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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Übersprechverhaltens eines hydrostatischen Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, welches zwei Teilgetriebekupplungen aufweist, die jeweils zwischen einer Antriebseinheit und je einem Teilgetriebe angeordnet sind, wobei die beiden Teilgetriebekupplungen unabhängig voneinander über je eine Teilgetriebekupplungsaktorik betätigt werden, wobei während der Betätigung der von der Teilgetriebekupplungsaktorik auf die Teilgetriebekupplung wirkende Betätigungsdruck und ein von der Teilgetriebekupplung zurückgelegter Kupplungsbetätigungsweg bestimmt wird, aus welchem für jede Teilgetriebekupplung eine Übersprechgröße ermittelt wird.
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Im Rahmen dieser Schrift wird unter einem hydrostatischen Kupplungssystem ein Doppelkupplungsgetriebe verstanden, in welchem insbesondere zur Betätigung der beiden automatisierten Reibungskupplungen je ein hydrostatisch betriebener Aktor HCA (Hydrostatic Clutch Actuator) vorgesehen ist, wie er beispielsweise in der
DE 10 2010 047 801 A1 oder der
DE 10 2010 047 800 A1 offenbart ist. Ein hydrostatisch betriebener Aktor weist insbesondere einen Drucksensor sowie einen Wegsensor zur gezielten Bewegung und Positionierung des Aktors entlang des Kupplungsbetätigungsweges auf. Doppelkupplungsgetriebe – kurz auch als Doppelkupplungen oder Parallelschaltgetriebe bezeichnet – sind seit langem bekannt und beispielsweise in der
DE 10 2008 023 360 A1 dargestellt.
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In Doppelkupplungsgetrieben tritt aufgrund von Bauteileelastizitäten ein mechanisches Übersprechen zwischen den beiden Teilkupplungen auf. Die Betätigung einer Teilkupplung wirkt sich dadurch auf das übertragbare Moment der anderen Teilkupplung aus. Dieses Übersprechen kann durch geeignete Modellierung in der Kupplungsansteuerung softwareseitig kompensiert werden.
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Aus der
EP 1 554 502 B1 ist ein Verfahren zur Modellierung und Kompensation derartiger Übersprechvorgänge bekannt. Hierbei werden die Kennlinien der Reibungskupplungen, aus denen das über die Reibungskupplung übertragbare Moment abhängig von der Position entlang des Betätigungsweges abgeleitet wird, herangezogen. In diesen Kennlinien ist u. a. der Reibwert der Reibungskupplung als Proportionalitätsgröße enthalten. Es wird daher ein reibwertbereinigtes, nominales Kupplungsmoment einer Reibungskupplung ermittelt und daraus die Verschiebung der Kennlinie bei einem Übersprechen bei der Betätigung der anderen Reibungskupplung ermittelt. Insbesondere durch die sich ändernden Reibwerte der Reibungskupplungen zwischen zwei Adaptionsvorgängen des Reibwertes ist dieses Verfahren aufwändig und vergleichsweise ungenau.
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Bei Verwendung eines hydrostatischen Kupplungsaktors mit Drucksensor kann das Drucksignal zur Modellierung des Übersprechens verwendet werden, wie dies aus der
WO 2011/124329 A1 bekannt ist. Diese beschreibt eine sehr einfache Modellierung des Übersprechens, indem eine Korrekturgröße zur Kompensation der geänderten Position der Reibungskupplung mittels einer den Druck des Hydrostataktors repräsentierenden Größe ermittelt wird. Allerdings wird kein Verfahren bekannt gegeben, wie diese Modellparameter am Prüfstand ermittelt werden können. Zudem würde man durch Prüfstandsmessungen nur einen Parametersatz für alle Fahrzeuge ermittelt. Das Übersprechen unterliegt jedoch Bauteiletoleranzen und ist somit von Kupplung zu Kupplung (zumindest leicht) unterschiedlich.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Übersprechverhaltens eines hydrostatischen Doppelkupplungssystems eines Kraftfahrzeuges anzugeben, bei welchem die Bauteiletoleranzen der Kupplungen berücksichtigt werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass jede Übersprechgröße aus einem Kennfeld abgeleitet wird, dass in Abhängigkeit von den Betätigungsdrücken beider Teilgetriebekupplungen erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Übersprechgrößen zur Modellierung des Übersprechens sowohl während der Inbetriebnahme am Bandende als auch nach dem Einbau des Doppelkupplungsgetriebes in das Kraftfahrzeug im Service ermittelt werden können, wobei diese Parameter in einem Speicher für die weitere Verwendung im Fahrbetrieb abgelegt werden. Mit den ermittelten Übersprechgrößen werden die Bauteiletoleranzen der Teilgetriebekupplungen berücksichtigt und die Position der jeweiligen Teilgetriebekupplung zuverlässig korrigiert.
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Vorteilhafterweise wird jedes Kennfeld durch die Ermittlung von Druck-Weg-Kennlinien bei Bewegung der Teilgetriebekupplungen entlang des jeweiligen Kupplungsbetätigungsweges und einem Vergleich mit einer Referenzkennlinie ermittelt, wobei für vorgegebene Druckwerte die zugehörige Positionsverschiebung bestimmt wird. Durch den Vergleich der aktuell ermittelten Druck-Weg-Kennlinien mit einer Referenzkennlinie lassen sich die Positionsverschiebungen besonders einfach bestimmen, da beide Kennlinien lediglich in Wegrichtung zueinander verschoben sind, was die Auswertung vereinfacht und Rechenzeit einspart.
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In einer Ausgestaltung wird getrennt voneinander für jede Teilgetriebekupplung eine Referenzkennlinie in Form einer Weg-Druck-Kennlinie durch Ausführung eines vollständigen Schließen/Öffnen-Vorgangs der Teilgetriebekupplung ermittelt, während die andere Teilgetriebekupplung unbewegt bleibt. Die Referenzkennlinie repräsentiert dabei das Druck-Weg-Verhalten der betätigten Teilgetriebekupplung ohne Übersprecheinflüsse. Ein Übersprechverhalten der Teilgetriebekupplungen untereinander wird unterdrückt, da die unbewegte Teilgetriebekupplung in einem vorzugsweise geöffneten Zustand verbleibt und somit kein Übersprechen auf die bewegte Teilgetriebekupplung erfolgt.
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In einer Weiterbildung wird zur Ermittlung der Übersprechgrößen jeweils eine Teilgetriebekupplung zur Einstellung eines definierten Druckes in eine teilweise geschlossene Position verfahren und in dieser gehalten, während für die jeweils andere Teilgetriebekupplung durch Ausführen eines vollständigen Schließen/Öffnen-Vorgangs eine Weg-Druck-Kennlinie aufgenommen wird. Durch die Einstellung des definierten Druckes in der jeweils teilweise geschlossenen Teilgetriebekupplung lässt sich deren Übersprechen auf die andere Teilgetriebekupplung, die vollständig zur Aufnahme einer Weg-Druck-Kennlinie durchfahren wird, zuverlässig ermitteln.
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In einer Variante werden zur Ermittlung der Übersprechgrößen beide Teilgetriebekupplungen gleichzeitig verfahren. Dabei wird berücksichtigt, dass der Phasenraum, welcher von den beiden Kupplungspositionen aufgespannt wird, gleichmäßig abgedeckt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Übersprechgrößen über die Lebensdauer des Kraftfahrzeuges angepasst. Dadurch werden Veränderungen der Teilgetriebekupplungen, beispielsweise durch Verschleiß, entlang ihrem Kupplungsbetätigungsweg registriert und bei der Ermittlung des Übersprechverhaltens berücksichtigt. Somit werden eine Kompensation des Übersprechverhaltens und eine sich daraus ergebende hochgenaue Ansteuerung der Teilgetriebekupplungen während der Kupplungsbetätigung gewährleistet.
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Vorteilhafterweise werden die Übersprechgrößen adaptiv angepasst. Durch diesen selbstlernenden Vorgang werden die Übersprechgrößen bei jedem Kupplungsvorgang angepasst, wodurch unterschiedlichste Änderungen im Übersprechverhalten zwischen den Teilgetriebekupplungen ausgeglichen werden können. Durch die adaptive Anpassung wird die Kupplungsmomentengenauigkeit verbessert und der Fahrkomfort erhöht.
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Ferner werden die Übersprechgrößen inkrementell ermittelt. Diese inkrementelle Ermittlung ist insbesondere bei regelmäßiger Durchführung der Bestimmung der Übersprechgrößen von Vorteil und vereinfacht das Bestimmungsverfahren der Übersprechgrößen.
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In einer Ausgestaltung wird mittels der jeweiligen Übersprechgröße die Position der zugehörigen Teilgetriebekupplung zur Einstellung einer ungestörten Position korrigiert. Damit wird sichergestellt, dass die Kupplung immer die tatsächlich gewünschte Position anfährt und Elastizitäten zwischen den Kupplungen ausgeglichen werden.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1: Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe
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2: schematischer Aufbau eines hydraulischen Kupplungsaktors für eine automatische Kupplung
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Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Kraftfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe. Dabei ist eine Antriebseinheit 2, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, über eine Welle 3 mit einem Doppelkupplungsgetriebe verbunden, welches im Weiteren näher beschrieben werden soll. Das Doppelkupplungsgetriebe besteht aus zwei Strängen und weist dabei eine erste Teilgetriebekupplung 4 auf, welche an ein erstes Teilgetriebe 9 führt. Das Antriebsaggregat 2 ist außerdem mit einer zweiten Teilgetriebekupplung 5 verbunden, die an ein zweites Teilgetriebe 8 führt. Die beiden Teilgetriebe 8, 9 sind über ein Achsdifferential 10 an eine Antriebsachse 11 des Kraftfahrzeuges geführt.
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In den Teilgetrieben 8, 9 sind unterschiedliche Gänge abgelegt. So weist das erste Teilgetriebe 9 die ungeraden Gänge wie 1, 3, 5 auf, während das zweite Teilgetriebe 8 die geraden Gänge wie 2, 4, 6 umfasst. Bei der Betätigung des Doppelkupplungsgetriebes beispielsweise beim Wechsel von einem ersten Gang zum zweiten Gang müssen beide Teilgetriebekupplungen 4, 5 betätigt werden, da mittels der ersten Teilgetriebekupplung 4 der erste Gang ausgelegt wird, während mit Hilfe der zweiten Teilgetriebekupplung 5 der zweite Gang eingelegt wird. Jede Teilgetriebekupplung 4, 5 wird von einer Teilgetriebekupplungsaktorik 6, 7 betätigt, welche einen Elektromotor enthält. Die Teilgetriebekupplungsaktorik 6, 7 ist mit einem Steuergerät 12 verbunden, welches die Teilgetriebekupplungsaktorik 6, 7 bei Bedarf ansteuert. Bei diesen Betätigungen der Teilgetriebekupplungen 4, 5 treten Elastizitäten auf, die zu einem gegenseitigen Beeinflussen des Kupplungsverfahrweges der Teilgetriebekupplungen 4, 5 führen, wobei diese gegenseitige Beeinflussung als Übersprechen bezeichnet wird.
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Zur Betätigung der Teilgetriebekupplungen 4, 5 wird als Teilgetriebekupplungsaktorik 6, 7 ein hydraulischer, hydrostatischer Kupplungsaktors (HCA) verwendet, dessen schematischer Aufbau mit Hilfe von 2 anhand der Teilgetriebekupplungsaktorik 6 näher erläutert werden soll. Die Teilgetriebekupplungsaktorik 6 umfasst dabei auf der Geberseite das Steuergerät 12, das den Elektromotor 13 ansteuert. Bei einer Lageveränderung des Elektromotor 13 und eines durch den Elektromotor 13 betätigten Kolbens 15 des Geberzylinders 14 entlang des Aktorweges nach rechts wird das Volumen des Geberzylinders 14 verändert, wodurch ein Druck p in dem Geberzylinder 14 aufgebaut wird, der über eine Hydraulikflüssigkeit 16 über eine Hydraulikleitung 17 zur Nehmerseite 18 der Teilgetriebekupplungsaktorik 6 übertragen wird. Die Hydraulikleitung 17 ist bezüglich ihrer Länge und Form der Bauraumsituation des Fahrzeugs angepasst. Auf der Nehmerseite 18 verursacht der Druck p der Hydraulikflüssigkeit 16 in einem Nehmerzylinder 19 eine Wegänderung, die auf die Teilgetriebekupplung 5 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Druck p in dem Geberzylinder 14 auf der Geberseite 20 der Teilgetriebekupplungsaktorik 6 kann mittels eines Drucksensors 21 ermittelt werden. Die von dem Kolben 15 des Geberzylinders 14 zurückgelegte Wegstrecke wird mittels eines Wegsensors 22 bestimmt.
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Zur Charakterisierung des mechanischen Übersprechens, welches auf Grund von Bauteileelastizitäten zwischen den Teilgetriebekupplungen 4, 5 bei deren Betätigung auftreten, werden Übersprechgrößen ermittelt, deren Bestimmung mehrere Phasen umfasst. In einer ersten Phase wird je eine Referenzkennlinie für jede Teilgetriebekupplung 4, 5 bestimmt. Zunächst wird durch Schließen und Öffnen der Teilgetriebekupplung 4 eine entsprechende Weg-Druck-Referenzkennlinie KL4ref ermittelt. Anschließend wird eine entsprechende Weg-Druck-Referenzkennlinie KL5ref für die zweite Teilgetriebekupplung 5 bestimmt. Die Ermittlung der Referenzkennlinien KL4ref, KLSref erfolgt dabei für beide Teilgetriebekupplungen 4, 5 unabhängig voneinander, wobei die Teilgetriebekupplung 4, 5, deren Weg-Druck-Kennlinie nicht ermittelt wird, vollständig geöffnet bleibt.
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Nach dem Bestimmen der Referenzkennlinien KL4ref und KL5ref wird der Übersprecheinfluss in einer zweiten Phase bestimmt. Zunächst wird die Teilgetriebekupplung 4 teilweise geschlossen, so dass sie eine feste Kupplungsposition x4i einnimmt, wobei i der Index für verschiedene Positionen der Teilgetriebekupplung 4 ist. Unter Beibehaltung dieser eingenommenen Position x4i wird dann für die zweite Teilgetriebekupplung 5 durch Schließen und Öffnen der Teilgetriebekupplung 5 eine Weg-Druck-Kennlinie KL5test,i aufgezeichnet. Die ermittelte Weg-Druck-Kennlinie KL5fest,i wird mit der Referenzkennlinie KL5ref der Teilgetriebekupplung 5 verglichen. Für vorgegebene Druckwerte p5ij (j = Index für verschiedene Druckwerte) werden die zugehörigen Positionsverschiebungen Δx5ij der Teilgetriebekupplung 5 ermittelt. Es werden folgende Größen aufgezeichnet:
- x4ij:
- Position der Teilgetriebekupplung 4, welche bei dieser Messung feste Werte für alle verschiedenen Drücke aufweist.
- p4ij:
- Drücke der Teilgetriebekupplung 4, welche sich durch Schließen der Teilgetriebekupplung 5 ändern.
- x5ij:
- Position der Weg-Druck-Kennlinie von der Teilgetriebekupplung 5
- p5ij:
- Drücke der Weg-Druck-Kennlinie der Teilgetriebekupplung 5
- Δx5ij:
- Positionsverschiebungen der Teilgetriebekupplung 5 durch Übersprechen
- Δx4ij:
- Positionsverschiebungen der Teilgetriebekupplung 4 durch Übersprechen (bei dieser Messung identisch Null)
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Anschließend werden die Messungen mit vertauschten Rollen der beiden Teilgetriebekupplungen 4, 5 wiederholt, d. h. die Teilgetriebekupplung 5 fährt auf eine feste Position x5i, während die Teilgetriebekupplung 4 einen vollständigen Öffnungs-Schließen-Vorgang durchfährt, wobei deren Weg-Druck-Kennlinien KL4test,i aufgezeichnet werden.
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In einer dritten Phase werden aus den in der zweiten Phase aufgezeichneten Messgrößen die Übersprechgrößen Δx4, Δx5 ermittelt. Dabei gilt: Δx4 = K4 (p4, p5) Δx5 = K5 (p4, p5), wobei K4 und K5 Kennfelder der jeweiligen Teilgetriebekupplung 4, 5 darstellen.
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Die Eingangsgrößen für die Kennfelder K4 bzw. K5 sind dabei die Drücke p1, p2 der beiden Teilgetriebekupplungen 4, 5. Je nach Varianz des Übersprechens haben die Kennfelder K4, K5 eine Dimension von 3 × 3 bzw. 10 × 10 Werten. Die Kennfeldparameter können aus den aufgezeichneten Messgrößen beispielsweise mittels einem least square Algorithmus ermittelt werden.
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In einer vierten Phase werden die Übersprechgrößen Δx4 bzw. Δx5 in dem als EEPROM ausgebildeten Speicher 23 des Steuergerätes 12 des Doppelkupplungsgetriebes abgespeichert. Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges werden mittels der aktuellen Druckwerte p4, p5 aus den Kennfeldern die aktuellen Übersprechgrößen Δx4, Δx5, welche Positionsverschiebungen der Teilgetriebekupplungen 4, 5 entsprechen, berechnet und in der Kupplungsansteuerung des Steuergerätes 12 zur Korrektur des einzustellenden Kupplungsverfahrweges verwendet. Diese im Speicher 23 des Steuergerätes 12 abgespeicherten Übersprechgrößen Δx4, Δx5 werden im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges adaptiert. Durch die Adaption werden die Kupplungsmomentengenauigkeit und damit auch der Fahrkomfort erhöht.
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Um das Übersprechverhalten zwischen den beiden Teilgetriebekupplungen 4, 5 genau bestimmen zu können, werden die Übersprechgrößen Δx4, Δx5 während der Inbetriebnahme am Bandende entweder im Kraftfahrzeug oder am Prüfstand oder nach dem Einbau in das Kraftfahrzeug im Service ermittelt. Diese Übersprechgrößen werden in dem Speicher 23 des Steuergerätes 13 für die weitere Verwendung im Fahrbetrieb abgelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Antriebseinheit
- 3
- Welle
- 4
- Teilgetriebekupplung
- 5
- Teilgetriebekupplung
- 6
- Teilgetriebekupplungsaktorik
- 7
- Teilgetriebekupplungsaktorik
- 8
- Teilgetriebe
- 9
- Teilgetriebe
- 10
- Achsdifferential
- 11
- Antriebsachse
- 12
- Steuergerät
- 13
- Elektromotor
- 14
- Geberzylinder
- 15
- Kolben
- 16
- Hydraulikflüssigkeit
- 17
- Hydraulikleitung
- 18
- Nehmerseite
- 19
- Nehmerzylinder
- 20
- Geberseite
- 21
- Drucksensor
- 22
- Wegsensor
- 23
- Speicher
- Δx4
- Übersprechgröße
- Δx5
- Übersprechgröße
- KL4ref
- Referenzkennlinie
- KL5ref
- Referenzkennlinie
- KL4test
- gemessene Kennlinie
- KL5test
- gemessene Kennlinie
- K4
- Kennfeld
- K5
- Kennfeld
- p4
- Druck
- p5
- Druck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010047801 A1 [0002]
- DE 102010047800 A1 [0002]
- DE 102008023360 A1 [0002]
- EP 1554502 B1 [0004]
- WO 2011/124329 A1 [0005]