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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Kupplung mit einem Reibsystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Über eine Kupplung kann ein Drehmoment von einem Motor auf ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges übertragen werden. Dabei kann insbesondere eine Motorwelle mit einer Kupplungseingangswelle der Kupplung und eine Kupplungsausgangswelle mit einer Getriebeeingangswelle verbunden sein. Zur Übertragung eines Drehmomentes weist die Kupplung ein Reibsystem, insbesondere entsprechende Kupplungsscheiben und/oder Lamellen auf. Insbesondere ist die Kupplung für ein automatisches oder automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeuges ausgelegt und ein von der Kupplung übertragbares Kupplungsmoment ist einstellbar bzw. regelbar.
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Aus der
US 2015/0307087 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Verschlechterung einer Trockenkupplung bekannt, welche zwischen einem Motor und einem Getriebe eines Hybridfahrzeugs angeordnet ist. In dem Verfahren wird bestimmt, ob eine Eintrittsbedingung, bspw. eine bestimmte Umgebungstemperatur oder ein bestimmter Umgebungsdruck, zur Bestimmung der Verschlechterung der Trockenkupplung erfüllt wird. Wenn die Eintrittsbedingung erfüllt ist, wird eine Rauhigkeit der Trockenkupplung bestimmt. Eine Abweichung zwischen der Rauhigkeit der Trockenkupplung und einem Referenzwert wird berechnet. Die Abweichung wird mit einem Grenzwert verglichen. Ein Rauhigkeitszähler der Trockenkupplung wird erhöht, wenn die Abweichung größer als der Grenzwert ist. Der Rauhigkeitszähler der Trockenkupplung wird mit einem Grenzwert verglichen. Wenn der Rauhigkeitszähler der Trockenkupplung höher als der Grenzwert ist, wird eine Verschlechterung der Trockenkupplung bestimmt. Die Rauhigkeit der Trockenkupplung hat bspw. einen Einfluss auf die Motorwinkelgeschwindigkeit oder auf die Motorwinkelbeschleunigung.
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Aus der
EP 1 632 694 B1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einer Antriebseinheit, mit einer Antriebswelle, mit einem Parallelschaltgetriebe mit zumindest zwei Teilgetrieben, wobei jedes Teilgetriebe jeweils eine mit der Antriebswelle mit Hilfe einer jeweiligen Kupplung koppelbare Getriebeeingangswelle aufweist. Das Parallelschaltgetriebe weist eine Getriebeausgangswelle und eine Mehrzahl von zwischen den Getriebeeingangswellen und der Getriebeausgangswelle schaltbaren Gängen auf. Dabei kann bei einem zumindest eine Kupplung betreffenden, gegenüber dem Kupplungs-Sollmoment verminderten Kupplungs-Istmoment ein dem Übertragungsverhalten der Kupplung angepasster Betriebsmodus aktiviert werden. Zur Bestimmung des verminderten Kupplungs-Istmoments einer Kupplung wird auch ein Schlupf zwischen der Antriebswelle und der jeweiligen Getriebeeingangswelle, die der Kupplung zugeordnet ist, bei eingerückter Kupplung entsprechend ausgewertet.
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Aus der
US 5 277 287 A ist ein Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer Kupplung, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Automatikgetriebe bekannt. Eine Antriebswelle der Verbrennungskraftmaschine und eine Ausgangswelle der Kupplung weisen jeweils einen Drehzahlsensor auf. Der Schlupf wird aus der Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle der Verbrennungskraftmaschine und der Ausgangswelle der Kupplung bestimmt. Es ist weiterhin eine sich wiederholende Abweichung des Schlupfes der Kupplung detektierbar. Dazu wird ein Zähler erhöht, wenn der Schlupf zunächst einen oberen Grenzwert überschreitet und im Anschluss einen unteren Grenzwert unterschreitet. Die Erfahrung zeigt, dass bei einem Zählerwert zwischen 2 und 4 wird davon ausgegangen werden kann, dass in dem hydrodynamischen Drehmomentwandler genutztes Öl degradiert ist.
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Weiterhin offenbart die
US 2004/0078129 A1 einen Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer Transfer-Kupplung, einem Automatikgetriebe, einem vorderen Differential, einer vorderen Kupplung, einem hinteren Differential und einer hinteren Kupplung. Ein „Stick-Slip-Effekt“ der Transfer-Kupplung, nämlich ein periodischer Wechsel zwischen einer Haftreibung und einer Gleitreibung der Transfer-Kupplung wird durch Einstellen eines Sollschlupfes und somit einer dauerhaften Gleitreibung vermieden.
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Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Kupplung sind noch nicht optimal ausgebildet. So sind die im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Kupplung sehr aufwändig. Zudem erfordern die im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Kupplung meist zusätzliche und/oder sehr kostenintensive Sensor- und/oder Auswertetechniken.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Verfahren nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieses auf einfache und kostengünstige Weise, insbesondere ohne weitere zusätzliche konstruktive Mittel und/oder Sensoren durchgeführt werden kann.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun für das eingangs genannte Verfahren zunächst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Dabei wird in dem Verfahren eine Veränderung des Reibsystems erkannt, wenn der Ist-Schlupf der Kupplung zunächst einen Grenzwert für einen maximal zulässigen Maximalschlupf überschreitet und dann für einen bestimmten Mindest-Zeitraum kleiner als ein bestimmter Sollschlupf wird. In dem bestimmten Mindest-Zeitraum wird der Ist-Schlupf insbesondere gleich null. Dabei wird insbesondere die Motordrehzahl gleich der Getriebeeingangswellendrehzahl, insbesondere wenn die Kupplung in Haftreibung ist. So können beispielsweise Veränderungen des Reibsystems, wie Änderungen im Reibwertverhalten des tribologischen Systems der Kupplung, die unter bestimmten äußeren Bedingungen, wie nassem und/oder kaltem Wetter und/oder bei Verschmutzung und/oder Verschleiß von Reibbelägen auftreten können, erkannt und/oder dann die Güte der Steuerung und/oder Regelung der Kupplung entsprechend bewertet werden. Dafür können nun herkömmliche Serienparameter, wie die Getriebeeingangswellendrehzahl und/oder die Motordrehzahl, genutzt werden. Auf eine Verwendung zusätzlicher und/oder teuerer Sensor- und/oder Auswertetechniken, beispielsweise zur Betrachtung bestimmter Frequenzen und/oder zur Signalfilterung, kann dabei verzichtet werden. Durch eine Erkennung eines derartigen Sonderzustandes des Reibsystems - und beispielsweise eine Speicherung der entsprechenden Informationen - kann eine Analyse und können gegebenenfalls Wartungsarbeiten vereinfacht und/oder die Steuerung und/oder Regelung der Kupplung und/oder des Getriebes auf eine für einen derartigen Sonderzustand besser geeignete Weise angepasst werden. So können „Rausdreher“ der Motordrehzahl mit anschließender Haftung der Kupplung, welche ab einer bestimmten Amplitude als Längsschwingung spürbar sein können, behoben und/oder vermieden und auf diese Weise der Fahrkomfort entsprechend verbessert werden.
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Eine Veränderung des Reibsystems kann insbesondere dann erkannt werden, wenn der Ist-Schlupf, insbesondere in einem bestimmten Analysezeitraum, insbesondere mehrfach, beispielsweise mindestens zweifach oder dreifach, zunächst den Grenzwert für den maximal zulässigen Maximalschlupf überschreitet und danach für einen bestimmten Mindest-Zeitraum kleiner als der bestimmte Sollschlupf wird. Die Abfolge/Sequenz/Periode tritt bei einem „Sonderzustand“ des Reibsystems dann insbesondere mehrfach hintereinander auf. So kann ein derartiger „Sonderzustand“ des Reibsystems besonders zuverlässig erkannt werden.
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Für den bestimmten Sollschlupf zum Erkennen einer Veränderung des Reibsystems kann insbesondere ein bestimmter unterer Grenzwert oder ein Grenzwert, basierend auf einer Addition oder Subtraktion eines Offsets auf den, insbesondere bestimmten unteren Grenzwert verwendet werden.
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Im Rahmen einer Ausgestaltung wird - wenn eine Veränderung des Reibsystems erkannt wird - dies, insbesondere in einem Steuergerät, gespeichert. So kann eine Analyse und können gegebenenfalls Wartungsarbeiten vereinfacht, Längsschwingungen behoben und der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
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Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung wird - wenn eine Veränderung des Reibsystems erkannt wird - die Steuerung und/oder Regelung der Kupplung und/oder des Getriebes, insbesondere auf eine für einen derartigen Sonderzustand besser geeignete Weise, geändert. So können Längsschwingungen bereits während des Betriebes behoben und der Fahrkomfort erheblich verbessert werden.
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Der Ist-Schlupf der Kupplung kann zum Beispiel anhand, insbesondere der Differenz der Kupplungseingangswellendrehzahl beziehungsweise der Motordrehzahl und der Kupplungsausgangswellendrehzahl beziehungsweise der Getriebeeingangswellendrehzahl bestimmt werden. Insbesondere kann der Ist-Schlupf der Kupplung daher anhand der Motordrehzahl und der Getriebeeingangswellendrehzahl bestimmt werden. Diese Drehzahlen werden in der Regel ohnehin serienmäßig ermittelt. Die Motordrehzahl kann insbesondere durch einen Motordrehzahlsensor bestimmt werden. Die Getriebeeingangswellendrehzahl kann insbesondere durch einen Getriebeeingangswellendrehzahlsensor bestimmt werden.
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Der bestimmte Sollschlupf der Kupplung kann zum Beispiel etwa 10 bis 15 U/min betragen. Beispielsweise kann ein bestimmter unterer Grenzwert für den Sollschlupf zum Erkennen einer Veränderung, insbesondere also der untere Grenzwert für den Sollschlupf bzw. ein bestimmter Grenzwert etwa 10 U/min betragen.
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Der Grenzwert für den maximal zulässigen Maximalschlupf der Kupplung kann insbesondere um ein mehrfaches, beispielsweise um mindestens ein zehnfaches, zum Beispiel um ein fünfzehnfaches, größer als der bestimmte Sollschlupf und/oder ein Grenzwert für den Sollschlupf zum Erkennen einer Veränderung sein. Zum Beispiel kann der Grenzwert für den maximal zulässigen Maximalschlupf etwa 150 U/min betragen.
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Das Verfahren kann insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung einer Kupplung mit einem Reibsystem mit Schlupf für ein automatisches oder automatisierbares Getriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Doppelkupplung beziehungsweise für ein Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, ausgelegt sein.
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Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden nun anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung Parameter eines Reibsystems in einem „In-Ordnung-Zustand“ der Kupplung und in einem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erkennbaren „Sonderzustand“ der Kupplung veranschaulicht, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert wird. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in schematischer allgemeiner Darstellung einen Graphen, in dem allgemein der Verlauf eines Reibwertes gegen einen Schlupf aufgetragen ist, nämlich den Reibwertverlauf eines Reibsystems in einem „In-Ordnung-Zustand“,
- 2 in schematischer Darstellung einen Graphen, in dem die Motordrehzahl und die Getriebeeingangswellendrehzahl gegen die Zeit aufgetragen ist, nämlich einen entsprechenden Drehzahlverlauf für das in 1 gezeigte Reibsystem in einem „In-Ordnung-Zustand“,
- 3 in schematischer allgemeiner Darstellung einen Graphen, in dem allgemein der Verlauf des Reibwerts gegen einen Schlupf aufgetragen ist, nämlich den Reibwertverlauf eines Reibsystems in einem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erkennbaren „Sonderzustand“, und
- 4 in schematischer Darstellung einen Graphen, in dem die Motordrehzahl und die Getriebeeingangswellendrehzahl gegen die Zeit aufgetragen ist, nämlich einen entsprechenden Drehzahlverlauf für das in 3 gezeigte Reibsystem in dem durch das erfindungsgemäße Verfahren erkennbaren „Sonderzustand“.
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In den 1 und 2 wird schematisch der Reibwertverlauf beziehungsweise der Drehzahlverlauf in einem „In-Ordnung-Zustand“ dargestellt. In den 3 und 4 wird schematisch der Reibwertverlauf beziehungsweise der Drehzahlverlauf in einem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erkennbaren Sonderzustand dargestellt.
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1 zeigt, dass bei einem Reibsystem einer Kupplung in einem „In-Ordnung-Zustand“, beispielsweise mit trocknen, wohltemperierten, sauberen und unverschlissenen Reibbelägen, der Reibwert mit steigendem Schlupf zunächst ansteigt bevor dieser im Wesentlichen danach konstant beziehungsweise nur noch leicht steigend verläuft.
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2 veranschaulicht, dass bei einem Reibsystem in dem „In-Ordnung-Zustand“ mit dem in 1 dargestellten zunächst ansteigenden Reibwertverlauf die Schwankungen der Motordrehzahl 1 gering sind, insbesondere in einem bestimmten geringen „Breitenband“ verlaufen. So kann bei einem Anstieg der Motordrehzahl 1 die Anpresskraft der Kupplung erhöht werden, wobei dadurch der Ist-Schlupf verringert und auf diese Weise die Motordrehzahl 1 nach unten gezogen werden kann. Bei einem Sinken der Motordrehzahl 1 kann die Anpresskraft der Kupplung verringert und dadurch der Ist-Schlupf erhöht werden. So kann durch eine derartige Steuerung beziehungsweise Regelung der Kupplung bzw. durch die Steuerung/Regelung/Einstellung eines Kupplungsmomentes dann, insbesondere auch eine konstante Getriebeeingangsdrehzahl 2 erzielt bzw. realisiert werden.
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3 zeigt allgemein, dass bei einem Reibsystem in einem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erkennbaren Sonderzustand, beispielsweise mit nassen beziehungsweise feuchten, kalten, verschmutzten und/oder verschlissenen Reibbelägen, der Reibwert mit steigendem Schlupf zunächst abfällt bevor der Reibwert im Wesentlichen danach konstant bzw. nur noch leicht abfallend verläuft.
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4 veranschaulicht, dass in einem derartigen Zustand aufgrund des in 3 dargestellten zunächst abfallenden Reibwertverlaufs der Ausgleich von Schwankungen der Motordrehzahl beziehungsweise die Steuerung und/oder Regelung der Kupplung beeinträchtigt und/oder komplexer/aufwendiger werden kann. Wird bei einem derartigen Sonderzustand - wie in den 3 und 4 dargestellt - nun ein Kupplungsmoment der Kupplung gesteuert und/oder geregelt, insbesondere zunächst ein bestimmtes Kupplungsmoment eingestellt, kann es zu einem starken Anstieg der Motordrehzahl 1 kommen, es vergrößert sich der Ist-Schlupf, so dass die Motordrehzahl 1 noch weiter ansteigt, was auch als „Rausdreher“ bezeichnet wird. Die Anpresskraft der Kupplung muss erhöht werden, um die Motordrehzahl 1 wieder nach unten zu ziehen. Ab einer gewissen Anpresskraft der Kupplung verringert sich dann der Ist-Schlupf und die erhöhte Motordrehzahl 1 wird wieder nach unten gezogen, wobei dann schließlich für einen Zeitraum bzw. eine Zeitspanne der Ist-Schlupf insbesondere null wird und die Kupplung in Haftreibung geht und wobei die Motordrehzahl 1 dann im Wesentlichen der Getriebeeingangswellendrehzahl 2 entspricht. Ab einer bestimmten Amplitude können derartige „Rausdreher-Haftreibungs-Abfolgen“ als Längsschwingung spürbar sein. Ein Auftreten dieses Phänomens wird nun durch die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt, um eine Veränderung des Reibsystems zu erkennen beziehungsweise zu ermitteln.
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So kann eine Veränderung des Reibsystems, insbesondere ein „Sonderzustand“ der Kupplung dadurch erkannt werden, wenn der Ist-Schlupf zunächst einen Grenzwert 3 für einen maximal zulässigen Maximalschlupf überschreitet und dann für einen bestimmten Mindest-Zeitraum Δt kleiner als ein bestimmter Sollschlupf 4 wird. Insbesondere kann der Ist-Schlupf in dem bestimmten Mindest-Zeitraum (Δt) gleich null beziehungsweise die Motordrehzahl 1 gleich der Getriebeeingangswellendrehzahl 2 werden (Kupplung in Haftreibung).
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Besonders zuverlässig kann eine derartige Veränderung des Reibsystems dann erkannt werden, wenn sich eine derartige Sequenz/Periode von der Überschreitung des Ist-Schlupfes über den Grenzwert 3 des Maximalschlupfes hinaus (Rausdreher) und der nachfolgender Unterschreitung des bestimmten Sollschlupfes 4, insbesondere in einem bestimmten Analysezeitraum ΔtA, dann nämlich eine bestimmte Anzahl von Malen entsprechend wiederholt, insbesondere zumindest zweifach vorkommt. Insbesondere kann daher eine Veränderung des Reibsystems dann erkannt werden, wenn der Ist-Schlupf, insbesondere in einem bestimmten Analysezeitraum ΔtA, zunächst den Grenzwert 3 für den maximal zulässigen Maximalschlupf überschreitet dann entsprechend sich verringert und dann für den bestimmten Mindest-Zeitraum Δt kleiner als der bestimmte Sollschlupf 4 wird und diese „Sequenz“ sich mehrfach wiederholt, insbesondere diese Sequenz zumindest zweifach vorkommt.
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Für den Sollschlupf 4 zum Erkennen einer Veränderung des Reibsystems kann insbesondere ein bestimmter unterer Grenzwert für den Sollschlupf 4 oder ein Grenzwert, basierend auf einer Addition beziehungsweise Subtraktion eines Offsets auf den bestimmten unteren Grenzwert verwendet werden. Zum Beispiel kann der bestimmte Sollschlupf 4 etwa im Bereich 10 bis 15 U/min liegen. Dabei kann ein bestimmter unterer Grenzwert bzw. der Grenzwert für den Sollschlupf 4 zum Erkennen einer Veränderung insbesondere zum Beispiel 10 U/min betragen.
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4 veranschaulicht, dass der Grenzwert 3 für den maximal zulässigen Maximalschlupf um ein mehrfaches, beispielsweise um ein mindestens zehnfaches oder fünfzehnfaches, größer als der bestimmte Sollschlupf 4 und/oder ein Grenzwert für den Sollschlupf 4 zum Erkennen einer Veränderung sein kann. Zum Beispiel kann der Grenzwert 3 für den maximal zulässigen Maximalschlupf etwa 150 U/min betragen.
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Insbesondere zu der Darstellung der 4 darf auf folgendes hingewiesen werden: Der jeweilige Ist-Schlupf wird insbesondere errechnet bzw. ermittelt aus der Differenz der Motordrehzahl 1 und der Getriebeeingangswellendrehzahl 2. Ein maximal zulässiger Maximalschlupf der Kupplung ist entsprechend bestimmt, wobei der Grenzwert 3 für den maximal zulässigen Maximalschlupf in 4 als gestrichelte Linie eingezeichnet ist und für die Darstellung in 4 insbesondere gilt: „Grenzwert 3 = Getriebeeingangswellendrehzahl 2 + bestimmter maximal zulässiger Maximalschlupf“. Der bestimmte Sollschlupf „4“ ist ebenfalls bestimmt bzw. festgelegt, wobei dessen Grenzwert „4“ in 4 entsprechend als gestrichelte Linie eingezeichnet ist und im Wesentlichen gilt: „Grenzwert 4 = Getriebeeingangswellendrehzahl 2 + bestimmter Sollschlupf“. Bei der Darstellung in 4 ist die Getriebeeingangswellendrehzahl 2 im Wesentlichen konstant, so dass, wenn die Motordrehzahl 1 hier den durch die gestrichelte Linie dargestellten Grenzwert 3 überschreitet, damit der maximal zulässige Maximalschlupf der Kupplung überschritten wird, wobei wenn die Motordrehzahl 1 hier die in 4 gestrichelt dargestellte Linie 4 unterschreitet der zuvor festgelegte bestimmte Sollschlupf „4“ entsprechend unterschritten wird. Auf diese Punkte darf bezüglich der Darstellung in 4 diesseits nochmals explizit hingewiesen werden.
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Wenn eine Veränderung des Reibsystems erkannt wird, kann dies - beispielsweise in einem Steuergerät - gespeichert und/oder die Steuerung und/oder Regelung der Kupplung und/oder des Getriebes entsprechend geändert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motordrehzahl
- 2
- Getriebeeingangswellendrehzahl
- 3
- Grenzwert für maximal zulässigen Maximalschlupf
- 4
- Sollschlupf/Grenzwert für Sollschlupf
- Δt
- bestimmter Mindest-Zeitraum
- ΔtA,
- bestimmter Analysezeitraum
