DE102015121097A1

DE102015121097A1 - Elektronische Steuerung einer Handschaltgetriebekupplung

Info

Publication number: DE102015121097A1
Application number: DE102015121097.5A
Authority: DE
Inventors: Yuji Fujii; Gregory Michael Pietron; Alex O'Connor Gibson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2016-06-16
Also published as: CN105697588B; CN105697588A; US9759275B2; MX370094B; MX2015016837A; US20160167659A1

Abstract

Eine Steuerung stellt eine Kupplungsaktuatorstellung als Reaktion auf eine Bewegung eines Kupplungspedals ein. Während eines Einrückens oder eines Ausrückens überwacht die Steuerung Sensorsignale zur Bestimmung der Aktuatorstellung entsprechend dem Berührungspunkt. Die Sensoren können Kupplungsdrehmoment direkt anzeigen oder können indirekt ansprechen. Ein Riesenmagnetowiderstandssensor (GMR-Sensor) liefert ein genaues Wellendrehstellungssignal, das zweimal numerisch differenziert werden kann, um ein genaues und stabiles Beschleunigungssignal zu ergeben. Die Steuerung aktualisiert den Berührungspunkt basierend auf einer Änderung der (des) erfassten Beschleunigung oder Drehmoments. Dann stellt die Steuerung die Beziehung der Aktuatorpedalstellung zur Kupplungspedalstellung ein, wodurch eine mechanische Verschleißnachstellung unnötig wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Getriebesystemen. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf ein Handschaltgetriebe mit einer Kupplung, die als Reaktion auf Bewegung eines Kupplungspedals durch eine Steuerung gesteuert wird.
HINTERGRUND
Ein typischer manueller Antriebsstrang wird in 1 dargestellt. Durchgezogene Linien stellen mechanischen Leistungsfluss durch rotierende Wellen dar. Gestrichelte Linien stellen Steuerverbindungen dar, die unter Verwendung von mechanischen Gestängen implementiert werden können. Der Motor 10 erzeugt Leistung an der Kurbelwelle 12 durch Verbrennung von Kraftstoff. Der Motor reagiert auf Änderungen der Stellung des Fahrpedals 14 zur Erzeugung von mehr Leistung, wenn das Pedal von dem Fahrer weiter niedergetreten wird. Das Getriebe 16 überträgt Leistung von der Kurbelwelle 12 auf die Ausgangswelle 18. Das Getriebe 16 enthält eine Reibkupplung 20 und ein Zahnradgetriebe 22, die durch die Eingangswelle 24 verbunden sind. Das Zahnradgetriebe 22 kann als Reaktion auf eine Betätigung der Schaltvorrichtung 26 durch den Fahrer verschiedenste Vorwärtsgangübersetzungen und mindestens eine Rückwärtsgangübersetzung herstellen. Der Fahrer steuert die Drehmomentkapazität der Kupplung 20 durch Betätigung eines Kupplungspedals 28. Das Differenzial 30 teilt die Leistung von der Ausgangswelle 18 zwischen einer linken Achse 32, die ein linkes Rad 34 antreibt, und einer rechten Achse 36, die ein rechtes Rad 38 antreibt, auf, während leichte Drehzahldifferenzen zwischen den Achsen gestattet werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Bei einem typischen Hinterradantrieb-Antriebsstrang ist die Getriebeausgangswelle eine Antriebswelle, die sich zu dem Differenzial erstreckt. Bei einem typischen Vorderradantrieb-Antriebsstrang kann die Ausgangswelle 16 durch ein Achsantriebsrad mit dem Differenzial antriebsverbunden sein. Das Getriebe und das Differenzial eines Vorderradantrieb-Antriebsstrangs werden häufig in einem einzigen Gehäuse kombiniert und als Transaxle bezeichnet.
Damit der Verbrennungsmotor 10 Leistung erzeugen kann, muss sich die Kurbelwelle 12 mit ausreichender Drehzahl drehen. Wenn das Fahrzeug jedoch bei eine Gangübersetzung herstellendem Zahnradgetriebe 22 stationär ist, ist auch die Eingangswelle 24 stationär. Um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen, steuert der Fahrer die Drehmomentkapazität der Kupplung 20 an, um Leistung von der sich bewegenden Kurbelwelle 12 auf die stationäre Eingangswelle 24 zu übertragen. Bei Beschleunigung des Fahrzeugs nimmt die Drehzahl der Eingangswelle 24 allmählich zu, bis sie gleich der Drehzahl der Kurbelwelle 12 ist, wobei die Kupplung 20 dann vollständig eingerückt werden kann. Bei vollständig eingerückter Kupplung 20 ist die Drehzahl der Kurbelwelle 12 proportional zur Fahrzeugdrehzahl. Wenn das Fahrzeug im 1. Gang beschleunigt, wird die Drehzahl der Kurbelwelle 12 zu hoch, was ein Schalten in den 2. Gang erforderlich macht. Das Zahnradgetriebe 22 kann während der Übertragung von Leistung keine Übersetzungsverhältnisse ändern. Deshalb schaltet der Fahrer durch Ausrücken der Kupplung 20, dann Betätigen der Schaltvorrichtung 26 zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes, dann Wiedereinrücken der Kupplung 20. Ein Wiedereinrücken der Kupplung 20 zwingt die Kurbelwellendrehzahl in erster Linie durch Änderung der Drehzahl der Kurbelwelle dazu, gleich der Eingangswellendrehzahl zu werden.
Wann immer die Kupplung 20 Drehmoment zwischen sich mit verschiedenen Drehzahlen drehenden Wellen, wie beispielsweise während eines Fahrzeuganfahrereignisses, überträgt, muss ein Teil der Leistung abgeführt werden. Leistung ist das Produkt von Drehzahl und Drehmoment. Während eines Anfahrereignisses sind das durch die Kurbelwelle ausgeübte Drehmoment und das auf die Eingangswelle ausgeübte Drehmoment beide gleich der Kupplungsdrehmomentkapazität. Die in die Kupplung fließende Leistung ist die Drehmomentkapazität multipliziert mit der Kurbelwellendrehzahl. Die mechanisch aus der Kupplung fließende Leistung ist die Drehmomentkapazität multipliziert mit der Eingangswellendrehzahl. Die Differenz zwischen dem Leistungszufluss und dem mechanischen Leistungabfluss wird durch Umwandlung in Wärme abgeführt. Anfänglich wird die Wärme in Kupplungskomponenten aufgenommen, was zu einer Erhöhung der Temperatur dieser Komponenten führt. Dann wird die Wärme durch Konvektion, Leitung und Abstrahlung allmählich an die Umgebung übertragen, wodurch die Temperatur der Kupplungskomponenten allmählich reduziert wird.
Die durch die Kupplung in einem Zeitintervall abgeführte Energiemenge ist gleich dem Integral der Leistungsabführung über Zeit. Wenn eine zu hohe Energiemenge in einer kurzen Zeitdauer abgeführt wird, steigt die Kupplungstemperatur zu stark an. Wenn die Kupplungstemperatur erhöht ist, wird die Verschleißrate des Kupplungsbelagmaterials drastisch erhöht. Bei ausreichend hohen Temperaturen verringert sich der Reibungskoeffizient des Materials, und die Kupplung ist möglicherweise nicht in der Lage, ausreichende Drehmomentkapazität zu erreichen. Die Technik des Fahrers bei der Betätigung des Fahrpedals, Kupplungspedals und der Schaltvorrichtung hat einen starken Einfluss auf die Energieabführung.
KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein Fahrzeug enthält einen Motor, eine Kupplung, ein Zahnradgetriebe und eine Steuerung. Das Zahnradgetriebe stellt als Reaktion auf eine Bewegung eines Schalthebels einen mehrerer Leistungsflusswege zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle her. Die Kupplung überträgt Drehmoment vom Motor auf die Eingangswelle mit einer sich als Reaktion auf eine Stellung eines Kupplungsaktuators ändernden Drehmomentkapazität. Die Drehmomentkapazität ist vernachlässigbar, wenn sich die Aktuatorstellung auf einer freigegebenen Seite des Berührungspunkts befindet, und steigt bezüglich Aktuatorstellungen auf einer eingerückten Seite des Berührungspunkts monoton an. Die Steuerung stellt die Aktuatorstellung gemäß einer Funktion einer Kupplungspedalstellung ein. Während eines ersten Anfahrereignisses überwacht die Steuerung ein Sensor-Array und modifiziert die Funktion als Reaktion auf die empfangenen Signale. Das Sensor-Array kann einen Drehmomentsensor, einen Drehzahlsensor, wie zum Beispiel einen Riesenmagnetowiderstandssensor (GMR-Sensor, GMR – Giant Magneto Resistive) oder einen Beschleunigungssensor umfassen. Während eines zweiten Anfahrens stellt Steuerung die Aktuatorstellung gemäß der modifizierten Funktion der Pedalstellung ein. Die Funktion ist so modifiziert, dass der Berührungspunkt bei Änderung des Berührungspunkts aufgrund von Verschleiß oder anderer Wirkungen einer konstanten, vorbestimmten Kupplungspedalstellung entspricht. Unter bestimmten Bedingungen kann die Steuerung den Aktuator zur freigegebenen Seite des Berührungspunkts einstellen, während sich das Kupplungspedal auf einer eingerückten Seite der konstanten, vorbestimmten Stellung befindet. Diese Bedingungen umfassen Rollen mit freigegebenem Fahrpedal, und dass das Fahrzeug bei eingerücktem Getriebe in einem Vorwärtsantriebsleistungsflussweg stationär ist. Unter einigen Umständen kann die Steuerung den Motor abschalten, während sich der Kupplungsaktuator in einer freigegebenen Stellung befindet, und kann den Aktuator unabhängig von der Stellung des Kupplungspedals in einer freigegebenen Stellung halten, bis der Motor neu gestartet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs, der ein Handschaltgetriebe aufweist.
2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs, der ein Handschaltgetriebe mit einer elektronisch betätigten Kupplung aufweist.
3 ist ein Schemadiagramm einer Zahnradanordnung für ein Handschaltgetriebe.
4 ist ein Querschnitt einer elektronisch betätigten Handschaltgetriebekupplung in einer ausgerückten Stellung.
5 ist ein Querschnitt einer elektronisch betätigten Handschaltgetriebekupplung in einer Berührungspunktstellung.
6 ist ein Querschnitt einer elektronisch betätigten Handschaltgetriebekupplung in einer eingerückten Stellung.
7 ist ein Schaubild von Kupplungsdrehmomentkapazität als Funktion von Kupplungsaktuatorstellung.
8 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur adaptiven Aktualisierung einer Berührungspunktschätzung unter Verwendung von Kupplungsdrehmomentmessung.
9 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur adaptiven Aktualisierung einer Berührungspunktschätzung unter Verwendung von Beschleunigungsmessung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist. Wie für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
2 stellt einen Antriebsstrang dar, der eine Steuerung verwendet, um Merkmale hinzuzufügen, die bei dem rein manuellen Antriebsstrang von 1 nicht praktisch sind. Bei dem Antriebsstrang von 2 reagieren der Motor 10 und die Kupplung 20 nicht direkt auf eine Bewegung des Fahrpedals 14 bzw. des Kupplungspedals 28, stattdessen erfasst die Steuerung 40 die Stellung der Pedale und sendet Befehle an den Motor und die Kupplung. In einigen Fällen entsprechen die Befehle möglicherweise nicht direkt Fahrerbefehlen, wie sie durch Betätigung der Pedale angezeigt werden. Um die Bestimmung der ordnungsgemäßen Befehle zu unterstützen, kann die Steuerung zusätzliche Signale empfangen, darunter ein die Stellung einer Schaltvorrichtung 26 anzeigendes Signal und Signale von einem Array von Sensoren 42 im Zahnradgetriebe 22.
3 stellt eine beispielhafte Konfiguration eines Vorderradantrieb-Getriebes dar. Der Getriebeausgang 18 ist ein Achsantriebstellerrad, das an einem Träger eines Differenzials befestigt ist. Zwei Vorgelegewellen 50 und 52 verlaufen parallel zu der Getriebeeingangswelle 24. Achsantriebsritzel 54 und 56 sind an den Vorgelegewellen 50 bzw. 52 befestigt und kämmen kontinuierlich mit dem Ausgangsrad 18. Deshalb stehen die Drehzahlen der Vorgelegewellen in festen Übersetzungsverhältnissen mit der Drehzahl des Ausgangs 18 in Beziehung. Mehrere an der Eingangswelle 24 befestigte Zahnräder kämmen mit entsprechenden Zahnrädern, die zur Drehung um eine der Vorgelegewellen gestützt werden. Durch Bewegen einer der Synchronisiereinrichtungen 58, 60 oder 62 zum gezielten Koppeln eines dieser Räder an eine der Vorgelegewellen werden bestimmte Gangstufen eingelegt. Ein Schaltmechanismus (nicht gezeigt) bewegt die Synchronisiereinrichtungen als Reaktion auf eine Fahrerbetätigung der Schaltvorrichtung 26.
Des Weiteren enthält das Getriebe mehrere Sensoren, die auf verschiedene Weise auf Kupplungsdrehmoment ansprechen. Diese Sensoren bilden gemeinsam das Sensor-Array 42. Unten werden mehrere Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments beschrieben, obgleich nur ein Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments erforderlich ist. Bestimmte Ausführungsformen können das Drehmoment unter Verwendung eines Untersatzes der in 3 gezeigten Sensoren bestimmen oder können verschiedene Sensoren verwenden, die auf Kupplungsdrehmoment ansprechen. Der Drehmomentsensor 64 erfasst direkt das Drehmoment an der Eingangswelle 24, das, wenn die Kupplung 20 rutscht, gleich der Kupplungsdrehmomentkapazität ist. Zum Beispiel kann der Drehmomentsensor 64 die Scherdehnung in der Welle messen.
Zwei Riesenmagnetowiderstandssensoren (GMR-Sensoren) 66 und 68 sind an einander gegenüberliegenden Enden der Vorgelegewelle 50 positioniert. GMR-Sensoren erzeugen eine Spannung, die basierend auf der Drehstellung eines am Ende einer Welle befestigten Magneten sinusförmig variiert. Die GMR-Sensoren stellen in Intervallen von ca. 50 Mikrosekunden eine bis auf einen Bruchteil eines Grads genaue Drehstellungsmessung bereit. Im Gegensatz zu den gemeinhin in Getrieben verwendeten Drehzahlsensoren können GMR-Sensoren selbst dann ein verwertbares Signal bereitstellen, wenn sich die Welle auf einer Drehzahl von null befindet. Eine Einschränkung von GMR-Sensoren besteht darin, dass sie am Ende einer Welle angebracht sein müssen. Bei dieser Anwendung stellt dies jedoch kein Problem dar.
Wenn entweder der erste oder der zweite Gang gewählt ist, wird mindestens ein Teil der Vorgelegewelle 50 Drehmoment übertragen, das proportional zu dem Kupplungsdrehmoment ist. Der das Drehmoment übertragende Teil der Welle ist infolge des Drehmoments verdreht. Das Ausmaß der Verdrehung kann durch Messen der Drehstellung jedes Endes der Welle und Ermittlung der Differenz gemessen werden. Das Kupplungsdrehmoment ist proportional zu dieser Differenz. Der Proportionalitätsfaktor unterscheidet sich zwischen dem 1. und dem 2. Gang.
Aufgrund der Genauigkeit von GMR-Stellungssignalen kann durch Differenzieren des Stellungssignals ein genaues und stabiles Drehzahlsignal erhalten werden. Ein genaues Drehbeschleunigungssignal kann widerum durch Differenzieren des Drehzahlsignals erhalten werden. Die Beschleunigung der Vorgelegewelle 50 ist unabhängig davon, welche Gangstufe, wenn überhaupt eine, gewählt ist, proportional zu der Fahrzeugbeschleunigung. Die Fahrzeugbeschleunigung steht in proportionaler Beziehung zu dem Kupplungsdrehmoment und der gewählten Gangstufe und ist umgekehrt proportional zur Fahrzeugmasse. Da der Steuerung die gewählte Gangstufe bekannt ist und sich die Fahrzeugmasse in der Regel innerhalb eines schmalen Bereichs relativ langsam ändert, kann die Fahrzeugbeschleunigung für einige Zwecke als Ersatz für Kupplungsdrehmoment verwendet werden. Fahrzeugbeschleunigung reagiert auch auf zusätzliche Faktoren, wie zum Beispiel Straßenneigung, Wind und Fahrwiderstand. Diese Faktoren neigen auch dazu, sich relativ langsam zu ändern, so dass die Steuerung sie kompensieren kann. Das Ableiten eines Ersatzdrehmomentsignals basierend auf Fahrzeugbeschleunigung erfordert nur einen der GMR-Sensoren 66 oder 68.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Kupplung 20. Eine Kupplungsscheibe 70 steht durch Keilverzahnung mit der Getriebeeingangswelle 24 in Verbindung. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kupplungsscheibe 70 einen Dämpfer enthalten, um eine Torsionsentkopplung zwischen dem Motor und dem Triebstrang bereitzustellen, wenn die Kupplung eingerückt ist. Reibmaterial 72 ist an der Vorder- und Rückseite der Kupplungsscheibe 70 befestigt. Ein Schwungrad 74 ist an der Kurbelwelle 12 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen kann das Schwungrad Vorkehrungen für Torsionsentkopplung enthalten. Eine Druckplatte 76 wird zur Drehung mit dem Schwungrad gestützt, kann sich aber axial bewegen. Ein Kupplungsdeckel 78 ist an dem Schwungrad befestigt. Eine Membranfeder 80 ist an dem Kupplungsdeckel 78 angebracht. In ihrem natürlichen Zustand weist die Membranfeder 80 eine konische Form auf, so dass sie dazu tendiert, die Druckplatte zum Zusammenpressen der Kupplungsscheibe zwischen der Druckplatte und dem Schwungrad zu drücken. In dem in 4 gezeigten ausgerückten Zustand hat jedoch ein Aktuator 82 die Mitte der Membranfeder nach innen gedrückt, so dass die Feder eine flachere Form einnimmt, die eine leichte Trennung zwischen dem Reibmaterial 72 und dem Schwungrad und der Druckplatte gestattet. Da sich der Aktuator 82 nicht dreht und sich die Membranfeder 80 mit dem Schwungrad dreht, sind sie durch ein Lager 84 getrennt.
5 zeigt die Kupplung mit dem zum Berührungspunkt bewegten Aktuator. Am Berührungspunkt hat sich die Druckplatte weit genug zum Schwungrad bewegt, um den Raum zu beseitigen, so dass das Reibmaterial 72 mit dem Schwungrad und der Druckplatte in Kontakt ist, aber die das Reibmaterial zusammendrückende Normalkraft null ist. Da die Normalkraft null ist, befindet sich die Drehmomentkapazität der Kupplung am Berührungspunkt auf null. 6 zeigt die Kupplung mit dem über den Berührungspunkt hinaus bewegten Aktuator. Während sich die Aktuatorstellung über den Berührungspunkt hinaus bewegt, erhöht sich die das Reibmaterial zusammenpressende Normalkraft. Folglich steigt auch die Drehmomentkapazität der Kupplung.
7 stellt die Beziehung zwischen der Aktuatorstellung und der Drehmomentkapazität dar. Linie 90 zeigt die Beziehung für eine neue Kupplung. Die Drehmomentkapazität ist null, wenn die Aktuatorstellung unter dem Berührungspunkt 92 liegt, und steigt mit Zunahme der Aktuatorstellung stetig an. Die Steuerung 40 bestimmt unter anderen Eingaben basierend auf der Kupplungspedalstellung eine Solldrehmomentkapazität und verwendet Informationen über die Beziehung zwischen der Aktuatorstellung und der Drehmomentkapazität zur Bestimmung, welche Aktuatorstellung anzusteuern ist. Bei Verwendung der Kupplung wird das Reibmaterial 72 allmählich verschlissen. Linie 94 zeigt die Beziehung für die gleiche Kupplung nach Auftreten eines signifikanten Reibmaterialverschleißes. Der Berührungspunkt 96 steigt mit Verschleiß der Kupplung. Zusätzlich zu Kupplungsverschleiß können andere Rauschfaktoren, wie zum Beispiel Temperatur, den Berührungspunkt verschieben. Wenn die Steuerung eine falsche Schätzung des Berührungspunkts verwendet, kann sich die Drehmomentkapazität wesentlich von der Solldrehmomentkapazität unterscheiden.
Die Kupplungen einiger Handschaltgetriebe sind mit mechanischen Verschleißnachstellern ausgestattet, die den Berührungspunkt zurückschieben, so dass er ungefähr der gleichen Kupplungspedalstellung entspricht. Mechanische Verschleißnachsteller tendieren jedoch zu Einstellungen in diskreten Schritten. Diese diskreten Schritte sind so klein, dass der Fahrer sie in der Regel nicht bemerkt. Bei Steuerungen, die zu einer exakteren Steuerung in der Lage sind, erzeugen unvorhersagbare Einstellungen jedoch einen zusätzlichen Rauschfaktor. Deshalb ist es wünschenswert, die mechanischen Verschleißnachstellvorrichtungen von Handschaltgetrieben durch algorithmischen Verschleißausgleich zu ersetzen.
8 ist ein Flussdiagramm zur adaptiven Bestimmung der Aktuatorstellung entsprechend dem Kupplungsberührungspunkt, wenn ein Kupplungsdrehmomentsignal zur Verfügung steht. Das Verfahren wird, beginnend bei 100, in regelmäßigen Abständen ausgeführt. Wenn die Kupplung nicht rutscht, wie bei 102 bestimmt, geht das Verfahren zu 104 über, um die aktuelle Aktuatorstellung ohne Aktualisierung des Berührungspunkts zu aktualisieren. Die Aktuatorstellung kann zum Beispiel gemäß einer Funktion einer erfassten Kupplungspedalstellung eingestellt werden, so dass eine vorbestimmte Pedalstellung den Aktuator an den geschätzten Kupplungsberührungspunkt platziert. Wenn die Kupplung rutscht, geht das Verfahren zu 106 über, um das Kupplungsdrehmoment unter Verwendung eines der oben beschriebenen Verfahren oder irgendeines anderen Verfahrens zu messen. Gleichermaßen kann das Verfahren eine Größe messen, die direkt proportional zu dem Kupplungsdrehmoment ist, wie zum Beispiel ein Getriebewellendrehmoment. Wenn das gemessene Kupplungsdrehmoment bei 108 unter einem Schwellenwert liegt, verzweigt sich das Verfahren basierend auf einer Schlussfolgerung, dass die aktuelle Aktuatorstellung unter dem Ist-Berührungspunkt liegt. Der Schwellenwert ist nahe null eingestellt, aber groß genug, dass die Sensoränderung nicht fälschlicherweise schlussfolgert, dass sich die Kupplung in der Drehmomentübertragung befindet. Bei 110 wird die aktuelle Schätzung des Berührungspunkts mit der aktuellen Aktuatorstellung verglichen. Wenn die Schätzung des Berührungspunkts unter der aktuellen Stellung liegt, dann wird die Schätzung des Berührungspunkts bei 112 so aktualisiert, dass sie gleich der aktuellen Stellung ist. Dann wird die aktuelle Stellung basierend auf der Funktion der Pedalstellung und der revidierten Schätzung des Berührungspunkts aktualisiert. Als Alternative dazu kann eine Aktualisierung der Funktion basierend auf dem revidierten Kupplungspunkt so lange verzögert werden, bis das aktuelle Ereignis, wie zum Beispiel ein Fahrzeuganfahrereignis oder ein Schalten, beendet ist. Wenn das gemessene Kupplungsdrehmoment bei 108 den Schwellenwert übersteigt, verzweigt sich das Verfahren andererseits basierend auf der Schlussfolgerung, dass die aktuelle Aktuatorstellung den Berührungspunkt passiert hat, so dass das Kupplungsdrehmoment linear zu Änderungen der Aktuatorstellung reagiert. Wenn die Schlussfolgerung nicht mit der aktuellen Schätzung des Berührungspunkts, wie bei 114 bestimmt, übereinstimmt, dann wird die Schätzung bei 112 aktualisiert, und die aktuelle Stellung wird bei 104 aktualisiert.
9 ist ein Flussdiagramm zur adaptiven Bestimmung der Aktuatorstellung entsprechend dem Kupplungsberührungspunkt, wenn ein Fahrzeugbeschleunigungssignal zur Verfügung steht. Wie bei dem Verfahren von 8 wird das Verfahren, beginnend bei 100, in regelmäßigen Abständen ausgeführt. Wenn die Kupplung nicht rutscht, wie bei 102 bestimmt, geht das Verfahren zu 104 über, um die aktuelle Aktuatorstellung ohne Aktualisierung des Berührungspunkts zu aktualisieren. Wenn die Kupplung rutscht, geht das Verfahren zu 120 über, wo das Verfahren die Beschleunigungsmessung der vorherigen Ausführung des Verfahrens gemäß einer vorherigen Aktuatorstellung misst. Bei 122 misst das Verfahren die Fahrzeugbeschleunigung oder eine Größe, die direkt proportional zur Fahrzeugbeschleunigung ist, wie zum Beispiel die Beschleunigung einer Getriebewelle. Bei 124 berechnet das Verfahren die Steilheit der Beziehung zwischen Beschleunigung und Aktuatorstellung zwischen der vorherigen Ausführung des Verfahrens und der aktuellen Ausführung. Wenn die Kupplungsstellung unter dem Berührungspunkt liegt, wäre diese Steilheit nominell null. Wenn die Kupplungsstellung größer als der Berührungspunkt ist, steht die Steilheit mit der Gangstufe in Beziehung. Wenn die berechnete Steilheit bei 126 kleiner als ein Schwellenwert ist, verzweigt sich das Verfahren basierend auf einer Schlussfolgerung, dass die aktuelle Aktuatorstellung unter dem Ist-Berührungspunkt liegt. Bei Wahl verschiedener Gangstufen können verschiedene Schwellenwerte verwendet werden. Des Weiteren kann ein Absolutwert verwendet werden, wenn der Rückwärtsgang gewählt ist. Bei 128 und 130 wird die aktuelle Schätzung des Berührungspunkts aktualisiert, wenn er sowohl unter der aktuellen als auch der vorherigen Stellung liegt. Wenn die berechnete Steilheit bei 126 größer als der Schwellenwert ist, verzweigt sich das Verfahren basierend auf einer Schlussfolgerung, dass die aktuelle Aktuatorstellung größer als der Ist-Berührungspunkt ist. Bei 132 und 134 wird die aktuelle Schätzung des Berührungspunkts aktualisiert, wenn er sowohl größer als die aktuelle als auch die vorherige Stellung ist. Bei 136 wird die aktuelle Aktuatorstellung zur Verwendung bei der nächsten Ausführung aufgezeichnet. Dann wird die aktuelle Stellung basierend auf der Pedalstellung aktualisiert.
Wenn sich der Ist-Berührungspunkt ändert, führen die Verfahren sowohl von 8 als auch von 9 zu einer Änderung der Schätzung des Berührungspunkts im Anschluss an ein Kupplungseingriffereignis. Infolgedessen modifiziert die Steuerung die Funktion, die die angesteuerte Aktuatorstellung mit der erfassten Kupplungspedalstellung in Beziehung setzt. Während eines anschließenden Anfahr- oder Schaltereignises ist die Aktuatorstellung dann für eine gegebene Kupplungspedalstellung verschieden. Mit Verschleiß der Kupplung oder bei Einfluss des Ist-Berührungspunkts durch andere Rauschfaktoren kann die Funktion so modifiziert werden, dass die Pedalstellung am Kupplungsberührungspunkt nahezu konstant bleibt.
Obgleich das nominelle Verhalten der Steuerung dazu bestimmt ist, den Aktuator allein basierend auf der Stellung des Kupplungspedals zu positionieren, kann die Steuerung unter bestimmten Umständen von diesem Verhalten abweichen. Die Fähigkeit, die Fahrerkupplungspedalstellung zu übersteuern, ist einer der Vorteile einer elektronisch betätigten Kupplung. Ein solcher Umstand liegt vor, wenn das Fahrzeug rollt (weder Fahrpedal noch Bremspedal niedergetreten) und der Fahrer das Getriebe mit freigegebenem Kupplungspedal (was einer eingerückten Kupplung entspricht) in einem Gang lässt. Unter diesem Umstand verursacht die Trägheit des Fahrzeugs eine Drehung des Motors. Dies bewirkt, dass der Motor ein Widerstandsmoment ausübt, das hoch sein kann, wenn die Motordrehzahl relativ hoch ist. Um eine unnötige Verzögerung des Fahrzeugs zu verhindern, kann die Steuerung den Kupplungsaktuator in eine freigegebene Stellung bewegen und den Motor dann zur Drehung mit Leerlaufdrehzahl steuern. Als Alternative dazu kann die Steuerung den Motor abschalten, um den Kraftstoffverbrauch weiter zu reduzieren. Wenn der Fahrer das Fahrpedal niedertritt, muss die Steuerung den Motor schnell wieder auf Synchrondrehzahl bringen und die Kupplung dann wieder einrücken. Zur Ermöglichung eines schnellen Wiedereinrückens positioniert die Steuerung den Aktuator nahe dem Berührungspunkt, aber auf der freigegebenen Seite des Berührungspunkts. Damit die Steuerung dies bewerkstelligen kann, muss sie genaue Informationen über die Lage des Berührungspunkts haben.
Wenn das Fahrzeug angehalten ist, kann die Steuerung den Motor abschalten, um Kraftstoff zu sparen. Die Steuerung muss dann den Motor schnell neu starten, wenn der Fahrer das Bremspedal freigibt und das Fahrpedal niedertritt. Einige Fahrer von Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe, die an einer roten Ampel warten, rücken das Getriebe mit der Schaltvorrichtung 26 aus und geben das Kupplungspedal 28 frei. Wenn sie abfahrbereit sind, treten sie das Kupplungspedal 28 nieder, legen mit der Schaltvorrichtung 26 den 1. Gang ein, treten dann aufs Fahrpedal 14 und geben dann allmählich das Kupplungspedal 28 frei. Diese aufeinanderfolgenden Schritte geben der Steuerung ausreichend Zeit, den Motor neu zu starten, bevor der Fahrer beginnt, das Kupplungspedal freizugeben. Andere Fahrer lassen das Getriebe jedoch im 1. Gang und treten das Kupplungspedal 28 nieder, während sie an einer roten Ampel warten. Wenn die Steuerung den Motor unter diesem Umstand anhält, beginnt der Fahrer möglicherweise, das Kupplungspedal freizugeben, bevor die Steuerung den Motor gestartet hat. Wenn der Fahrer die Kupplung einrückt, bevor der Motor gestartet hat, wird dadurch ein ordnungsgemäßer Motorstart verhindert. Mit der hierin beschriebenen elektronisch betätigten Kupplung kann die Steuerung ein Einrücken der Kupplung solange verhindern, bis der Motor neu gestartet hat. Deshalb kann die Steuerung den Motor unter mehr Bedingungen als sonst anhalten, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert wird. Insbesondere bewegt die Steuerung den Aktuator in eine freigegebene Stellung nahe dem Berührungspunkt, während der Motor abgeschaltet ist, und hält den Aktuator in dieser Stellung, unabhängig von der Kupplungspedalstellung, bis der Motor neu gestartet hat.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen wurden zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen en des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, was von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig ist. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Zahnradgetriebe, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Bewegung eines von dem Fahrer betätigbaren Schalthebels mehrere Leistungsflusswege zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle herzustellen; einen Kupplungsaktuator, der eine Aktuatorstellung aufweist; eine Kupplung, die dazu konfiguriert ist, Drehmoment von einem Motor auf die Eingangswelle zu übertragen, wobei die Kupplung eine Drehmomentkapazität aufweist, die sich mit der Aktuatorstellung ändert; ein Sensor-Array, das dazu konfiguriert ist, auf Drehmoment an der Eingangswelle anzusprechen; ein vom Fahrer betätigbares Kupplungspedal, das eine Pedalstellung aufweist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist die Aktuatorstellung als Reaktion auf Änderungen der Pedalstellung während eines ersten Anfahrereignisses gemäß einer Funktion der Pedalstellung einzustellen, Signale von dem Sensor-Array während des ersten Anfahrereignisses zu empfangen, die Funktion der Pedalstellung als Reaktion auf die empfangenen Signale zu modifizieren, und die Aktuatorstellung als Reaktion auf Änderungen der Pedalstellung während eines zweiten Anfahrereignisses gemäß der modifizierten Funktion der Pedalstellung einzustellen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Funktion so modifiziert ist, dass der Kupplungsberührungspunkt bei Änderung eines Kupplungsberührungspunkts einer konstanten Pedalstellung entspricht.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Aktuatorstellung auf eine Stellung auf einer freigegebenen Seite des Berührungspunkts einzustellen, während das Kupplungspedal auf einer eingerückten Seite der konstanten Pedalstellung positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Freigabe eines Fahrpedals die Aktuatorstellung auf die Stellung auf der freigegebenen Seite des Berührungspunkts einstellt, während das Kupplungspedal auf der eingerückten Seite der konstanten Pedalstellung positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuerung als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug stationär ist und sich der Schalthebel in einer Vorwärtsfahrtstellung befindet, die Aktuatorstellung auf die Stellung auf der freigegebenen Seite des Berührungspunkts einstellt, während das Kupplungspedal auf der eingerückten Seite der konstanten Pedalstellung positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist: den Motor anzuhalten, während die Aktuatorstellung auf die Position auf der freigegebenen Seite des Berührungspunkts eingestellt wird; und das Einstellen der Aktuatorstellung auf eine Position auf einer eingerückten Seite des Berührungspunkts so lange zu verzögern, bis der Motor neu gestartet hat.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist: die Aktuatorstellung als Reaktion auf Änderungen der Pedalstellung während eines ersten Schaltereignisses gemäß der Funktion der Pedalstellung einzustellen; und die Funktion der Pedalstellung als Reaktion auf während des ersten Schaltereignisses empfangene Signale zu modifizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Sensor-Array einen Drehmomentsensor umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Sensor-Array einen ersten Drehstellungssensor umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei der Drehstellungssensor ein Riesenmagnetowiderstandssensor (GRM-Sensor) ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Sensor-Array einen Beschleunigungssensor umfasst.
Steuerung, die Folgendes umfasst: Kommunikationskanäle für den Empfang von Signalen von einem Kupplungspedalsensor und einem GMR-Sensor und zum Senden eines Signals zu einem Kupplungsaktuator; und eine Steuerlogik, die dazu programmiert ist den Aktuator dahingehend anzusteuern, sich als Reaktion auf das Signal von dem Kupplungspedal gemäß einer Funktion, die eine Aktuatorstellung mit einer Kupplungspedalstellung in Beziehung setzt, zu bewegen, und die Funktion als Reaktion auf das Signal von dem GMR-Sensor während eines Anfahrereignisses zu modifizieren.
Steuerung nach Anspruch 12, wobei das Modifizieren der Funktion als Reaktion auf das Signal von dem GMR-Sensor Folgendes umfasst: Berechnen einer Drehzahl durch Differenzieren des Signals von dem GMR-Sensor; Berechnen einer Beschleunigung durch Differenzieren der Drehzahl; Aktualisieren eines Aktuatorberührungspunkts basierend auf der Beschleunigung; und Modifizieren der Funktion derart, dass der Aktuatorberührungspunkt einer konstanten Kupplungspedalstellung entspricht.
Steuerung nach Anspruch 13, wobei die Steuerlogik ferner dazu programmiert ist, als Reaktion auf die Freigabe eines Fahrpedals die Aktuatorstellung auf eine Stellung auf einer freigegebenen Seite des Aktuatorberührungspunkts einzustellen, während das Kupplungspedal auf einer eingerückten Seite der konstanten Pedalstellung positioniert ist.
Steuerung nach Anspruch 13, wobei die Steuerlogik ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt und sich ein Schalthebel in einer Vorwärtsfahrtstellung befindet, die Aktuatorstellung auf eine Stellung auf einer freigegebenen Seite des Aktuatorberührungspunkts einzustellen, während das Kupplungspedal auf einer eingerückten Seite der konstanten Pedalstellung positioniert ist.
Steuerung nach Anspruch 15, wobei die Steuerlogik ferner dazu programmiert ist: einen Motor anzuhalten, während die Aktuatorstellung auf die Stellung auf der freigegebenen Seite des Berührungspunkts eingestellt wird; und das Einstellen der Aktuatorstellung auf eine Stellung auf einer eingerückten Seite des Berührungspunkts so lange zu verzögern, bis der Motor neu gestartet hat.
Verfahren zur Steuerung einer Handschaltgetriebekupplung, das Folgendes umfasst: während eines ersten Anfahrereignisses Einstellen einer Kupplungsaktuatorstellung gemäß einer Funktion, die die Aktuatorstellung mit einer Kupplungspedalstellung in Beziehung setzt, während ein Beschleunigungssignal von einem GMR-Sensor überwacht wird und ein Aktuatorberührungspunkt aufgezeichnet wird; und während eines zweiten Anfahrereignisses Einstellen der Kupplungsaktuatorstellung gemäß einer modifizierten Funktion derart, dass der Aktuatorberührungspunkt einer vorbestimmten Pedalstellung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend als Reaktion auf die Freigabe eines Fahrpedals Einstellen der Aktuatorstellung auf eine Position auf einer freigegebenen Seite des Aktuatorberührungspunkts, während das Kupplungspedal auf einer eingerückten Seite der vorbestimmten Pedalstellung positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt und sich ein Schalthebel in einer Vorwärtsfahrtstellung befindet, Einstellen der Aktuatorstellung auf eine Position auf einer freigegebenen Seite des Aktuatorberührungspunkts, während das Kupplungspedal auf einer eingerückten Seite der vorbestimmten Pedalstellung positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Anhalten eines Motors, während die Aktuatorstellung auf die Position auf der freigegebenen Seite des Berührungspunkts eingestellt wird; und Verzögern des Einstellens der Aktuatorstellung auf eine Position auf einer eingerückten Seite des Berührungspunkts, bis der Motor neu gestartet hat.