DE102014006290A1

DE102014006290A1 - Method for operating a clutch device in a motor vehicle and associated clutch device and motor vehicle

Info

Publication number: DE102014006290A1
Application number: DE102014006290.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Bär; Michael Sagefka; Simon Teufel; Stefan Lehner; Michael Wein
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-04-26
Filing date: 2014-04-26
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2034-04-27
Also published as: DE102014006290B4

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Kupplungseinrichtung in einem Kraftfahrzeugs, die durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird und die in einem ersten Kupplungszustand ausschließlich eine erste Gruppe von Rädern mit einer Antriebseinrichtung koppelt und in einem zweiten Kupplungszustand sowohl die erste als auch eine zweite Gruppe von Rädern mit der Antriebseinrichtung koppelt, wobei die Kupplungseinrichtung bei Erfüllung einer Umschaltbedingung während des Betriebs in dem ersten Kupplungszustand durch die Steuerungseinrichtung während eines vorgegebenen Zeitintervalls in den zweiten Kupplungszustand überführt wird, wobei während zumindest eines Teils des Zeitintervalls wenigstens ein Aktor durch die Steuerungseinrichtung durch ein Ansteuersignal zur Erzeugung eines Schallsignals angesteuert wird, das ein durch ein Umschalten des Kupplungszustandes erzeugtes Geräusch zumindest teilweise kompensiert.Method for operating a clutch device in a motor vehicle, which is controlled by a control device and which in a first clutch state exclusively couples a first group of wheels to a drive device and couples both the first and a second group of wheels to the drive device in a second clutch state wherein the clutch device is converted into the second clutch state during operation in the first clutch state during operation in the first clutch state by the control device during a predetermined time interval, wherein at least a part of the time interval at least one actuator controlled by the control device by a drive signal for generating a sound signal during at least a portion of the time interval is at least partially compensated for a generated by switching the coupling state noise.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kupplungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, die durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird und die in einem ersten Kupplungszustand ausschließlich eine erste Gruppe von Rädern mit einer Antriebseinrichtung koppelt und in einem zweiten Kupplungszustand sowohl die erste als auch eine zweite Gruppe von Rädern mit der Antriebseinrichtung koppelt, wobei die Kupplungseinrichtung bei Erfüllung einer Umschaltbedingung während des Betriebs in dem ersten Kupplungszustand durch die Steuerungseinrichtung während eines vorgegebenen Zeitintervalls in den zweiten Kupplungszustand überführt wird.The invention relates to a method for operating a clutch device in a motor vehicle, which is controlled by a control device and which in a first clutch state exclusively couples a first group of wheels with a drive device and in a second clutch state both the first and a second group of wheels coupled to the drive means, wherein the clutch means is transferred upon fulfillment of a changeover condition during operation in the first clutch state by the control means during a predetermined time interval in the second clutch state.

Kraftfahrzeuge mit einem Allradantrieb weisen in vielen Fahrsituationen ein stabileres Fahrverhalten auf. Nachteilig an einem Allradantrieb ist jedoch, dass er in Abhängigkeit der konkreten Fahrsituation zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs führen kann. Daher ist es grundsätzlich bekannt, dass Kraftfahrzeuge sowohl über einen Allradantrieb angetrieben werden können als auch über eine einzelne Achse. Dabei kann beispielsweise eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs als Primärachse stets angetrieben werden und bei Bedarf die Sekundärachse, also die Hinterachse, angekoppelt werden. Eine entsprechende Umschaltung war bei älteren Systemen zunächst nur im Stillstand des Kraftfahrzeugs möglich. In modernen Allradsystemen kann ein Allradantrieb bei Bedarf im laufenden Fahrbetrieb zugeschaltet werden.Motor vehicles with four-wheel drive have a more stable driving behavior in many driving situations. A disadvantage of an all-wheel drive, however, is that it can lead to an increase in the fuel consumption of the motor vehicle depending on the specific driving situation. Therefore, it is generally known that motor vehicles can be driven by both four-wheel drive as well as a single axis. In this case, for example, a front axle of a motor vehicle can always be driven as the primary axle and, if required, the secondary axle, that is to say the rear axle, can be coupled. A corresponding changeover was initially only possible when the motor vehicle was at a standstill in older systems. In modern four-wheel drive systems, all-wheel drive can be switched on as needed while driving.

Es ist, beispielsweise aus der Druckschrift GB 2488241 A bekannt, eine Umschaltung von einem einachsigen Antrieb auf einen Allradantrieb automatisiert durch ein Fahrzeugsystem durchzuführen, wenn bestimmte Betriebsparameter erfüllt sind. Für eine derartige Umschaltung ist ein bestimmtes Zeitintervall erforderlich, da Drehzahlen verschiedener Komponenten angepasst werden müssen um sie koppeln zu können. Dabei erfordern unterschiedliche Fahrsituationen ein unterschiedlich schnelles Umschalten zwischen beispielsweise einem Vorderradantrieb und einem Allradantrieb. Ist ein Umschalten auf einen Allradantrieb in einem sehr kurzen Zeitintervall gewünscht, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug in einer akut vorliegenden instabilen Fahrsituation stabilisiert werden soll, so entstehen dabei aufgrund von schnellen Drehzahländerungen bzw. Kopplungsvorgängen Störgeräusche, die von einem Fahrer als unangenehm wahrgenommen werden können. Die bereits genannte Druckschrift schlägt daher vor, die Länge des Zeitintervalls zur Ankupplung eines Vierradantriebs von einer Fahrgeschwindigkeit oder von der Lautstärke einer Audiowiedergabe abhängig zu machen, so dass nur bei einer bereits vorliegend hohen Grundlautstärke ein schneller Übergang von einem Zweirad- zu einem Vierradantrieb möglich ist.It is, for example, from the publication GB 2488241 A known to perform a switch from a single-axis drive on a four-wheel drive automated by a vehicle system, if certain operating parameters are met. Such a switchover requires a certain time interval, since rotational speeds of various components have to be adjusted in order to be able to couple them. Different driving situations require a different speed switching between, for example, a front-wheel drive and a four-wheel drive. If it is desired to switch over to four-wheel drive in a very short time interval, for example because the motor vehicle is to be stabilized in an acutely unstable driving situation, noise occurs due to rapid speed changes or coupling processes, which can be perceived as unpleasant by a driver. The aforementioned document therefore proposes to make the length of the time interval for coupling a four-wheel drive dependent on a driving speed or on the volume of an audio playback, so that a rapid transition from a two-wheel drive to a four-wheel drive is possible only with an already present high basic volume ,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Kupplungseinrichtung anzugeben, das einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Antriebszuständen ermöglicht, ohne den Fahrer durch Störgeräusche zu belästigen.The invention is therefore based on the object of specifying a method for operating a clutch device, which allows a quick change between different drive states, without disturbing the driver by noise.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass während zumindest eines Teils des Zeitintervalls wenigstens ein Aktor durch die Steuerungseinrichtung durch ein Ansteuersignal zur Erzeugung eines Schallsignals angesteuert wird, das ein durch ein Umschalten des Kupplungszustands erzeugtes Geräusch zumindest teilweise kompensiert.To achieve this object, the invention provides that in at least part of the time interval at least one actuator is controlled by the control device by a drive signal for generating a sound signal, which at least partially compensates for a noise generated by switching the coupling state ,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, während des Wechsels von dem ersten in den zweiten Kupplungszustand gezielt einen Aktor zur Erzeugung eines Schallsignals anzusteuern. Das Schallsignal kann das durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch überdecken. Besonders vorteilhaft wird durch die Ausgabe des Schallsignals aber das Geräusch in zumindest einem Fahrzeugbereich in seiner Lautstärke reduziert, beispielsweise durch eine Nutzung von Antischall.According to the invention, during the change from the first to the second coupling state, it is intended to selectively control an actuator for generating a sound signal. The sound signal may mask the noise generated by the switching of the coupling state. Particularly advantageously, however, the noise in at least one vehicle area is reduced in its volume by the output of the sound signal, for example by the use of anti-sound.

Dabei kann eine Steuerungseinrichtung einer Kupplungseinrichtung des Kraftfahrzeugs genutzt werden, um die Kupplungseinrichtung zu steuern und um den Aktor anzusteuern. Alternativ kann die Steuerungseinrichtung jedoch auch durch separat ausgebildete Steuerungsvorrichtungen gebildet sein, wobei beispielsweise die Ansteuerung des Aktors durch eine Steuerungsvorrichtung eines Multimediasystems erfolgt und die Steuerung der Kupplungseinrichtung durch eine Steuerungsvorrichtung des Antriebsystems. Die entsprechenden Steuerungsvorrichtungen sind in diesem Fall zur Bildung der Steuerungseinrichtung über ein Netzwerk, insbesondere einen Datenbus, verknüpft.In this case, a control device of a clutch device of the motor vehicle can be used to control the clutch device and to control the actuator. Alternatively, however, the control device may also be formed by separately formed control devices, for example, the control of the actuator by a control device of a multimedia system and the control of the coupling device by a control device of the drive system. The corresponding control devices are linked in this case to form the control device via a network, in particular a data bus.

Dabei ist es möglich, dass bei Nichterfüllung der Umschaltbedingung und Erfüllung einer weiteren Umschaltbedingung die Kupplungseinrichtung während eines vorgegebenen weiteren Zeitintervalls, das länger als das Zeitintervall ist, in den zweiten Kupplungszustand überführt wird. Insbesondere ist es möglich, dass die Ansteuerung des Aktors mit einem Ansteuersignal zur Erzeugung eines Schallsignals, dass das Umschaltgeräusch kompensiert, ausschließlich dann erfolgt, wenn die Umschaltbedingung erfüllt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also zwischen einem schnellen Umschalten des Kupplungszustandes bei einem Erfüllen der Umschaltbedingung und einem langsamen Umschalten des Kupplungszustandes bei einer ausschließlichen Erfüllung der weiteren Umschaltbedingung unterschieden werden. Bei einem langsamen Umschalten des Kupplungszustandes ergibt sich der Vorteil, dass kaum Geräusche erzeugt werden, womit eine Kompensation von Geräuschen nicht notwendig ist.In this case, it is possible for the clutch device to be transferred to the second clutch state during a predetermined further time interval, which is longer than the time interval, if the switchover condition is not met and a further switchover condition is met. In particular, it is possible that the activation of the actuator with a drive signal for generating a sound signal that compensates for the switching noise, takes place exclusively when the switching condition is met. In the method according to the invention can thus between a fast switching of the clutch state in a fulfillment of the switching condition and a slow switching of the clutch state at a exclusive fulfillment of the further switching condition can be distinguished. With a slow switching of the coupling state, there is the advantage that hardly any noise is generated, so that a compensation of noise is not necessary.

Als Aktor kann insbesondere ein Schallwandler eines Beschallungssystems zur Beschallung des Innenraums des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Dabei kann der Schallwandler insbesondere ein Lautsprecher sein. Im einfachsten Fall kann ein Schallwandler, der beispielsweise einem Multimediasystem des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und der während des Umschaltens des Kupplungszustandes ohnehin Schallsignale ausgibt, genutzt werden, um diese Schallsignale lauter auszugeben. Es kann also die Lautstärke einer Audioausgabe erhöht werden, um das Geräusch des Umschaltens des Kupplungszustandes zu überdecken.As an actuator, in particular a sound transducer of a public address system for sonicating the interior of the motor vehicle can be used. In this case, the sound transducer may in particular be a loudspeaker. In the simplest case, a sound transducer, which is assigned for example to a multimedia system of the motor vehicle and which outputs sound signals anyway during the switching of the coupling state, can be used to output these sound signals louder. Thus, the volume of an audio output can be increased to cover the noise of the switching of the coupling state.

Ergänzend oder alternativ kann als Aktor zur Schallausgabe ein Aktor genutzt werden, der an einer Scheibe oder im Abgastrakt des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und bei einer Ansteuerung Vibrationen auf die Scheibe oder eine Komponente des Abgastraktes überträgt.Additionally or alternatively, as an actuator for sound output, an actuator can be used which is arranged on a window or in the exhaust gas tract of the motor vehicle and transmits vibrations to the window or a component of the exhaust gas tract during activation.

Besonders vorteilhaft wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das durch ein Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch reduziert. Hierzu kann durch die Steuereinrichtung der Aktor zur Ausgabe eines Antischalls angesteuert werden, der das durch ein Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch in zumindest einem Teil des Innenraums des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise aufhebt. Das Ansteuersignal wird dabei derart festgelegt, dass in wenigstens einem Bereich des Kraftfahrzeugs die Amplitude wenigstens eines Frequenzbandes eines durch den Wechsel des Kupplungszustandes erzeugten Geräusches verringert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können dabei zum einen Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, um Eigenschaften des beim Umschalten des Kupplungszustandes erzeugten Geräusches vorauszusagen und dieses damit besser kompensieren zu können, zum anderen kann ein bereits vorliegendes Geräusch über wenigstens ein Mikrofon erfasst werden, um es zu kompensieren.In the method according to the invention, the noise generated by switching over the coupling state is particularly advantageously reduced. For this purpose, the actuator can be controlled by the control device for outputting an anti-noise, which at least partially eliminates the noise generated by switching the clutch state in at least part of the interior of the motor vehicle. The drive signal is determined such that in at least one region of the motor vehicle, the amplitude of at least one frequency band of a noise generated by the change of the coupling state is reduced. In the method according to the invention, on the one hand, operating parameters of the motor vehicle can be determined in order to predict properties of the noise generated when switching the coupling state and thus better compensate for this, and on the other hand an already existing noise can be detected by at least one microphone in order to compensate it ,

Die Kupplungseinrichtung kann ein kraftschlüssiges Kupplungselement zur kraftschlüssigen Kopplung einer Welle und eines Getriebes und/oder ein formschlüssiges Kupplungselement zur formschlüssigen Kopplung der Welle und des Getriebes umfassen, wobei das Ansteuersignal durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Welle und/oder des Getriebes und/oder des ersten Kupplungselements und/oder des zweiten Kupplungselements festgelegt wird. Die Welle kann dabei insbesondere eine Kardanwelle des Kraftfahrzeugs oder eine Antriebswelle eines Hinterrads des Kraftfahrzeugs sein. Das Getriebe kann der Gangschaltung oder einem Differential zugeordnet sein. Insbesondere ist es möglich, dass im Kraftfahrzeug in mehreren Bereichen, insbesondere an einem Getriebe im vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs und an einem Differential im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs, jeweils ein kraftschlüssiges und/oder ein formschlüssiges Kupplungselement vorgesehen ist. Dabei können Betriebsparameter eines Welle-Getriebe-Paares oder auch von mehreren Welle-Getriebe-Paaren berücksichtigt werden.The coupling device may comprise a non-positive coupling element for non-positive coupling of a shaft and a gear and / or a positive coupling element for positive coupling of the shaft and the transmission, wherein the drive signal by the control device in dependence of at least one operating parameter of the shaft and / or the transmission and / or the first coupling element and / or the second coupling element is determined. The shaft may in particular be a cardan shaft of the motor vehicle or a drive shaft of a rear wheel of the motor vehicle. The transmission may be associated with the gearshift or a differential. In particular, it is possible for a non-positive and / or a form-fitting coupling element to be provided in the motor vehicle in several areas, in particular on a transmission in the front region of the motor vehicle and on a differential in the rear region of the motor vehicle. In this case, operating parameters of a shaft-gearbox pair or of several shaft-gearbox pairs can be taken into account.

Als formschlüssiges Kupplungselement kann eine Klauenkupplung genutzt werden. Das kraftschlüssige Kupplungselement kann beispielsweise eine Lamellenkupplung sein. Die Betriebsparameter der Welle, des Getriebes, des kraftschlüssigen Kupplungselements und/oder des formschlüssigen Kupplungselements können dabei durch Sensoren erfasst werden. Als Betriebsparameter können jedoch auch Steuersignale erfasst werden, die von der Steuerungseinrichtung oder einer weiteren Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.As a positive coupling element, a dog clutch can be used. The non-positive coupling element may for example be a multi-plate clutch. The operating parameters of the shaft, the transmission, the non-positive coupling element and / or the positive coupling element can be detected by sensors. However, control signals which are provided by the control device or a further control device of the motor vehicle can also be detected as operating parameters.

Insbesondere kann in Abhängigkeit des Betriebsparameters bzw. der Betriebsparameter ein Steuersignal für einen Schallwandler bestimmt werden. Dabei können in Abhängigkeit der Betriebsparameter beispielsweise ein Frequenzspektrum, ein Ausgabeintervall und/oder eine Amplitudenhüllkurve, insbesondere eine Amplitudenhüllkurve für eines oder mehrere Frequenzbänder, des Ansteuersignals angepasst werden, um durch den oder die Betriebsparameter parametrisierten Antischall zu erzeugen.In particular, a control signal for a sound transducer can be determined as a function of the operating parameter or the operating parameters. In this case, depending on the operating parameters, for example, a frequency spectrum, an output interval and / or an amplitude envelope, in particular an amplitude envelope for one or more frequency bands, of the drive signal can be adapted to generate parameterized antisound by the operating parameter (s).

Als Betriebsparameter kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Drehzahlunterschied und/oder ein Drehmomentunterschied und/oder eine Zeitableitung des Drehzahlunterschiedes und/oder eine Zeitableitung des Drehmomentunterschiedes zwischen dem Getriebe und der Welle ausgewertet werden. Dabei beschreiben die entsprechenden Größen, inwieweit ein Getriebe mit einer zugeordneten Welle bereits synchronisiert ist bzw. wie schnell die Synchronisation erfolgt. Weisen ein Getriebe und eine Welle beispielsweise bereits eine nahezu gleiche Drehzahl auf, so ist eine Kopplung dieser Welle mit diesem Getriebe relativ schnell möglich und es werden kaum Störgeräusche erzeugt. Gleichzeitig ist das Frequenzspektrum eines Geräuschs, das während einer Synchronisation, also einer Anpassung der Drehzahlen, insbesondere durch kraftschlüssige Kopplung mit nicht zu großer Kraft, erzeugt wird, stark abhängig von dem Drehzahlunterschied zwischen den zu koppelnden Komponenten.As an operating parameter, a speed difference and / or a torque difference and / or a time derivative of the speed difference and / or a time derivative of the torque difference between the transmission and the shaft can be evaluated in the inventive method. The corresponding quantities describe the extent to which a transmission with an assigned shaft is already synchronized or how fast the synchronization takes place. If, for example, a gearbox and a shaft already have an almost identical rotational speed, a coupling of this shaft with this gearbox is possible relatively quickly and hardly any noise is generated. At the same time, the frequency spectrum of a noise that is generated during a synchronization, ie an adaptation of the rotational speeds, in particular by frictional coupling with not too great force, strongly dependent on the speed difference between the components to be coupled.

Alternativ oder ergänzend kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Betriebsparameter eine durch das kraftschlüssige Kupplungselement ausgeübte Kraft ausgewertet werden. Diese Kraft beeinflusst insbesondere die Amplitude und das Frequenzspektrum des bei der Kopplung erzeugten Geräusches. Dabei kann insbesondere die Kraft in Radialrichtung der Welle ausgewertet werden.Alternatively or additionally, in the method according to the invention as an operating parameter a force exerted by the non-positive coupling element force to be evaluated. In particular, this force affects the amplitude and frequency spectrum of the noise generated in the coupling. In particular, the force in the radial direction of the shaft can be evaluated.

Als Betriebsparameter kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zeitpunkt des Koppelns der Welle und des Getriebes durch das formschlüssige Kupplungselement ausgewertet werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit dieses Zeitpunktes der Beginn der Erzeugung des Schallsignals bestimmt werden und/oder ein Amplitudenverlauf des Schallsignals angepasst werden. Als Betriebsparameter kann auch ein Drehzahlunterschied und/oder ein Drehmomentunterschied zwischen der Welle und dem Getriebe zum Zeitpunkt des Koppelns der Welle mit dem Getriebe durch das formschlüssige Kupplungselement ausgewertet werden. Ein formschlüssiges Koppeln kann als nahezu sofortiges Ereignis betrachtet werden und das Geräusch, das dabei erzeugt wird, ist stark abhängig vom Drehzahl- bzw. Drehmomentunterschied zwischen der Welle und dem Getriebe.As an operating parameter, the time of coupling of the shaft and the transmission can be evaluated by the positive coupling element in the inventive method. In particular, depending on this point in time, the beginning of the generation of the sound signal can be determined and / or an amplitude profile of the sound signal can be adjusted. As an operating parameter, a speed difference and / or a torque difference between the shaft and the gear at the time of coupling the shaft to the transmission can be evaluated by the positive coupling element. Positive engagement may be considered an almost immediate event, and the noise generated thereby is heavily dependent on the speed or torque difference between the shaft and the transmission.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es auch vorgesehen sein, dass durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit eines vorgegebenen Modells und des Betriebsparameters ein Modellsignal berechnet wird, das einen Verlauf eines durch den Wechsel des Kupplungszustandes erzeugten Geräusches in wenigstens einem Bereich des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise beschreibt, wonach das Ansteuersignal durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit des Modellsignals berechnet wird. Das Modell kann dabei insbesondere die Position von Schallquellen, beispielsweise die Position des kraftschlüssigen bzw. formschlüssigen Kupplungselements bezüglich eines Bereichs des Kraftfahrzeuginnenraums, insbesondere der Sitzposition des Fahrers, berücksichtigen. Daneben kann in dem Modell eine Vielzahl von Parametern von Kraftfahrzeugkomponenten vorgegeben sein. Beispielsweise können Trägheitsmomente von Wellen oder Getriebeelementen, Informationen über die Oberflächen von Wellen und/oder Kupplungselementen, resonierende Kraftfahrzeugkomponenten und Ähnliches gespeichert sein.In the method according to the invention, it can also be provided that a model signal which at least partially describes a profile of a noise generated by the change of the clutch state in at least one region of the motor vehicle is calculated by the control device as a function of a predetermined model and the operating parameter Drive signal is calculated by the control device in dependence of the model signal. In this case, the model can in particular take into account the position of sound sources, for example the position of the non-positive or positive-locking coupling element with respect to a region of the motor vehicle interior, in particular the driver's seated position. In addition, a multiplicity of parameters of motor vehicle components can be predefined in the model. For example, moments of inertia of shafts or gear elements, information about the surfaces of shafts and / or coupling elements, automotive resonating components and the like may be stored.

Der Aktor, der insbesondere ein Schallwandler sein kann, kann mit einem invertierten Modellsignal angesteuert werden, wobei zusätzlich Laufzeiten von Schallwellen berücksichtigt werden können. Insbesondere können auch mehrere Aktoren bzw. Schallwandler angesteuert werden, um definierte Schallwellen in einem bestimmten Kraftfahrzeugbereich zu erzeugen. Dabei können insbesondere bekannte Algorithmen zur Schallfeldsynthese genutzt werden.The actuator, which may be a sound transducer in particular, can be controlled with an inverted model signal, with additional run times of sound waves can be considered. In particular, a plurality of actuators or sound transducers can also be controlled in order to generate defined sound waves in a specific motor vehicle area. In particular, known algorithms for sound field synthesis can be used.

Es ist möglich, dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein Mikrofon, insbesondere in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs, umfasst, durch das das durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch als Referenzsignal erfasst wird, sodass das Ansteuersignal durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit des erfassten Referenzsignals berechnet wird. Durch die Erfassung wenigstens eines entsprechenden Referenzsignals über wenigstens ein Mikrofon können dabei insbesondere Phaseninformationen über rauschhafte Signalanteile gewonnen werden, die eine reine Modellrechnung ergänzen und beispielsweise ein Modellsignal besser an ein tatsächliches durch den Wechsel des Kupplungszustands erzeugtes Geräusch anpassen können.It is possible that the motor vehicle comprises at least one microphone, in particular in the interior of the motor vehicle, by which the noise generated by the switching of the coupling state is detected as a reference signal, so that the drive signal is calculated by the control device as a function of the detected reference signal. By detecting at least one corresponding reference signal via at least one microphone, it is possible in particular to obtain phase information about intoxicating signal components which supplement a pure model calculation and, for example, can better adapt a model signal to an actual noise generated by the change of the coupling state.

Es ist möglich, dass das Kraftfahrzeug ein hydraulisches Bremssystem umfasst und dass das Ansteuersignal bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters wenigstens einer Komponente des hydraulischen Bremssystems, insbesondere eines Hydroaggregats, angesteuert wird. Ist die Umschaltbedingung erfüllt und insbesondere ein schnelles Umschalten vom ersten in den zweiten Kupplungszustand gewünscht, kann der Fall eintreten, dass die momentane Fahrsituation instabil ist und diese Instabilität durch das Umschalten kompensiert werden soll. Da jedoch auch ein schnelles Umschalten des Kupplungszustandes ein gewisses Mindestzeitintervall in Anspruch nimmt, werden in bestimmten Fahrsituationen weitere Systeme zur Fahrzeugstabilisierung, beispielsweise ein ABS- oder ein ESP-System in den Fahrbetrieb eingreifen. Dabei kann durch das Hydroaggregat unabhängig von einem Bremseingriff des Fahrers ein Bremsdruck aufgebaut werden, um eines oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs zu bremsen. Derartige plötzliche Bremseingriffe und insbesondere der Druckaufbau für derartige Bremseingriffe erzeugen jedoch Geräusche, die teilweise als störend empfunden werden. Durch eine Berücksichtigung von wenigstens einem Betriebsparameter einer Komponente des hydraulischen Bremssystems können auch die Geräusche, die durch das Eingreifen des Bremssystems erzeugt werden, kompensiert werden.It is possible that the motor vehicle comprises a hydraulic brake system and that the control signal in the inventive method by the control device in response to at least one operating parameter of at least one component of the hydraulic brake system, in particular a hydraulic unit, is controlled. If the changeover condition is fulfilled and, in particular, a quick changeover from the first to the second clutch state is desired, it may happen that the current driving situation is unstable and this instability is to be compensated for by the changeover. However, since even a quick switching of the clutch state takes a certain minimum time interval, in certain driving situations further systems for vehicle stabilization, for example an ABS or an ESP system, intervene in the driving operation. In this case, a brake pressure can be established by the hydraulic unit regardless of a braking intervention of the driver to brake one or more wheels of the motor vehicle. However, such sudden braking interventions and in particular the pressure build-up for such braking interventions produce noises which are sometimes perceived as disturbing. By taking into account at least one operating parameter of a component of the hydraulic brake system, the noises generated by the intervention of the brake system can also be compensated.

Ergänzend ist es im erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich das Ansteuersignal in Abhängigkeit eines Motorparameters, wie beispielsweise einer Motordrehzahl, zu ermitteln, um auch Geräusche durch plötzliche Eingriffe in die Motorsteuerung aufgrund einer vorliegenden instabilen Fahrsituation zu kompensieren.In addition, it is also possible in the method according to the invention to determine the drive signal as a function of an engine parameter, such as an engine speed, in order to compensate for noise due to sudden intervention in the engine control due to a present unstable driving situation.

Bei Erfüllung der Umschaltbedingung kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Steuerungseinrichtung die Antriebseinrichtung und/oder ein automatisches Getriebe und/oder eine Abgasklappe zur Anpassung eines durch die Antriebseinrichtung erzeugten Geräusches angesteuert werden. Damit kann insbesondere das durch ein Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch durch ein Motorgeräusch überdeckt werden, welches von Fahrern als angenehmer empfunden wird als das durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch. Dabei kann beispielsweise durch das automatische Getriebe ein niedrigerer Gang gewählt werden und/oder die Drehzahl des Motors erhöht werden und/oder eine Abgasklappe geöffnet werden, um ein insgesamt sportliches Motorengeräusch bereitzustellen.When the switchover condition is met, the drive device and / or an automatic transmission and / or can be controlled by the control device in the context of the method according to the invention an exhaust flap for adjusting a noise generated by the drive means are driven. Thus, in particular, the noise generated by a switching of the coupling state can be covered by an engine noise, which is perceived by drivers to be more pleasant than the noise generated by the switching of the coupling state. In this case, for example, by the automatic transmission, a lower gear can be selected and / or the speed of the engine can be increased and / or an exhaust valve can be opened to provide a total sporty engine noise.

Zudem betrifft die Erfindung eine Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert ist und die in einem ersten Kupplungszustand ausschließlich eine erste Gruppe von Rädern mit einer Antriebseinrichtung koppelt und in einem zweiten Kupplungszustand sowohl die erste als auch eine zweite Gruppe von Rädern mit der Antriebseinrichtung koppelt, wobei die Kupplungseinrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.In addition, the invention relates to a coupling device for a motor vehicle, which is controlled by a control device and which couples in a first coupling state exclusively a first group of wheels with a drive means and in a second coupling state, both the first and a second group of wheels with the drive means coupled, wherein the coupling device is designed for carrying out a method according to the invention.

Zudem betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, das eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung umfasst. Das Kraftfahrzeug umfasst einen durch die Steuereinrichtung ansteuerbaren Aktor, wobei die Steuereinrichtung zum Ansteuern des Aktors gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.In addition, the invention also relates to a motor vehicle comprising a coupling device according to the invention. The motor vehicle includes an activatable by the control device actuator, wherein the control device is designed for driving the actuator according to the inventive method.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention are shown in the following exemplary embodiments and the associated drawings. Showing:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, das eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung umfasst, und 1 schematically an embodiment of a motor vehicle according to the invention, which comprises a coupling device according to the invention, and

2 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 schematically a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das abhängig von einem Kupplungszustand einer Kupplungseinrichtung entweder durch einen Vorderradantrieb oder einen Allradantrieb angetrieben wird. In einem ersten Kupplungszustand ist eine Antriebseinrichtung 2, nämlich ein Motor, über das Getriebe 3 mit dem Differential 4 der Vorderachse verbunden, das das vom Motor bereitgestellte Drehmoment auf die Vorderräder 5 des Kraftfahrzeugs verteilt. Das Getriebe 3 ist dabei von der als Kardanwelle ausgebildeten Welle 10 getrennt. Um einen Allradantrieb zu ermöglichen, ist im Kraftfahrzeug 1 eine Kupplungseinrichtung mit zwei Kupplungselementen 6, 7 vorgesehen, die es ermöglicht, zusätzlich auch die Hinterräder 9 durch die Antriebseinrichtung 2 anzutreiben. Sind beide Kupplungselemente 6, 7 gekoppelt, so ist das Getriebe 3 über das Kupplungselement 6 mit der Welle 10 und die Welle 10 wiederum über das Kupplungselement 7 mit dem Differential 8 der Hinterachse verbunden. Damit ist eine Drehmomentübertragung von der Antriebseinrichtung 2 über das Getriebe 3, die Welle 10 und das Differential 8 zu den Hinterrädern 9 möglich. Das Kupplungselement 6, das das Getriebe 3 mit der Welle 10 verbindet, ist als kraftschlüssiges Kupplungselement 6, nämlich als Lamellenkupplung ausgebildet. Das Kupplungselement 7, das die Welle 10 mit dem Differential 8 verbindet, ist ein formschlüssiges Kupplungselement 7, nämlich eine Klauenkupplung. 1 shows a motor vehicle 1 which is driven by either a front-wheel drive or an all-wheel drive depending on a clutch state of a clutch device. In a first coupling state is a drive device 2 , namely an engine, via the gearbox 3 with the differential 4 connected to the front axle, which provides the engine-supplied torque to the front wheels 5 of the motor vehicle distributed. The gear 3 is of the shaft designed as a propeller shaft 10 separated. To allow four-wheel drive, is in the vehicle 1 a coupling device with two coupling elements 6 . 7 provided, which also allows, in addition, the rear wheels 9 by the drive device 2 drive. Are both coupling elements 6 . 7 coupled, so is the transmission 3 over the coupling element 6 with the wave 10 and the wave 10 again via the coupling element 7 with the differential 8th connected to the rear axle. This is a torque transmission from the drive device 2 over the transmission 3 , the wave 10 and the differential 8th to the rear wheels 9 possible. The coupling element 6 that the transmission 3 with the wave 10 connects, is as a frictional coupling element 6 , namely formed as a multi-plate clutch. The coupling element 7 that the wave 10 with the differential 8th connects, is a positive coupling element 7 namely a dog clutch.

In alternativen Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs ist es auch möglich, zur Kupplung zwischen dem Getriebe 3 und der Welle 10 ein kraftschlüssiges Kupplungselement oder sowohl ein formschlüssiges Kupplungselement als auch ein kraftschlüssiges Kupplungselement zu nutzen und/oder zur Kopplung der Welle 10 an das Differential 8 ein formschlüssiges Kupplungselement oder sowohl ein formschlüssiges als auch ein kraftschlüssiges Kupplungselement vorzusehen. Die Nutzung einer Kombination eines formschlüssigen Kupplungselements und eines kraftschlüssigen Kupplungselements ermöglicht eine formschlüssige Kupplung mit vorangehender Synchronisation, wenn zunächst ausschließlich eine kraftschlüssige Kopplung erfolgt und erst nach der Synchronisation eine formschlüssige Kopplung.In alternative embodiments of the motor vehicle, it is also possible for the coupling between the transmission 3 and the wave 10 to use a non-positive coupling element or both a positive coupling element and a non-positive coupling element and / or for coupling the shaft 10 to the differential 8th to provide a positive coupling element or both a positive and a non-positive coupling element. The use of a combination of a form-locking coupling element and a non-positive coupling element allows a positive coupling with previous synchronization, if initially only a frictional coupling takes place and only after the synchronization of a positive coupling.

In einem zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung koppelt sowohl das Kupplungselement 6 das Getriebe 3 mit der Welle 10 als auch das Kupplungselement 7 die Welle 10 mit dem Differential 8. Der Kupplungszustand wird dabei durch die Steuerungseinrichtung 11 bestimmt, die in Abhängigkeit des Kupplungszustandes, über einen Datenbus, nämlich einen CAN-Bus, die Kupplungselemente 6, 7 ansteuert. Bei einem Wechsel von dem ersten zum zweiten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung, also bei einem Wechsel vom Vorderradantrieb zum Allradantrieb, ist es erforderlich die Drehzahl der Welle 10 an die am Getriebe 3 bzw. am Differential 8 vorliegenden Drehzahlen anzupassen. Für eine derartige Synchronisation der Welle 10 steuert die Steuerungseinrichtung 11 zunächst das kraftschlüssige Kupplungselement 6 an, um die Welle 10 mit einer vorgegebenen Kraft an das Getriebe 3 zu koppeln. Die Drehzahl der Welle 10 wird durch diese Kopplung erhöht, bis die Drehzahl der Welle 10 der Drehzahl am Differential 8 der Hinterachse entspricht. Sind die entsprechenden Drehzahlen angeglichen, steuert die Steuereinrichtung 11 die formschlüssige Kupplungseinrichtung 7 an, um die Welle 10 mit dem Differential 8 zu koppeln. Bei alternativen Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs 1 ist es möglich, an beiden Enden der Welle 10 sowohl ein formschlüssiges als auch ein kraftschlüssiges Kupplungselement der Kupplungseinrichtung vorzusehen, um ein gleichmäßiges Ankoppeln zu erreichen.In a second coupling state of the coupling device, both the coupling element couples 6 The gear 3 with the wave 10 as well as the coupling element 7 the wave 10 with the differential 8th , The coupling state is determined by the control device 11 determines, depending on the coupling state, via a data bus, namely a CAN bus, the coupling elements 6 . 7 controls. When changing from the first to the second clutch state of the clutch device, ie when changing from the front wheel drive to the four-wheel drive, it is necessary the speed of the shaft 10 to the gearbox 3 or at the differential 8th adapt to existing speeds. For such a synchronization of the shaft 10 controls the control device 11 First, the non-positive coupling element 6 to the shaft 10 with a given force to the gearbox 3 to pair. The speed of the shaft 10 is increased by this coupling until the speed of the shaft 10 the speed at the differential 8th the rear axle corresponds. When the respective speeds are equalized, the controller controls 11 the positive coupling device 7 to the shaft 10 with the differential 8th to pair. In alternative embodiments of the motor vehicle 1 It is possible at both ends of the shaft 10 to provide both a positive and a non-positive coupling element of the coupling device in order to achieve a uniform coupling.

Die Steuerungseinrichtung 11 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst eine Vielzahl von das Kraftfahrzeug 1 betreffenden Egoinformationen und das Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 betreffenden Umfeldinformationen. Hierzu können beispielsweise Drehzahlen und Drehzahländerungen des Motors und Drehzahlen von Rädern 5, 9 bzw. Achsen erfasst werden. Zur Drehzahlerfassung werden Drehzahlsensoren genutzt, von denen zur größeren Übersicht nur der der Welle 10 zugeordnete Drehzahlsensor 13 dargestellt ist. Mit einem nicht gezeigten Navigationssystem kann zudem erfasst werden, ob sich das Kraftfahrzeug auf einer befestigten Straße oder im Gelände befindet.The control device 11 of the motor vehicle 1 detects a variety of the motor vehicle 1 concerned Egoinformationen and the environment of the motor vehicle 1 relevant environmental information. For this purpose, for example, speeds and speed changes of the engine and speeds of wheels 5 . 9 or axes are detected. For speed measurement, speed sensors are used, of which for a larger overview, only the shaft 10 assigned speed sensor 13 is shown. With a navigation system, not shown, it can also be detected whether the motor vehicle is on a paved road or in the field.

Während eines Betriebs der Kupplungseinrichtung im ersten Kupplungszustand wertet die Steuerungseinrichtung 11 in regelmäßigen Intervallen eine Umschaltbedingung aus, die erfüllt ist, wenn der Fahrzustand instabil ist, und zur Stabilisierung des Kraftfahrzeugs eine schnelle Umschaltung in den zweiten Kupplungszustand erforderlich ist. Zudem wertet die Steuereinrichtung 11 eine weitere Umschaltbedingung aus, die anzeigt, ob ein Umschalten der Kupplungseinrichtung in den zweiten Kupplungszustand über einen längeren Zeitraum vorteilhaft ist. Die entsprechende Auswertung wird im Folgenden noch mit Bezug auf 2 erläutert.During operation of the clutch device in the first clutch state evaluates the control device 11 at regular intervals, a switching condition, which is satisfied when the driving condition is unstable, and for stabilizing the motor vehicle, a fast switching to the second clutch state is required. In addition, evaluates the controller 11 a further switching condition, which indicates whether switching the coupling device in the second coupling state over a longer period of time is advantageous. The corresponding evaluation will be described below with reference to 2 explained.

Wird erfasst, dass die Umschaltbedingung erfüllt ist, das heißt ein sehr schneller Wechsel in den zweiten Kupplungszustand gewünscht ist, so müssen beide Kupplungselemente 6, 7 innerhalb eines kurzen Zeitraums gekoppelt werden, wodurch ein im Fahrzeuginnenraum deutlich hörbares Geräusch erzeugt wird. Im Kraftfahrzeug 1 wird dieses Geräusch durch Antischall teilweise kompensiert. Hierzu wird ein Aktor 12, der ein Schallwandler eines Beschallungssystems zur Beschallung des Innenraums des Kraftfahrzeugs 1 ist, durch die Steuereinrichtung 11 zur Ausgabe von Antischall angesteuert. Hierzu werden mehrere Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs erfasst. Im Getriebe 3 sowie im Differential 8 sind jeweils nicht gezeigte Drehzahlsensoren angeordnet, die die Drehzahlen im mit der Welle 10 zu koppelnden Bereich erfassen. Zusätzlich ist an der Welle 10 der Drehzahlsensor 13 angeordnet. Die Steuereinrichtung 11 erfasst zudem eine Kraft, die das kraftschlüssige Kupplungselement 6 zur Kopplung des Getriebes 3 mit der Welle 10 ausübt. In der Steuereinrichtung 11 ist ein Modell der Kupplungseinrichtung gespeichert, das zum einen die Positionen der Kupplungselemente 6, 7 der Kupplungseinrichtung im Kraftfahrzeug 1, zum anderen die Trägheit der Welle 10, Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit auf der Welle 10 und der Kupplungselemente 6, 7 sowie Informationen zur Schallausbreitung im Kraftfahrzeug 1 und zu resonierenden Komponenten.If it is detected that the switching condition is met, that is a very fast change in the second clutch state is desired, so must both coupling elements 6 . 7 be coupled within a short period of time, whereby a clearly audible noise is generated in the vehicle interior. In the motor vehicle 1 This noise is partially compensated by the sound. This is an actor 12 , the sound transducer of a public address system for sonicating the interior of the motor vehicle 1 is, by the controller 11 triggered to output anti-sound. For this purpose, a plurality of operating parameters of the motor vehicle are detected. In the transmission 3 as well as in the differential 8th each rotational speed sensors, not shown, are arranged, the rotational speeds in the shaft 10 capture the area to be coupled. In addition, it is on the shaft 10 the speed sensor 13 arranged. The control device 11 also detects a force that the non-positive coupling element 6 for coupling the gearbox 3 with the wave 10 exercises. In the control device 11 a model of the coupling device is stored, which on the one hand, the positions of the coupling elements 6 . 7 the coupling device in the motor vehicle 1 , on the other hand, the inertia of the wave 10 , Information about the surface texture on the shaft 10 and the coupling elements 6 . 7 as well as information about sound propagation in the motor vehicle 1 and resonating components.

Dieses Modell wird durch die vorangehend genannten Betriebsparameter parametrisiert, um ein Modellsignal zu berechnen, das den Verlauf eines durch den Wechsel des Kupplungszustandes erzeugten Geräusches zumindest teilweise beschreibt. Im Rahmen dieser Berechnung wird zusätzlich der Zeitpunkt ausgewertet, zu dem die Steuereinrichtung 11 die kraftschlüssige Kupplungseinrichtung 7 zur Kopplung ansteuert sowie der Drehzahlunterschied zwischen der Welle 10 und dem Differential 8 zu diesem Zeitpunkt. Mithilfe des Modells werden ein Frequenzspektrum des Modellsignals sowie eine Amplitudenhüllkurve für wenigstens ein Frequenzband bestimmt.This model is parameterized by the above-mentioned operating parameters in order to calculate a model signal which at least partially describes the course of a noise generated by the change of the clutch state. As part of this calculation, the time is additionally evaluated, to which the control device 11 the non-positive coupling device 7 to the coupling controls and the speed difference between the shaft 10 and the differential 8th at this time. The model is used to determine a frequency spectrum of the model signal and an amplitude envelope for at least one frequency band.

Für Teile des zu kompensierenden Geräusches ist die Phasenlage nicht bekannt. Daher ist im Kraftfahrzeug 1 zusätzlich ein Mikrofon 14 vorgesehen, das im Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist und das das tatsächlich beim Wechsel des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch erfasst. Eine derartige Erfassung des tatsächlichen Störgeräusches ist vorteilhaft, um rauschhafte Signalanteile des Störgeräusches besser kompensieren zu können.For parts of the noise to be compensated, the phase position is unknown. Therefore, in the motor vehicle 1 in addition a microphone 14 provided in the interior of the motor vehicle 1 is arranged and detects the noise actually generated when changing the coupling state. Such detection of the actual noise is advantageous in order to better compensate for noisy signal components of the noise can.

Aus dem Modellsignal wird durch die Steuerungseinrichtung 11 ein Ansteuersignal für den Aktor 12 generiert. Zur Generierung des Ansteuersignals werden dabei insbesondere die relative Lage des Aktors 12 zu dem Bereich des Innenraums, in dem das Geräusch kompensiert werden soll, berücksichtigt. In alternativen Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs 1 können mehrere Aktoren vorgesehen sein, die mit separaten Ansteuersignalen angesteuert werden, um ein Geräusch zu kompensieren. Dabei kann aus dem Modellsignal ein voraussichtliches Signal in einem Bereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs 1 berechnet werden, in dem das Geräusch kompensiert werden soll, und Antischall kann durch Schallfeldsynthese berechnet werden.The model signal is output by the control device 11 a drive signal for the actuator 12 generated. To generate the drive signal in particular the relative position of the actuator 12 to the area of the interior in which the noise is to be compensated considered. In alternative embodiments of the motor vehicle 1 a plurality of actuators may be provided, which are controlled by separate drive signals to compensate for a noise. In this case, from the model signal an anticipated signal in an area of the interior of the motor vehicle 1 can be calculated, in which the noise is to be compensated, and anti-sound can be calculated by sound field synthesis.

Das Kraftfahrzeug 1 weist zudem ein hydraulisches Bremssystem auf, von dem ausschließlich die Bremse 16 an einem der Vorderräder 5 sowie ein Hydroaggregat 15 zur Erzeugung von fahrerunabhängigen Bremsdrücken gezeigt sind. Ist eine Umschaltung in den zweiten Kupplungszustand aufgrund einer instabilen Fahrsituation notwendig, wird während des Zeitintervalls des Umschaltens durch die Steuereinrichtung 11 das Hydroaggregat 15 angesteuert, um elektronische Spurkontrollfunktionen bereitzustellen. Auch dadurch werden zusätzliche Geräusche erzeugt. Die Steuereinrichtung 11 berücksichtigt eine derartige Ansteuerung bei der Berechnung des Modellsignals, weshalb auch der durch das Hydroaggregat 15 erzeugte Schall zumindest teilweise kompensiert wird.The car 1 also has a hydraulic brake system, of which only the brake 16 on one of the front wheels 5 and a hydraulic unit 15 for generating driver-independent brake pressures are shown. If a changeover to the second clutch state is necessary due to an unstable driving situation, during the time interval of the switching by the control device 11 the hydraulic unit 15 controlled to provide electronic tracking control functions. This also generates additional noise. The control device 11 considers such a control in the calculation of the Model signal, which is why the by the hydraulic unit 15 generated sound is at least partially compensated.

Ergänzend zur Erzeugung von Antischall zur Reduzierung des durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugten Geräuschs ist bei dem Kraftfahrzeug 1 vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 11 während zumindest eines Teils des Zeitintervalls des Umschaltens die Antriebseinrichtung 2, das Getriebe 3 sowie eine nicht dargestellte Abgasklappe ansteuert, um die Lautstärke des durch die Antriebseinrichtung 2 erzeugten Geräuschs zu erhöhen und das durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch zu überdecken.In addition to the generation of anti-noise to reduce the noise generated by the switching of the coupling state is in the motor vehicle 1 provided that the control device 11 during at least part of the time interval of the switching, the drive means 2 , The gear 3 as well as an exhaust flap, not shown, controls to the volume of the drive means 2 to increase generated noise and to cover the noise generated by the switching of the coupling state.

2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Kupplungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug. In Schritt S1 wird eine Vielzahl von Parametern des Kraftfahrzeugs und des Umfeld erfasst. Diese Parameter erfassen zum einen, ob die Fahrsituation des Kraftfahrzeugs instabil ist und ein zeitnaher Betrieb des Kraftfahrzeugs in einem Allradmodus erforderlich ist und zum anderen, ob die Gesamtfahrsituation es mittelfristig vorteilhaft erscheinen lässt, in einen Allradmodus zu wechseln. Als Parameter werden Straßeninformationen aus einem Navigationssystem, die Betriebstemperaturen von mehreren Komponenten des Kraftfahrzeugs, nämlich der Reifen, des Motors und des Kühlwassers, eine Stellung eines Bedienelementens, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die Gierrate des Kraftfahrzeugs, der Lenkwinkel und eine Vielzahl weiterer Parameter erfasst. 2 schematically shows a flowchart of a method for operating a coupling device in a motor vehicle. In step S1, a plurality of parameters of the motor vehicle and the environment are detected. These parameters detect on the one hand, whether the driving situation of the motor vehicle is unstable and a timely operation of the motor vehicle in a four-wheel drive mode is required and on the other, whether the overall driving situation makes it seem in the medium term advantageous to change to a four-wheel drive mode. As parameters road information from a navigation system, the operating temperatures of several components of the motor vehicle, namely the tires, the engine and the cooling water, a position of a control element, the speed of the motor vehicle, the yaw rate of the motor vehicle, the steering angle and a variety of other parameters detected.

In Schritt S2 werden die erfassten Parameter ausgewertet, um zu ermitteln, ob eine Umschaltbedingung erfüllt ist, die eine Instabilität des Kraftfahrzeugs anzeigt. Diese Umschaltbedingung ist erfüllt, wenn wenigstens eine von mehreren Auslösebedingungen erfüllt ist. Die Auslösebedingungen sind eine Übertragung eines Drehmoments, das ein vorgegebenes Drehmoment übersteigt, durch ein Getriebe oder ein Differential, das Überschreiten eines Grenzwerts durch einen ermittelten Schwimmwinkel, das Überschreiten eines Grenzwerts durch eine ermittelte Gierrate und das Überschreiten eines Grenzwerts durch Drehzahlunterschiede zwischen Rädern. Ergänzend können weitere Bedingungen, die eine aktuelle Instabilität des Kraftfahrzeugs anzeigen, ausgewertet werden.In step S2, the detected parameters are evaluated to determine whether a switching condition is met, indicating an instability of the motor vehicle. This switching condition is met when at least one of several trip conditions is met. The triggering conditions are a transmission of a torque exceeding a predetermined torque, by a transmission or a differential, the exceeding of a limit value by a determined slip angle, the exceeding of a limit by a determined yaw rate and the exceeding of a limit value by speed differences between wheels. In addition, further conditions that indicate a current instability of the motor vehicle can be evaluated.

Ist die Umschaltbedingung erfüllt, so erfolgt ein schneller Wechsel von dem ersten Kupplungszustand in den zweiten Kupplungszustand, sodass die Erzeugung eines Störgeräuschs unvermeidbar ist. Durch das Verfahren wird das erzeugte Geräusch beim Umschalten des Kupplungszustands daher zumindest teilweise kompensiert. Hierzu erfolgt die Umschaltung in den Schritten S3 bis S9, die wiederholt durchlaufen werden. Im Schritt S3 erfolgt jeweils die Ansteuerung der Kupplungseinrichtung. Es werden Kräfte erzeugt, damit die kraftschlüssigen Kupplungselemente der Kupplungseinrichtung koppeln und es können zudem, wenn ermittelt wird, dass eine Synchronisation bereits erfolgt ist, ein oder mehrere formschlüssige Kupplungselemente zur Kopplung angesteuert werden.If the switching condition is satisfied, there is a quick change from the first clutch state to the second clutch state, so that the generation of a noise is unavoidable. The method therefore at least partially compensates for the generated noise when switching the clutch state. For this purpose, the switching takes place in steps S3 to S9, which are repeated. In step S3 in each case the control of the coupling device takes place. It forces are generated so that the non-positive coupling elements of the coupling device couple and it can also, if it is determined that synchronization has already taken place, one or more positive coupling elements are driven to couple.

Im Schritt S4 werden Parameter erfasst, die in dem weiteren Verfahren zur Voraussage des erzeugten Geräusches genutzt werden. Dies sind die Drehzahlen bzw. Drehmomente bzw. die zeitlichen Ableitungen der jeweiligen Größen von Wellen und Getrieben, die durch die Kupplungseinrichtung beim Wechsel in den zweiten Kupplungszustand gekoppelt werden. Ergänzend werden Ansteuerparameter für ein Hydroaggregat erfasst, um auch die Geräusche des Hydroaggregats kompensieren zu können.In step S4, parameters are detected which are used in the further method for predicting the generated noise. These are the speeds or torques or the time derivatives of the respective sizes of shafts and gears, which are coupled by the coupling device when changing to the second coupling state. In addition, control parameters for a hydraulic unit are recorded in order to be able to compensate for the noises of the hydraulic unit.

Im Schritt S5 wird, wie bereits zu 1 erläutert, ein Modellsignal berechnet, das einen Verlauf eines durch den Wechsel des Kupplungszustandes erzeugten Geräusches in wenigstens einem Bereich des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise beschreibt. Hierzu werden ein in einer Steuereinrichtung gespeichertes Modell des Kraftfahrzeugs sowie die im Schritt S4 erfassten Parameter genutzt.In step S5, as already 1 explains, a model signal calculated that describes a course of a noise generated by the change of the clutch state in at least a portion of the motor vehicle at least partially. For this purpose, a model of the motor vehicle stored in a control device and the parameters detected in step S4 are used.

Um die Phasenlage der einzelnen Komponenten des Modellsignals genauer bestimmen zu können, wird im Schritt S6 mit wenigstens einem Mikrofon ein Schallsignal erfasst. Das Mikrofon kann dabei im Innenraum des Kraftfahrzeugs und/oder im Bereich eines der Kupplungselemente angeordnet sein.In order to determine the phase position of the individual components of the model signal more accurately, a sound signal is detected in step S6 with at least one microphone. The microphone can be arranged in the interior of the motor vehicle and / or in the region of one of the coupling elements.

Im Schritt S7 wird für einen Aktor oder mehrere Aktoren ein Ansteuersignal berechnet. Hierzu werden prinzipiell bekannte Verfahren der Schallfeldsynthese genutzt, um in wenigstens einem Kraftfahrzeugbereich ein Signal zu kompensieren, das sich aus dem in Schritt S5 berechneten Modellsignal und der Phasenlage ergibt, die mithilfe des in Schritt S6 erfassten Schalls bestimmt wurde. Das Ansteuersignal dient dabei der Erzeugung von Antischall, also von Schall, der dem durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugten Geräusch in einem Fahrzeugbereich möglichst gut entspricht, wobei die Amplitude des Antischalls jedoch gegenüber dem Geräusch invertiert ist, wodurch das Geräusch durch den Antischall zumindest teilweise ausgelöscht wird.In step S7, a drive signal is calculated for one or more actuators. For this purpose, in principle known methods of sound field synthesis are used to compensate in at least one motor vehicle area a signal resulting from the model signal calculated in step S5 and the phase position, which was determined by means of the sound detected in step S6. The drive signal serves to generate anti-sound, that is to say sound which corresponds as well as possible to the noise generated in a vehicle area by the switching of the clutch state, whereby the amplitude of the anti-noise is inverted with respect to the noise, whereby the noise is at least partially extinguished by the anti-sound becomes.

Im Schritt S8 wird wenigstens ein Aktor zur Ausgabe des in Schritt S7 berechneten Ansteuersignals angesteuert. Anschließend wird im Schritt S9 überprüft, ob sich die Kupplungseinrichtung bereits im zweiten Kupplungszustand befindet. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren ab dem Schritt S3 wiederholt. Befindet sich die Kupplungseinrichtung jedoch bereits im zweiten Kupplungszustand, so endet das Verfahren mit dem Schritt S10.In step S8, at least one actuator is actuated to output the control signal calculated in step S7. Subsequently, it is checked in step S9 whether the clutch device is already in the second clutch state. If this is not the case, the method is repeated from step S3. Is the However, coupling device already in the second coupling state, so the process ends with the step S10.

Wird im Schritt S2 ermittelt, dass die Umschaltbedingung nicht erfüllt ist, so wird im Schritt S11 eine weitere Umschaltbedingung geprüft. Dabei wird entschieden, ob ein Umschalten in einen zweiten Kupplungszustand mittelfristig gewünscht oder vorteilhaft ist. Die weitere Umschaltbedingung ist erfüllt, wenn ein Fahrer durch die Betätigung eines Bedienelements aktiv den zweiten Kupplungszustand, nämlich den Allradantrieb, einschaltet. Die weitere Umschaltbedingung ist auch erfüllt, wenn aus den Daten eines Navigationssystems erkennbar ist, dass sich das Kraftfahrzeug nicht auf einer befestigten Straße befindet, die Außentemperatur unter einem gewissen Wert liegt oder die Temperatur bestimmter Komponenten, insbesondere der Räder des Kraftfahrzeugs, unterhalb eines bestimmten Wertes liegt.If it is determined in step S2 that the switching condition is not fulfilled, then in step S11 a further switching condition is checked. It is decided whether switching to a second clutch state is desired or advantageous in the medium term. The further switching condition is fulfilled when a driver actively activates the second clutch state, namely the four-wheel drive, by the actuation of a control element. The further switching condition is also met when it can be seen from the data of a navigation system that the motor vehicle is not on a paved road, the outside temperature is below a certain value or the temperature of certain components, in particular the wheels of the motor vehicle, below a certain value lies.

Die weitere Umschaltbedingung wertet somit Bedingungen aus, die zwar keine sofortige Umschaltung in den zweiten Kupplungszustand erfordern, bei denen ein Betrieb im zweiten Kupplungszustand aber insgesamt vorteilhaft und/oder erwünscht ist. In diesem Fall kann im Schritt S12 ein Wechsel in den zweiten Kupplungszustand während eines Zeitintervalls erfolgen, das deutlich länger ist als das Zeitintervall für den Wechsel bei Erfüllung der Umschaltbedingung im Schritt S2. Aufgrund dieser langsameren Umschaltung können Synchronisationen und andere Schaltprozesse derart gesteuert werden, dass das durch das Umschalten des Kupplungszustandes erzeugte Geräusch sehr leise und daher effektiv für den Fahrer im laufenden Fahrbetrieb nicht wahrnehmbar ist. Daher ist keine Kompensation dieses Geräusches erforderlich. Das Verfahren endet auch in diesem Fall mit dem Schritt S10 im zweiten Kupplungszustand.The further switching condition thus evaluates conditions which do not require immediate switching to the second clutch state, but in which operation in the second clutch state is overall advantageous and / or desirable. In this case, in step S12, a change to the second clutch state during a time interval which is significantly longer than the time interval for the change in fulfillment of the switching condition in step S2. Because of this slower switching synchronizations and other switching processes can be controlled so that the noise generated by the switching of the clutch state is very quiet and therefore effectively imperceptible to the driver in the current driving. Therefore, no compensation of this noise is required. The method also ends in this case with the step S10 in the second coupling state.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

GB 2488241 A [0003]

Claims

Method for operating a clutch device in a motor vehicle, which is controlled by a control device and which in a first clutch state exclusively couples a first group of wheels to a drive device and couples both the first and a second group of wheels to the drive device in a second clutch state wherein the clutch device is converted during the operation in the first clutch state during operation in the first clutch state during a predetermined time interval in the second clutch state, characterized in that during at least a portion of the time interval, at least one actuator by the control device by a drive signal for generating a sound signal is controlled, which at least partially compensates for a noise generated by a switching of the coupling state.

A method according to claim 1, characterized in that in case of non-compliance of the switching condition and fulfillment of another switching condition, the coupling means during a predetermined further time interval, which is longer than the time interval, is transferred to the second clutch state.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that a sound transducer of a public address system for sonicating the interior of the motor vehicle is used as an actuator.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator is actuated by the control device to output an anti-noise, which at least partially reduces the noise generated by switching the clutch state in at least one part of the interior of the motor vehicle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device comprises a non-positive coupling element for non-positive coupling of a shaft and a transmission and / or a positive coupling element for positive coupling of the shaft and the transmission, wherein the drive signal by the control device in dependence of at least one Operating parameters of the shaft and / or the transmission and / or the non-positive coupling element and / or the positive coupling element is determined.

A method according to claim 5, characterized in that as the operating parameter, a speed difference and / or a torque difference and / or a time derivative of the speed difference and / or a time derivative of the torque difference between the transmission and the shaft is evaluated.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that as an operating parameter, a force exerted by the non-positive coupling element force is evaluated.

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that is evaluated as an operating parameter of the timing of the coupling of the shaft and the transmission by the positive coupling element.

A method according to claim 8, characterized in that is evaluated as an operating parameter, a speed difference and / or a torque difference between the shaft and the gearbox at the time of coupling the shaft to the transmission through the positive coupling element.

Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that a model signal is calculated by the control device in dependence on a predetermined model and the operating parameter, which at least partially describes a course of a noise generated by the change of the clutch state in at least one region of the motor vehicle, so that the drive signal is calculated by the control device as a function of the model signal.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the motor vehicle comprises at least one microphone, in particular in the interior of the motor vehicle, by which the noise generated by the switching of the coupling state is detected as a reference signal, after which the drive signal by the control device in dependence detected reference signal is calculated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the motor vehicle comprises a hydraulic brake system, wherein the drive signal is controlled by the control device in response to at least one operating parameter at least one component of the hydraulic brake system, in particular a hydraulic unit.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that upon fulfillment of the switching condition by the control device, the drive device and / or an automatic transmission and / or an exhaust flap for adjusting a noise generated by the drive means are driven.

Coupling device for a motor vehicle ( 1 ) controlled by a control device ( 11 ) and in a first coupling state exclusively a first group of wheels ( 5 ) with a drive device ( 2 ) coupled in a second coupling state, both the first and a second group of wheels ( 5 . 9 ) with the drive device ( 2 ), characterized in that it is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Motor vehicle, characterized in that it comprises a coupling device according to claim 14.