DE102015120313B4 - Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung zur Vermeidung von Schaden an einer Kupplung einer nichtangetriebenen Eingangswelle eines Fahrzeuges, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) versehen ist, wobei das Verfahren aufweist:einen Drehmomentreduktionsvorgang des Reduzierens eines Drehmoments eines Motors, der direkt mit der Kupplung verbunden ist, mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU), wenn eine Blockiererscheinung an einem Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung, und insbesondere ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung für ein Fahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT), welches das Bersten einer Kupplung verhindern kann, wenn eine Blockiererscheinung an einem Niedriggangrad einer nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt.
  • Ein Doppelkupplungssatz eines DCT ist eine Anordnung von verschiedenen Teilen. Beim Drehen mit einer hohen Drehzahl (10.000 U/min) können diese Teile durch Zentrifugalkraft getrennt oder beschädigt werden, und gleichzeitig können Geräusche und Schläge erzeugt werden. Wenn ein Schaden an der Kupplung, z.B. ein Bersten verursacht wird, geht die Leistungsübertragungsfunktion der Kupplung verloren, wodurch eine Gefahr für Insassen des Fahrzeuges geschaffen wird. Daher muss verhindert werden, dass die Erscheinung eines Berstens der Kupplung unter irgendwelchen Fahrbedingungen hervorgerufen wird.
  • Wenn die Kupplung direkt mit einem Motor verbunden ist, d.h. sie ist in einem Zustand bezogen auf eine angetriebene Eingangswelle, hängt die Drehzahl der angetriebenen Eingangswelle von der Drehzahl des Motors ab. Jedoch variiert, wenn die Kupplung in einem Zustand bezogen auf eine nichtangetriebene Eingangswelle ist, deren Drehzahl in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und einer eingerückten Gangstufe.
  • Wenn ein Niedriggangrad mit der nichtangetriebenen Eingangswelle voreingerückt ist, während sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt, wird die Drehzahl der Kupplung abnormal erhöht, wodurch die Erscheinung eines Berstens der Kupplung verursacht werden kann. Ein Bild einer Kupplung, die durch eine solche Erscheinung des Kupplungsberstens beschädigt wurde, ist in 1 gezeigt.
  • Insbesondere wird, wenn ein Niedriggangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle bei einer Bewegung des Fahrzeuges mit hoher Geschwindigkeit eingerückt ist und ein Fehler einer Schaltbetätigungseinrichtung, bei dem das Niedriggangrad nicht ausgerückt wird, verursacht wird, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Erscheinung des Kupplungsberstens erhöht. Ein solcher Fehler ist in 2 gezeigt, wo eine angetriebene Eingangswelle mit einem Motor (E) gekuppelt ist und eine Antriebskraft über ein sechstes Gangrad an Fahrantriebsräder (W) übertragen wird. Unter normalen Umständen sollte eine nichtangetriebene Eingangswelle mit einem fünften oder siebten Gangrad gekuppelt werden, um das Schalten der Gänge vorzubereiten. Jedoch ist aufgrund des Auftretens eines Fehlers die nichtangetriebene Eingangswelle in einem Zustand, in dem sie mit einem ersten Gangrad gekuppelt ist.
  • Folglich wird die Drehzahl der Fahrantriebsräder, die bei hoher Geschwindigkeit gedreht werden, durch das erste Gangrad verstärkt, wodurch die erste Kupplung, die an der nichtangetriebenen Eingangswelle montiert ist, mit abnormal hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Daher ist ein Steuerungsverfahren zur Begrenzung der Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle auf ein vorbestimmtes Niveau oder geringer beim Auftreten des oben genannten Problems erforderlich.
  • Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Steuerung einer DCT-Kupplung wurde bestimmt, dass, wenn bei Beginn der Synchronisation mittels eines Schaltvorgangs die Drehzahl einer Antriebswelle eine Drehzahl, bei welcher ein Kupplungsbersten auftritt, oder größer ist, das Getriebe nicht funktioniert. Auf diese Weise wird ein Fehler in einem frühen Stadium diagnostiziert, wodurch ein zusätzlicher Schaden verhindert werden kann.
  • Die DE 10 2009 014 469 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung zur Vermeidung von Schaden an einer Kupplung einer nichtangetriebenen Eingangswelle eines Fahrzeuges, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe versehen ist.
  • Ein weiteres Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung ist aus der DE 603 20 120 T2 bekannt.
  • Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung geschaffen, welches verhindern kann, dass eine Kupplung einer nichtangetriebenen Eingangswelle eines mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) versehenen Fahrzeuges berstet, und insbesondere verhindern kann, dass die Kupplung berstet, selbst wenn die Erscheinung eines Blockierens an einem Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt, während sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt.
  • Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung weist ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung zur Vermeidung von Schaden an einer Kupplung einer nichtangetriebenen Eingangswelle eines Fahrzeuges, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) versehen ist, auf: einen Drehmomentreduktionsvorgang des Reduzierens eines Drehmoments eines Motors, der direkt mit der Kupplung verbunden ist, mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU), wenn eine Blockiererscheinung an einem Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt.
  • Das Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung kann ferner nach dem Drehmomentreduktionsvorgang aufweisen: einen Gefällebestimmungsvorgang des Bestimmens, ob sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt, und einen Vorgang des Tauschens der nichtangetriebenen Eingangswelle und einer angetriebenen Eingangswelle miteinander, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug auf dem Gefälle bewegt.
  • Das Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung kann ferner vor dem Drehmomentreduktionsvorgang aufweisen: einen Überdrehungsbestimmungsvorgang des Bestimmens, ob eine Drehzahl (U/min) der nichtangetriebenen Eingangswelle größer als oder gleich wie ein Kupplungsbersten-Referenzdrehzahlwert ist, und einen Gangradtrennungsvorgang des Trennens des Gangrades von der nichtangetriebenen Eingangswelle, wenn die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle größer als oder gleich wie der Kupplungsbersten-Referenzdrehzahlwert ist, wobei bei dem Gangradtrennungsvorgang, wenn das Gangrad nicht getrennt ist, bestimmt wird, dass eine Blockiererscheinung aufgetreten ist.
  • Der Gefällebestimmungsvorgang kann aufweisen: Bestimmen, dass sich das Fahrzeug auf dem Gefälle bewegt, wenn die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle nicht reduziert wird, selbst wenn das Drehmoment des Motors bei dem Drehmomentreduktionsvorgang reduziert wird.
  • Wenn das Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle, an welchem die Blockiererscheinung auftritt, ein erstes oder ein zweites Gangrad ist, kann der Drehmomentreduktionsvorgang durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 Bilder zum Vergleichen einer normalen Kupplung und einer durch eine Erscheinung des Kupplungsberstens beschädigten Kupplung nach der bezogenen Technik;
    • 2 eine Ansicht der Konfiguration eines Getriebes nach der bezogenen Technik, wenn eine Blockiererscheinung an einem Niedriggangrad einer nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt und daher eine Kupplung der nichtangetriebenen Eingangswelle mit abnormal hoher Geschwindigkeit gedreht wird; und
    • 3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnung ein Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
  • Obwohl in der obigen Beschreibung der bezogenen Technik einfach erläutert, bezieht sich ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) auf eine Technologie, welche zwei Eingangswellen aufweist und eine angetriebene Eingangswelle und eine nichtangetriebene Eingangswelle bei jedem Schalten von Gängen wechselt. Diese Technologie ist wohlbekannt, so dass deren weitere Erläuterung weggelassen wird.
  • Wie in 3 gezeigt, beginnt das Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit dem Überwachen der Drehzahl einer nichtangetriebenen Eingangswelle. Die Drehzahl der angetriebenen Eingangswelle und die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle werden von einem an jeder Welle installierten Wellensensor gemessen und an eine Steuereinrichtung übertragen.
  • Wenn die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle auf eine vorbestimmte Kupplungsbersten-Referenzdrehzahl oder größer erhöht wird, werden alle Gangräder, die mit der nichtangetriebenen Eingangswelle gekuppelt sind, freigegeben, um dieses Problem zu lösen. Wenn die Gangräder freigegeben sind, wird die von den Fahrantriebsrädern übertragene Drehkraft nicht an die nichtangetriebene Eingangswelle übertragen. Dadurch kann die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle reduziert werden.
  • Hier ist die Kupplungsbersten-Referenzdrehzahl anders als eine Drehzahl, bei welcher ein Kupplungsbersten auftritt, vorzugsweise auf eine Drehzahl gesetzt, die einem Warnbereich entspricht, in welchem die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Kupplungsberstens erhöht ist. Die Drehzahl, bei welcher ein Kupplungsbersten auftritt, variiert in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Variablen, wie der Art des Fahrzeuges, der Art des Getriebes, dem Material der Kupplung usw. Vorzugsweise ist eine Drehzahl, die 70% bis 90% der Drehzahl entspricht, bei welcher die Erscheinung eines Kupplungsberstens der entsprechenden Kupplung auftritt, auf die Kupplungsbersten-Referenzdrehzahl gesetzt.
  • Wenn eine Blockiererscheinung während des Trennens der Gangräder auftritt und daher die Gangräder nicht voneinander getrennt sind, wird eine alternative Maßnahme der Reduzierung des Drehmoments des Motors durchgeführt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, d.h. die Drehzahl der Fahrantriebsräder reduziert wird, wird in Fortführung dessen die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle ebenfalls reduziert. Folglich wird die Drehzahl der Kupplung reduziert, wodurch das Risiko des Kupplungsberstens reduziert wird.
  • Wenn die mit der nichtangetriebenen Eingangswelle gekuppelten Gangräder nicht freigegeben sind, ist es, wenn eine Steuereinrichtung die Gangräder von der nichtangetriebenen Eingangswelle mittels einer Schaltbetätigungseinrichtung freigibt, möglich zu erfassen, ob die Blockiererscheinung aufgetreten ist oder nicht.
  • Ferner fordert die Steuereinrichtung die Reduzierung des Drehmoments eines Motors bei einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) an, wenn eine Blockiererscheinung an einem Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt, wodurch das Drehmoment des Motors reduziert wird. Jedoch kann die Drehzahl der Fahrantriebsräder mitunter nicht nur durch Reduzieren des Drehmoments des Motors reduziert werden. Der Fall, wo das Fahrzeug in einem Trägheitsfahrzustand ist, z.B. beim Bewegen auf einem Gefälle, ist ein repräsentatives Beispiel. Während sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt, kann, selbst wenn das Drehmoment des Motors reduziert wird, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erhöht werden. Daher kann in einer problematischen Situation, in der die nichtangetriebene Eingangswelle durch ein von einer Blockiererscheinung betroffenes Gangrad gedreht wird, selbst wenn das Drehmoment des Motors reduziert wird, die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle auf die Kupplungsbersten-Referenzdrehzahl erhöht werden.
  • Wenn die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle nicht reduziert wird, selbst wenn das Drehmoment des Motors reduziert wird, wird bestimmt, dass sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt, und daher werden die nichtangetriebene Eingangswelle und die angetriebene Eingangswelle miteinander getauscht.
  • Wenn die nichtangetriebene Eingangswelle und die angetriebene Eingangswelle miteinander getauscht werden, wird die Eingangswelle, die mit dem von der Blockiererscheinung betroffenen Gangrad verbunden ist, die angetriebene Eingangswelle. Da die Drehzahl der angetriebenen Eingangswelle durch das Drehmoment des Motors begrenzt wird, kann die Drehzahl der Kupplung, die aufgrund einer Blockiererscheinung in einem Überdrehzustand ist, reduziert werden.
  • Die oben genannte Erläuterung trifft für den Fall zu, in dem das von einer Blockiererscheinung betroffene Gangsrad der nichtangetriebenen Eingangswelle ein erstes oder ein zweites Gangrad ist. Im Falle eines Niedriggangrades, wie eines ersten oder eines zweiten Gangrades, wird, wenn die Fahrantriebsräder mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden, die Eingangswelle mit höherer Geschwindigkeit gedreht. Daher gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Erscheinung eines Kupplungsberstens. Währenddessen ist, wenn eine Blockiererscheinung in einer mittleren oder hohen Gangstufe auftritt, welche eine dritte oder größere Gangstufe ist, selbst wenn die Fahrantriebsräder mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden, die Drehzahl der Eingangswelle nicht höher als die Drehzahl, bei welcher das Kupplungsbersten auftritt. Daher sind in diesem Falle die oben genannten Maßnahmen nicht erforderlich.
  • Zum Zwecke des besseren Verständnisses wird die Betriebsweise in der Annahme erläutert, dass die Eingangswelle, die von Anfang an mit dem Motor verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor aufnimmt, als eine erste Welle gesetzt ist, und die nichtangetriebene Eingangswelle, bei welcher eine Blockiererscheinung an einem Gangrad auftritt, als eine zweite Welle gesetzt ist. Wenn die Antriebskraft von der ersten Welle, die als die Eingangswelle mit dem Motor verbunden ist, an die Fahrantriebsräder übertragen wird, wird die Drehung der Fahrantriebsräder umgekehrt an die zweite Welle übertragen, welche die nichtangetriebene Eingangswelle ist, wodurch sich die zweite Welle dreht.
  • Hier unterscheidet sich beim normalen Betrieb die Drehzahl der ersten Welle nicht bedeutend von der Drehzahl der zweiten Welle. Der Grund dafür ist, dass ein mit der ersten Welle gekuppeltes Gangrad und ein mit der zweiten Welle gekuppeltes Gangrad mit benachbarten Gangstufen gekuppelt sind, zum Beispiel wenn die erste Welle mit der zweiten Gangstufe gekuppelt ist, die zweite Welle mit der ersten oder der dritten Gangstufe gekuppelt ist. Jedoch kann das Problem auftreten, dass die Drehzahl der zweiten Welle durch einen abnormalen Betrieb übermäßig erhöht wird, wie in dem Falle, in dem, wenn die erste Welle mit der sechsten Gangstufe gekuppelt ist und daher sich das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit bewegt, die der sechsten Gangstufe entspricht, die zweite Welle mit der ersten Gangstufe oder dergleichen gekuppelt ist.
  • Wenn dieses Problem verursacht wird, wird als eine primäre Lösung das mit der zweiten Welle gekuppelte Gangrad freigegeben. Wenn dieses Gangrad freigegeben ist, wird die Antriebskraft, welche die zweite Welle dreht, unterbrochen, wodurch das Kupplungsbersten verhindert werden kann.
  • Jedoch wird, wenn das betreffende Gangrad wegen einer Blockiererscheinung nicht freigegeben wird, als eine sekundäre Lösung der Betrieb des Reduzierens des Drehmoments des Motors durchgeführt, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges selbst zu reduzieren und somit die Drehzahl der Fahrantriebsräder zu reduzieren. Wenn die Drehzahl der Fahrantriebsräder reduziert wird, wird auch die Drehzahl der zweiten Welle, die in Verbindung mit der Drehung der Fahrantriebsräder gedreht wird, reduziert, wodurch das Kupplungsbersten verhindert werden kann.
  • Hier wird, wenn sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges nicht reduziert, selbst wenn das Drehmoment des Motors reduziert wird. Daher wird auch die Drehzahl der zweiten Welle nicht reduziert. Somit wird, wenn das oben genannte Problem auftritt, während sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt, als eine finale Lösung der Betrieb des Trennens der ersten Welle von dem Motor, so dass diese zur nichtangetriebenen Eingangswelle wird, und des Kuppelns der zweiten Welle mit dem Motor, so dass diese zur angetriebenen Eingangswelle wird, durchgeführt. Bei typischen Doppelkupplungsgetrieben bedeutet das Wechseln der Eingangswelle ein Schalten von Gängen. In dem obigen Falle wird mit dem Wechseln der Eingangswelle die zweite Welle, die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, mit dem Motor gekuppelt und die Drehzahl der zweiten Welle in Reaktion auf die Drehzahl des Motors begrenzt. Das heißt, da das Drehmoment des Motors zuvor reduziert wird, wird die Drehzahl der zweiten Welle durch das reduzierte Drehmoment des Motors begrenzt, wenn die zweite Welle mit dem Motor gekuppelt ist. Infolgedessen kann das Kupplungsbersten verhindert werden.
  • Das Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung gemäß der Erfindung hat die folgenden Effekte.
  • Erstens kann das Kupplungsbersten durch Steuerung der Drehzahl einer nichtangetriebenen Eingangswelle verhindert werden.
  • Zweitens kann, selbst wenn ein Getriebe nicht funktioniert, wenn das Fahrzeug unter Beschleunigungsbedingungen, z.B. wenn es sich auf einem Gefälle bewegt, das Kupplungsbersten zuverlässig verhindert werden.
  • Drittens kann, da das Kupplungsbersten verhindert werden kann, eine Gefahr für Insassen eines Fahrzeuges infolge von Kupplungsbersten vermieden werden.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Verhinderung des Berstens einer Kupplung zur Vermeidung von Schaden an einer Kupplung einer nichtangetriebenen Eingangswelle eines Fahrzeuges, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) versehen ist, wobei das Verfahren aufweist: einen Drehmomentreduktionsvorgang des Reduzierens eines Drehmoments eines Motors, der direkt mit der Kupplung verbunden ist, mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU), wenn eine Blockiererscheinung an einem Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle auftritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner nach dem Drehmomentreduktionsvorgang aufweisend: einen Gefällebestimmungsvorgang des Bestimmens, ob sich das Fahrzeug auf einem Gefälle bewegt; und einen Vorgang des Tauschens der nichtangetriebenen Eingangswelle und einer angetriebenen Eingangswelle miteinander, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug auf dem Gefälle bewegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner vor dem Drehmomentreduktionsvorgang aufweisend: einen Überdrehungsbestimmungsvorgang des Bestimmens, ob eine Drehzahl (U/min) der nichtangetriebenen Eingangswelle größer als oder gleich wie ein Kupplungsbersten-Referenzdrehzahlwert ist; und einen Gangradtrennungsvorgang des Trennens des Gangrades von der nichtangetriebenen Eingangswelle, wenn die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle größer als oder gleich wie der Kupplungsbersten-Referenzdrehzahlwert ist, wobei bei dem Gangradtrennungsvorgang, wenn das Gangrad nicht getrennt ist, bestimmt wird, dass eine Blockiererscheinung aufgetreten ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Gefällebestimmungsvorgang aufweist: Bestimmen, dass sich das Fahrzeug auf dem Gefälle bewegt, wenn die Drehzahl der nichtangetriebenen Eingangswelle nicht reduziert wird, selbst wenn das Drehmoment des Motors bei dem Drehmomentreduktionsvorgang reduziert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn das Gangrad der nichtangetriebenen Eingangswelle, an welchem die Blockiererscheinung auftritt, ein erstes oder ein zweites Gangrad ist, der Drehmomentreduktionsvorgang durchgeführt wird.
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