a preselection switch.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren angegeben, das es ermöglicht, das erste Kupplungsschleppmoment
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Getriebetransmission
- 33
- TriebstrangDrive train
- 55
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 77th
- erstes Teilgetriebefirst partial transmission
- 99
- zweites Teilgetriebesecond partial transmission
- 1111
- AntriebsquelleDrive source
- 1313
- MotorausgangswelleEngine output shaft
- 1515th
- LastschaltkupplungPowershift clutch
- 1717th
- erste Teilkupplungfirst partial coupling
- 1919th
- zweite Teilkupplungsecond partial coupling
- 2121st
- GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
- 2323
- GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
- 2525th
- InnenwelleInner shaft
- 2727
- AußenwelleOuter shaft
- 2929
- MotormomentEngine torque
- 3131
- AbtriebsmomentOutput torque
- 3333
- Gehäuselager AußenwelleHousing bearing outer shaft
- 3434
- Zwischenlager Außenwelle gegen InnenwelleIntermediate bearing outer shaft against inner shaft
- 3535
- inneres Lagermomentinternal bearing moment
- 3737
- äußeres Lagermomentexternal bearing moment
- 3939
- Synchronisationsmoment InnenwelleInternal shaft synchronization torque
- 4141
- Synchronisationsmoment AußenwelleSynchronization torque outer shaft
- 4343
- Planschmoment InnenwelleTransverse torque inner shaft
- 4545
- Planschmoment AußenwelleTransverse torque outer shaft
- 4747
- Schleppmoment der ersten TeilkupplungDrag torque of the first partial clutch
- 4949
- Schleppmoment der zweiten TeilkupplungDrag torque of the second partial clutch
- 5151
- Gehäuselager InnenwelleInner shaft housing bearing
- 5353
- äußeres Lagermomentexternal bearing moment
- 5555
- SensorvorrichtungSensor device
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