DE102011079830A1 - Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben, denen Wellen zugeordnet sind, die als aktive/inaktive Wellen bei geschlossener/geöffneter Teilkupplung und eingelegtem/ausgelegtem Gang ein/kein Drehmoment übertragen, dessen Größe und Richtung von dem jeweils eingelegten Gang abhängt, wobei gerade Gänge einer geraden Welle und ungerade Gänge einer ungeraden Welle zugeordnet sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei einem eingelegten ungeraden/geraden Gang, also bei aktiver ungerader/gerader Welle, zunächst auch auf der inaktiven geraden/ungeraden Welle ein Gang eingelegt wird, um eine kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu verändern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben, denen Wellen zugeordnet sind, die als aktive/inaktive Wellen bei geschlossener/geöffneter Teilkupplung und eingelegtem/ausgelegtem Gang ein/kein Drehmoment übertragen, dessen Größe und Richtung von dem jeweils eingelegten Gang abhängt, wobei gerade Gänge einer geraden Welle und ungerade Gänge einer ungeraden Welle zugeordnet sind.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 09 662 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben bekannt, wobei ein dem einen Teilgetriebe zugeordneter Vorwärtsgang und ein dem anderen Teilgetriebe zugeordneter Rückwärtsgang permanent eingelegt gehalten werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, unerwünschte Rupfschwingungen im Betrieb eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes zu vermeiden.
  • Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben, denen Wellen zugeordnet sind, die als aktive/inaktive Wellen bei geschlossener/geöffneter Teilkupplung und eingelegtem/ausgelegtem Gang ein/kein Drehmoment übertragen, dessen Größe und Richtung von dem jeweils eingelegten Gang abhängt, wobei gerade Gänge einer geraden Welle und ungerade Gänge einer ungeraden Welle zugeordnet sind, dadurch gelöst, dass bei einem eingelegten ungeraden/geraden Gang, also bei aktiver ungerader/gerader Welle, zunächst auch auf der inaktiven geraden/ungeraden Welle ein Gang eingelegt wird, um eine kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu verändern. Die Frequenz, bei der ein unerwünschtes Rupfen auftritt, ist unter anderem davon abhängig, ob und welche Gänge eingelegt sind. Bei geometrischen Fehlern kann die kritische Resonanzschlupfdrehzahl aus der Anregungsfrequenz bestimmt werden. Mit diesem Wissen wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung die Ansteuerungsstrategie optimiert.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb/oberhalb der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl stets ohne eine Neutralvorwahl gefahren wird. Ohne Neutralvorwahl ist auf der geraden und auf der ungeraden Welle jeweils ein Gang eingelegt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb/unterhalb der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl der Gang auf der inaktiven Welle ausgelegt wird. Der Gang auf der aktiven Welle bleibt eingelegt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Loskriechen in einem ersten Gang, also bei aktiver ungerader Welle, zunächst auch auf der geraden Welle ein Gang eingelegt wird, um die kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu reduzieren. Durch die größere bewegte Masse verringert sich die Resonanzschlupfdrehzahl.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Loskriechen im ersten Gang zunächst auf der geraden Welle ein zweiter Gang oder ein Rückwärtsgang eingelegt wird, um eine kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu reduzieren. Alternativ kann auch ein vierter Gang eingelegt werden. Beim Loskriechen im ersten Gang hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch das Einlegen des zweiten Gangs oder des Rückwärtsgangs als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der zunächst auf der geraden/ungeraden Welle eingelegte Gang vor Erreichen der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl ausgelegt wird. Dadurch erhöht sich die kritische Resonanzschlupfdrehzahl.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der zunächst auf der geraden/ungeraden Welle eingelegte Gang etwa fünfzig bis hundert Umdrehungen vor Erreichen der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl ausgelegt wird. Dadurch wird ein ausreichender Sicherheitsabstand geschaffen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zieldrehzahl verändert wird, um Bereiche mit kritischer Resonanzschlupfdrehzahl zu vermeiden. Bei der Zieldrehzahl für den Kriechalgorithmus bezieht man sich dabei zum Beispiel aufeine Getriebeeingangsdrehzahl. Alternativ kann sich die Zieldrehzahl auch auf eine Getriebeausgangsdrehzahl beziehungsweise eine auf eine Drehzahl umgerechnete Fahrzeuggeschwindigkeit beziehen
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die kritische Resonanzschlupfdrehzahl in einer Software hinterlegt und verwendet wird, um eine Grenzdrehzahl zu ermitteln. Die Grenzdrehzahl weist vorzugsweise einen Sicherheitsabstand zu der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl auf.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zieldrehzahl mindestens auf den Wert der Grenzdrehzahl angehoben wird. Grundsätzlich ist auch eine Erniedrigung der Zieldrehzahl denkbar, wenn zum Beispiel eine zweite Grenzdrehzahl errechnet wird. Die zweite Grenzdrehzahl ist dann kleiner als die kritische Resonanzschlupfdrehzahl.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
  • 1 eine Übersicht über kritische Drehzahlbereiche an Hand eines kartesischen Koordinatendiagramms und
  • 2 die Anpassung einer Zieldrehzahl beim Kriechen zur Vermeidung von Resonanzen an Hand eines weiteren kartesischen Koordinatendiagramms.
  • Bei Doppelkupplungssystemen mit trockener oder nasser Kupplung kommt es immer wieder zu Schwingungen an der Getriebeeingangsseite. Ursache hierfür ist ein unerwünschtes Kupplungsrupfen. Dieses Rupfen findet vorzugsweise in der ersten Eigenfrequenz des Triebstrangs bei offener Kupplung statt und liegt zum Beispiel in einem Bereich zwischen drei und zwanzig Hertz. Durch das Rupfen werden Rupfschwingungen verursacht, die durch einen Fahrer wahrnehmbar sind und den Fahrkomfort mindern. Durch die Erfindung werden verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen, um das Auftreten von unerwünschten Rupfschwingungen weitestgehend zu vermeiden.
  • Die Frequenz, bei der das Kupplungsrupfen auftritt, ist unter anderem davon abhängig, ob beziehungsweise welche Gänge in dem Doppelkupplungsgetriebe eingelegt sind. Dabei sind in dem Doppelkupplungsgetriebe die ungeraden Gänge 1, 3, 5 einer Welle zugeordnet, die als ungerade Welle bezeichnet wird. Die geraden Gänge 2, 4 und 6 sind einer weiteren Welle zugeordnet, die auch als gerade Welle bezeichnet wird. Die Welle, auf der gerade ein Drehmoment übertragen wird, wird auch als aktive Welle bezeichnet. Analog wird die Welle ohne Drehmomentübertragung als inaktive Welle bezeichnet.
  • Ist beispielsweise der erste Gang eingelegt (ungerade, aktive Welle) und der zweite Gang ausgelegt (gerade, inaktive Welle), so liegt die Rupffrequenz etwa bei sieben Hertz. Ist beispielsweise der erste Gang ausgelegt (ungerade, inaktive Welle) und der zweite Gang eingelegt (gerade, aktive Welle), liegt die Rupffrequenz bei etwa dreizehn Hertz. Sind beide Gänge eingelegt, das heißt, liegt in keinem Gang eine Neutralvorwahl vor, so liegt die Rupffrequenz bei etwa fünf Hertz. Wenn in diesem Fall über den ersten Gang angekrochen wird, wäre die ungerade Welle die aktive Welle. Die dem zweiten Gang zugeordnete gerade Welle wäre die inaktive Welle, auch wenn der zweite Gang eingelegt ist. Das Einlegen beider Gänge führt aufgrund der angekoppelten Massen zu einer Reduktion der Resonanzfrequenz.
  • Bei geometrischen Fehlern kann eine kritische Differenzdrehzahl, das heißt ein Schlupf zwischen einer Motordrehzahl und einer Getriebeeingangsdrehzahl, einfach aus der Anregungsfrequenz bestimmt werden. In den vorab geschilderten Fällen ergibt sich je nach Gang eine Resonanzschlupfdrehzahl bei dreihundert Umdrehungen pro Minute (fünf Hertz), vierhundertzwanzig Umdrehungen pro Minute (sieben Hertz) und siebenhundertachtzig Umdrehungen pro Minute (dreizehn Hertz). Mit diesem Wissen wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die Ansteuerungsstrategie des Doppelkupplungsgetriebes optimiert.
  • Bei einem Loskriechen im ersten Gang wird zunächst auf der geraden, aber inaktiven Welle ein Gang eingelegt, beispielsweise der zweite Gang oder der Rückwärtsgang. Dadurch verschiebt/verringert sich die Resonanzschlupfdrehzahl auf dreihundert Umdrehungen pro Minute. Rechtzeitig vor Erreichen dieser kritischen Schlupfdrehzahl wird der gerade Gang ausgelegt.
  • Als Sicherheitsabstand Ndiff_sicher werden zum Beispiel fünfzig bis einhundert Umdrehungen pro Minute verwendet, das heißt, der gerade Gang wird etwa bei einer Schlupfdrehzahl von dreihundertfünfzig Umdrehungen pro Minute ausgelegt. Dadurch erhöht sich die kritische Schlupfdrehzahl auf vierhundertzwanzig Umdrehungen pro Minute. Allerdings wurde die Schlupfdrehzahl bereits auf dreihunderffünfzig Umdrehungen pro Minute reduziert. Durch die Kriechstrategie wird die Schlupfdrehzahl weiter reduziert. Die Differenz hängt von der Eigenfrequenz ab. Durch die vorab beschriebenen Maßnahmen wird ein Betrieb der Kriechfunktionalität im Bereich der vorhandenen Triebstrangresonanzen vermieden.
  • In 1 ist der vorab beschriebene Sachverhalt an Hand eines kartesischen Koordinatendiagramms mit einer x-Achse und einer y-Achse grafisch dargestellt. Auf der x-Achse ist die Zeit in Sekundenschritten zwischen vier und vierzehn Sekunden aufgetragen. Auf der y-Achse ist die Drehzahl zwischen null und zweitausend in Zweihunderterschritten in Umdrehungen pro Minute aufgetragen. Ein schräg schraffierter Bereich entspricht einer Schlupfresonanzdrehzahl von dreihundert Umdrehungen pro Minute. Ein senkrecht linierter Bereich entspricht einer Schlupfresonanzdrehzahl von vierhundertzwanzig Umdrehungen pro Minute. Bei etwa acht Sekunden wird so umgeschaltet, dass keine Resonanzen auftreten.
  • Eine Motordrehzahl wird als NEng bezeichnet. Eine Eingangsdrehzahl wird als NInp bezeichnet. Eine Schlupfdrehzahl beziehungsweise Resonanzschlupfdrehzahl wird NSlip bezeichnet. Für jeden aktiven Gang werden zunächst die kritischen Schlupfdrehzahlen mit einem Sicherheitsabstand Ndiff_sicher wie folgt berechnet: Ndiff,GangxoN = NSchlupfResonanz (Gang, ohne Neutralvorwahl) + Ndiff_sicher Ndiff,GangxmN = NSchlupfResonanz (Gang, mit Neutralvorwahl) – Ndiff_sicher
  • Für einen Betrieb mit/ohne Neutralvorwahl auf der inaktiven Welle gilt: Unterhalb einer kritischen Drehzahl Ndiff,krit wird stets ohne Neutralvorwahl gefahren (auf beiden Wellen sind Gänge eingelegt); oberhalb dieser kritischen Drehzahl mit Neutralvorwahl; das heißt dort wird der Gang der inaktiven Welle ausgelegt. Für die Bestimmung des Wertes Ndiff,krit gilt: Falls: (Ndiff,GangxmN >= Ndiff,GangxoN), ist Ndiff,krit = Ndiff,GangsxoN Falls: (Ndiff,GangxmN < Ndiff,GangxoN), ist Ndiff,krit = (Ndiff,GangxmN – Ndiff,GangsxoN)/2
  • Eine weitere Verbesserung bezüglich der Vermeinung von kritischen Resonanzschlupfdrehzahlen kann durch eine geeignete Korrektur/Anpassung einer Zieldrehzahl/Zielgeschwindigkeit beim Kriechen erreicht werden, wie in 2 angedeutet ist. In 2 ist eine Motordrehzahl mit NEng bezeichnet. Eine Zieldrehzahl ist mit NInpTgt bezeichnet. Eine Grenzdrehzahl ist mit NLimit bezeichnet. Eine Eingangsdrehzahl ist mit NInp bezeichnet. Eine kritische Drehzahl beziehungsweise kritische Resonanzdrehzahl ist mit NKrit bezeichnet.
  • Im Folgenden werden sämtliche Drehzahlen auf die Getriebeeingangsdrehzahl bezogen. Alternativ können sämtliche Größen ohne Einschränkungen stattdessen auch auf die Getriebeausgangsdrehzahl beziehungsweise eine umgerechnete Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen werden.
  • Die Motordrehzahl NEng eines Verbrennungsmotors kann je nach Situation unterschiedliche Leerlaufwerte annehmen (Kaltlauf, Betrieb mit Klimaanlage etc.). Dadurch kann es passieren, dass sich die fest eingestellte Zieldrehzahl NInpTgt für die Geschwindigkeitsregelung beim Kriechen im Bereich einer kritischen Resonanzdrehzahl NKrit befindet.
  • Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass in der Software die kritischen Resonanzdrehzahlen durch Veränderung der Zieldrehzahl NinpTgt vermieden werden. Dies geschieht dadurch, dass die kritischen Resonanzschlupfdrehzahlen NSchlupfResonanz (Gang) für jeden Gang zunächst in der Software hinterlegt werden. Daraus wird dann eine Grenzdrehzahl NLimit errechnet, welche zusätzlich noch einen gewissen Sicherheitsabstand Nmin zur Resonanzdrehzahl aufweist: NLimit = NEng – NSchlupfResonanz (Gang) + Nmin NKrit = NEng – NSchlupfResonanz (Gang)
  • Im Betrieb kann nun geprüft werden, ob die Zieldrehzahl NinpTgt die berechnete Grenzdrehzahl NLimit unterschreitet. Ist dies der Fall, wird die Zieldrehzahl auf mindestens den Wert dieser Grenzdrehzahl angehoben (2). Günstig ist dabei stets eine Anpassung auf NLimit (Erhöhung) um gleichzeitig die Kupplungsbelastung nicht unnötig zu erhöhen.
  • Grundsätzlich ist aber auch eine Erniedrigung denkbar, denn es kann noch eine zweite Grenzdrehzahl NLimit2 errechnet werden: NLimit = NEng – NschlupfResonanz (Gang) – Nmin
  • Die zweite Grenzdrehzahl liegt dann niedriger als die Resonanzdrehzahl. Allerdings weist die zweite Grenzdrehzahl erhöhte Schlupfdrehzahlen auf, was sich nachteilig auf die Kupplungslebensdauer auswirken kann.
  • Bezugszeichenliste
    • NEng
      = Motordrehzahl
      NInp
      = Eingangsdrehzahl
      NSlip
      = Resonanzschlupfdrehzahl
      Ndiff_GangxmN
      = kritische Schlupfdrehzahl ohne Neutralvorwahl
      Ndiff_GangxoN
      = kritische Schlupfdrehzahl mit Neutralvorwahl
      NInpTgt
      = Zieldrehzahl
      NLimit
      = Grenzdrehzahl
      NKrit
      = Resonanzdrehzahl
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10109662 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben, denen Wellen zugeordnet sind, die als aktive/inaktive Wellen bei geschlossener/geöffneter Teilkupplung und eingelegtem/ausgelegtem Gang ein/kein Drehmoment übertragen, dessen Größe und Richtung von dem jeweils eingelegten Gang abhängt, wobei gerade Gänge einer geraden Welle und ungerade Gänge einer ungeraden Welle zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem eingelegten ungeraden/geraden Gang, also bei aktiver ungerader/gerader Welle, zunächst auch auf der inaktiven geraden/ungeraden Welle ein Gang eingelegt wird, um eine kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu verändern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb/oberhalb der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl stets ohne eine Neutralvorwahl gefahren wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb/unterhalb der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl der Gang auf der inaktiven Welle ausgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Loskriechen in einem ersten Gang, also bei aktiver ungerader Welle, zunächst auch auf der geraden Welle ein Gang eingelegt wird, um die kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu reduzieren.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Loskriechen im ersten Gang zunächst auf der geraden Welle ein zweiter Gang oder ein Rückwärtsgang eingelegt wird, um eine kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu reduzieren.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zunächst auf der geraden/ungeraden Welle eingelegte Gang vor Erreichen der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl ausgelegt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zunächst auf der geraden/ungeraden Welle eingelegte Gang etwa fünfzig bis hundert Umdrehungen vor Erreichen der kritischen Resonanzschlupfdrehzahl ausgelegt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zieldrehzahl verändert wird, um die kritische Resonanzschlupfdrehzahl zu vermeiden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kritische Resonanzschlupfdrehzahl in einer Software hinterlegt und verwendet wird, um eine Grenzdrehzahl zu ermitteln.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieldrehzahl mindestens auf den Wert der Grenzdrehzahl angehoben wird.
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