DE102019111138B4 - Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung (12), die durch eine Kupplungsbetätigung ein Übertragungsdrehmoment zwischen einem Kupplungseingang (18) und einem Kupplungsausgang (20) übertragen kann, wobeider Kupplungseingang (18) mit einem Antriebselement (14) und der Kupplungsausgang (20) mit einem Abtriebselement (16) gekoppelt ist und ein Getriebe (22) wirksam zwischen dem Kupplungsausgang (20) und dem Abtriebselement (16) angeordnet ist, wobei das Getriebe (22) in einer Neutralstellung (104) den Kupplungsausgang (20) und das Abtriebselement (16) entkoppelt und dadurch eine kupplungsausgangsseitige erste Drehzahl ( ω1) von einer Abtriebsdrehzahl (wa) des Abtriebselements (16) unabhängig sein kann, wobeidie Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erfolgt, indem bei einer Abtriebsdrehzahl (ωa) und/oder ersten Drehzahl (ω1) gleich Null, bei Getriebe in Neutralstellung (102) und bei betriebenem Antriebselement (14), das dabei mit einer Antriebsdrehzahl (ωe) dreht,im Fall einer geschlossenen Kupplung (12), diese zunächst in eine Öffnungsstellung (L0) gebracht wird,die Kupplung (12) in eine erste Schließstellung (L1) betätigt wird und dadurch die erste Drehzahl (ω1) ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten ( ω̇1̇) aufweist undder erste Drehzahlgradient (ω1) erfasst wird unddas der ersten Schließstellung (L1) zugeordnete erste Übertragungsdrehmoment (M1) zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten (ω1) ermittelt wird, wobei die Kupplung (12) in die erste Schließstellung (L1) betätigt wird, wenn eine erste Bedingung, nach der die Abtriebsdrehzahl (ωa) und die erste Drehzahl (ω1) über einen ersten Zeitraum (t1) hinweg Null ist, erfüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) sprunghaft in die erste Schließstellung (L1) betätigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • DE 10 2013 201 317 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunkt, insbesondere ein Austrudeln der freien Getriebeeingangswelle zur Schleppmomentbestimmung. Das Austrudeln ergibt sich aus dem Trägheitsmoment sowie der Lagerreibung gegenüber der anderen Getriebeeingangswelle und der Reibung im Getriebe.
  • Aus DE 10 2012 204 940 A1 ist ein Verfahren zur Adaption von Kupplungsparametern einer Kupplung bekannt, die einen hydrostatischen Kupplungsaktor aufweist. Bei einer Kupplungsbetätigung wird der in dem Kupplungsaktor auftretende Druckverlauf durch einen Drucksensor sowie die Position der Kupplung gemessen. Die Kupplungsparameter werden dann abhängig von dem Druckverlauf angepasst und die angepassten Kupplungsparameter im weiteren Betrieb der Kupplung verwendet.
  • In DE 10 2015 216 071 A1 ist ein Verfahren zur Adaption eines Reibwerts einer Kupplung beschrieben. Das Übertragungsdrehmoment der Kupplung wird durch einen gespeicherten Reibwert ermittelt. An einem Prüfstand, bei dem das Antriebsdrehmoment bekannt ist und eine Abweichung zwischen Sollkupplungsdrehmoment und Antriebsdrehmoment erfasst wird, erfolgt die Adaption des Reibwerts, indem der Reibwert abhängig von der Abweichung angepasst wird.
  • In DE 10 2010 024 941 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilantriebssträngen beschrieben, von denen jeder über eine Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist. In dem inaktiven Teilantriebsstrang wird zunächst bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral gewechselt, anschließend das Schleppmoment der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums ermittelt, anschließend die Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs bis zu einer vorgegebenen Position an der ein Kupplungsmoment übertragen wird geschlossen und ein Gesamtmoment der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums ermittelt. Daraufhin wird das Kupplungsmoment der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs aus dem Schleppmoment sowie dem Gesamtmoment als der Summe aus Schleppmoment und Kupplungsmoment und anschließend die Tastpunktposition aus dem Absolutwert des ermittelten Kupplungsmoments sowie der Kupplungskennlinie der Kupplung ermittelt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung zu verbessern. Bevorzugt soll für die Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments der Kupplung eine Drehmomentmessung entbehrlich sein. Die Ermittlung der Drehmomentübertragungseigenschaft im Betrieb der Kupplung soll einfacher, kostengünstiger und schneller erfolgen.
  • Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann eine während des Betriebs erfolgende Ermittlung der Drehmomentübertragungseigenschaft der Kupplung bewirkt werden. Das Verfahren kann regelmäßig durchgeführt werden. Dadurch kann die Kupplung zuverlässiger und genauer betrieben werden.
  • Die Kupplung kann in einem Fahrzeug wirksam sein. Die Kupplung kann eine automatisierte und/oder halbautomatisierte Kupplung sein. Das Antriebselement kann ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor sein. Das Abtriebselement kann zumindest ein Differenzialgetriebe und/oder ein Fahrzeugrad und/oder eine Antriebsachse sein. Das Verfahren kann bei stehendem Fahrzeug und/oder bei nichtdrehendem Abtriebselement durchgeführt werden.
  • Das Verfahren kann während eines Betriebs des Fahrzeugs zur Adaption der Kupplungsbetätigung angewendet werden. Die Drehmomentübertragungseigenschaft kann wenigstens ein Tastpunkt der Kupplung sein, der sich aus dem ersten Übertragungsdrehmoment und der ersten Schließstellung berechnen lässt. Die dem ermittelten Übertragungsdrehmoment entsprechende erste Schließstellung kann als diesem Übertragungsdrehmoment im weiteren Betrieb der Kupplung zugeordneter Tastpunkt verwendet werden und den bisherigen diesem Übertragungsdrehmoment zugeordneten Tastpunkt ersetzen.
  • Die erste Schließstellung kann ermittelt werden, indem die Kupplung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne betätigt wird und die erste Schließstellung einer Betätigungsposition der Kupplung entspricht, bei der ein vorgegebener Schwellwert erreicht ist. Der Schwellwert kann ein Drehzahlgradientenwert der ersten Drehzahl und/oder ein Drehzahlwert der ersten Drehzahl sein.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Antriebsdrehzahl eine Leerlaufdrehzahl des Antriebselements. Insbesondere ist die Leerlaufdrehzahl während der Ermittlung des Übertragungsdrehmoments annähernd konstant.
  • Erfindungsgemäß wird die Kupplung sprunghaft in die erste Schließstellung betätigt. Die Kupplung kann ausgehend von der Öffnungsstellung in die erste Schließstellung innerhalb einer ersten Zeitspanne betätigt werden, wobei die erste Zeitspanne kleiner gleich 1 s, 0,5 s, 0,3 s, 0,2 s, 0,1 s, 0,05 s oder 0,01 s ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung entspricht die erste Schließstellung einer Betätigungsposition der Kupplung zwischen der Öffnungsstellung und einer maximalen Schließstellung. Bei der ersten Schließstellung kann das erste Übertragungsdrehmoment kleiner als das maximale über die Kupplung übertragbare Übertragungsdrehmoment sein.
  • Erfindungsgemäß wird die Kupplung in die erste Schließstellung betätigt, wenn eine erste Bedingung, nach der die Abtriebsdrehzahl und/oder die erste Drehzahl über einen ersten Zeitraum hinweg Null ist, erfüllt ist
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird zusätzlich ein bei geöffneter Kupplung abhängig von einem zweiten Drehzahlgradienten der ersten Drehzahl abhängiges kupplungsausgangsseitiges Schleppmoment ermittelt. Das kupplungsausgangsseitige Schleppmoment kann ein Reibmoment, insbesondere wenigstens eines Lagers umfassen.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung entspricht der erste Drehzahlgradient dem Übertragungsdrehmoment abzüglich dem kupplungsausgangsseitigen Schleppmoment. Der zweite Drehzahlgradient kann dem kupplungsausgangsseitigen Schleppmoment entsprechen. Auch kann das kupplungsausgangsseitige Schleppmoment aus Systemvermessungen und/oder bei einem anderen Kupplungsbetätigungsvorgang und/oder bei einem anderen Durchlauf der Routine zur Ermittlung des Übertragungsdrehmoments bereits ermittelt worden sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Kupplung nach der ersten Schließstellung in die Öffnungsstellung gebracht und dabei erfolgt die Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments.
  • In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Kupplung sprunghaft in die Öffnungsstellung gebracht. Die Kupplung kann ausgehend von der ersten Schließstellung in die Öffnungsstellung innerhalb einer zweiten Zeitspanne gebracht werden, wobei die zweite Zeitspanne kleiner gleich 1 s, 0,5 s, 0,3 s, 0,2 s, 0,1 s, 0,05 s oder 0,01 s ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Kupplungsausgang während der Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments freidrehend.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
    • 1: Einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer Kupplung, bei der ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung durchführbar ist.
    • 2: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 3: Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt einen Antriebsstrang 10 eines Fahrzeugs mit einer Kupplung 12, bei der ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung durchführbar ist. Die Kupplung 12 ist wirksam zwischen einem Antriebselement 14, hier einem Verbrennungsmotor und einem Abtriebselement 16, hier einer Antriebsachse angeordnet.
  • Die Kupplung 12 weist einen Kupplungseingang 18 auf, der mit dem Antriebselement 14 verbunden ist. Das Antriebselement 14 kann im Betrieb eines Antriebsdrehzahl ωe aufweisen. Weiterhin weist die Kupplung 12 einen Kupplungsausgang 20 auf, der bei Kupplungsbetätigung mit dem Kupplungseingang 18 wirksam, insbesondere reibschlüssig, verbunden werden kann und dadurch ein Übertragungsdrehmoment zwischen dem Kupplungseingang 18 und dem Kupplungsausgang 20 übertragen kann. Der Kupplungsausgang 20 ist mit dem Abtriebselement 16 über ein Getriebe 22 gekoppelt. Das Getriebe 22 ist wirksam zwischen dem Kupplungsausgang 20 und dem Abtriebselement 16 angeordnet. In einer Neutralstellung entkoppelt das Getriebe 22 den Kupplungsausgang 20 und das Abtriebselement 16. Dadurch ist eine kupplungsausgangsseitige erste Drehzahl ω1 unabhängig von einer Abtriebsdrehzahl ωa des Abtriebselements 16.
  • In 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 100 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dem Verfahren 100 zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft der Kupplung soll insbesondere das Übertragungsdrehmoment bei einer vorgegebenen ersten Schließstellung der Kupplung ermittelt werden.
  • Die Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erfolgt erst, wenn die Abtriebsdrehzahl ωa und/oder die erste Drehzahl ω1 gleich Null ist. Dies ist beispielsweise bei einem Stillstand des Fahrzeugs, in dem die Kupplung wirksam angeordnet ist, gegeben. Weiterhin erfolgt die Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erst, wenn das Getriebe in Neutralstellung 102 ist und das Antriebselement in Betrieb ist und dabei mit einer Antriebsdrehzahl ωe dreht.
  • Erst wenn diese Bedingungen erfüllt sind, erfolgt eine Einleitung 104 des Verfahrens. Das Antriebselement befindet sich dabei in Betrieb und dreht insbesondere mit einer Antriebsdrehzahl ωe, die der Leerlaufdrehzahl ωe,0 entspricht. Die Leerlaufdrehzahl ωe,0 bleibt während der Ermittlung des Übertragungsdrehmoments annähernd konstant.
  • Die Kupplung wird im Fall einer geschlossenen Kupplung nach Einleitung 104 zunächst in eine Öffnungsstellung L0 gebracht. Ist die Kupplung vor Einleitung 104 bereits in der Öffnungsstellung, wird die Kupplung in der Öffnungsstellung belassen. Anschließend wird die Kupplung in eine erste Schließstellung L1 betätigt, wodurch die erste Drehzahl ω1 ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten ω̇1 aufweist. Zwischen der Bewirkung der Öffnungsstellung und der ersten Schließstellung ist ein erster Zeitraum t1 einzuhalten, damit auch die erste Drehzahl ausreichend abfallen, insbesondere gleich Null sein kann.
  • Anschließend erfolgt eine Erfassung 106 des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 und eine Ermittlung 108 von dem der ersten Schließstellung L1 zugeordneten ersten Übertragungsdrehmoment M1 zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten ω̇1. Dadurch kann eine während des Betriebs erfolgende Ermittlung der Drehmomentübertragungseigenschaft der Kupplung bewirkt werden. Das Verfahren kann regelmäßig durchgeführt werden. Dadurch kann die Kupplung zuverlässiger und genauer betrieben werden.
  • 3 zeigt Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. In 3 a) ist ein zeitlicher Verlauf der Abtriebsdrehzahl ωa, in 3 b) ist ein zeitlicher Verlauf der Betätigungsposition L der Kupplung und in 3 c) ist ein zeitlicher Verlauf der Antriebsdrehzahl ωe und der ersten Drehzahl ω1 abgebildet.
  • Das Verfahren wird während eines Stillstands des Fahrzeugs, beispielsweise an einer Ampelkreuzung angewendet, bei dem eine Abtriebsdrehzahl ωa gleich Null vorliegt, wie dies beispielhaft aus dem zeitlichen Verlauf der Abtriebsdrehzahl wa in 3 a) hervorgeht. Dabei ist das Antriebselement in Betrieb und dreht mit einer Antriebsdrehzahl ωe, die einer Leerlaufdrehzahl ωe,0 des Antriebselements entspricht. Die Kupplung ist bereits in einer Öffnungsstellung L0 und das Getriebe ist in Neutralstellung. Die erste Drehzahl ω1 ist gleich Null. Die Kupplung wird in die erste Schließstellung L1 betätigt, wenn zusätzlich eine erste Bedingung, nach der die erste Drehzahl ω1 über einen ersten Zeitraum t1 hinweg Null sein soll, erfüllt ist. Erst dann wird die Kupplung in die erste Schließstellung L1 betätigt.
  • Die Kupplung wird sprunghaft von der Öffnungsstellung L0 in die erste Schließstellung L1 betätigt. Die erste Schließstellung L1 entspricht einer Betätigungsposition der Kupplung zwischen der Öffnungsstellung L0 und einer maximalen Schließstellung Lmax. Durch die erste Schließstellung L1 der Kupplung steigt die erste Drehzahl ω1 an und weist dabei zumindest einen ersten Drehzahlgradienten ω̇1 auf. Der erste Drehzahlgradient ω̇1 wird erfasst und das der ersten Schließstellung L1 zugeordnete erste Übertragungsdrehmoment zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten ω1 ermittelt.
  • Weiterhin wird zur Ermittlung des ersten Übertragungsdrehmoments ein zweiter Drehzahlgradient ω̇2 der ersten Drehzahl ω1 erfasst, indem die Kupplung von der ersten Schließstellung L1 sprunghaft in die Öffnungsstellung L0 gebracht wird. Das Getriebe ist dabei nach wie vor in Neutralstellung und der Kupplungsausgang ist freidrehend. Durch die Öffnungsstellung der Kupplung nimmt die erste Drehzahl mit zumindest einem zweiten Drehzahlgradienten ab. Der zweite Drehzahlgradient ω̇2 wird erfasst und bei der Berechnung des ersten Übertragungsdrehmoments berücksichtigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Antriebsstrang
    12
    Kupplung
    14
    Antriebselement
    16
    Abtriebselement
    18
    Kupplungseingang
    20
    Kupplungsausgang
    22
    Getriebe
    100
    Verfahren
    102
    Neutralstellung
    104
    Einleitung
    106
    Erfassung
    108
    Ermittlung
    L
    Betätigungsposition
    L0
    Öffnungsstellung
    L1
    erste Schließstellung
    Lmax
    maximale Schließstellung
    M1
    erstes Übertragungsdrehmoment
    ωe
    Antriebsdrehzahl
    ωe,0
    Leerlaufdrehzahl
    ωa
    Abtriebsdrehzahl
    ω1
    erste Drehzahl
    ω̇1
    erster Drehzahlgradient
    ω̇2
    zweiter Drehzahlgradient
    Δω
    Drehzahldifferenz
    t1
    erster Zeitraum

Claims (8)

  1. Verfahren (100) zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung (12), die durch eine Kupplungsbetätigung ein Übertragungsdrehmoment zwischen einem Kupplungseingang (18) und einem Kupplungsausgang (20) übertragen kann, wobei der Kupplungseingang (18) mit einem Antriebselement (14) und der Kupplungsausgang (20) mit einem Abtriebselement (16) gekoppelt ist und ein Getriebe (22) wirksam zwischen dem Kupplungsausgang (20) und dem Abtriebselement (16) angeordnet ist, wobei das Getriebe (22) in einer Neutralstellung (104) den Kupplungsausgang (20) und das Abtriebselement (16) entkoppelt und dadurch eine kupplungsausgangsseitige erste Drehzahl ( ω1) von einer Abtriebsdrehzahl (wa) des Abtriebselements (16) unabhängig sein kann, wobei die Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erfolgt, indem bei einer Abtriebsdrehzahl (ωa) und/oder ersten Drehzahl (ω1) gleich Null, bei Getriebe in Neutralstellung (102) und bei betriebenem Antriebselement (14), das dabei mit einer Antriebsdrehzahl (ωe) dreht, im Fall einer geschlossenen Kupplung (12), diese zunächst in eine Öffnungsstellung (L0) gebracht wird, die Kupplung (12) in eine erste Schließstellung (L1) betätigt wird und dadurch die erste Drehzahl (ω1) ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten ( ω̇1̇) aufweist und der erste Drehzahlgradient (ω1) erfasst wird und das der ersten Schließstellung (L1) zugeordnete erste Übertragungsdrehmoment (M1) zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten (ω1) ermittelt wird, wobei die Kupplung (12) in die erste Schließstellung (L1) betätigt wird, wenn eine erste Bedingung, nach der die Abtriebsdrehzahl (ωa) und die erste Drehzahl (ω1) über einen ersten Zeitraum (t1) hinweg Null ist, erfüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) sprunghaft in die erste Schließstellung (L1) betätigt wird.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdrehzahl (ωe) eine Leerlaufdrehzahl (ωe,0) des Antriebselements (14) ist.
  3. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schließstellung (L1) einer Betätigungsposition (L) der Kupplung (12) zwischen der Öffnungsstellung (L0 ) und einer maximalen Schließstellung (Lmax) entspricht.
  4. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein bei geöffneter Kupplung (12) abhängig von einem zweiten Drehzahlgradienten (ω̇2) der ersten Drehzahl (ω1) abhängiges kupplungsausgangsseitiges Schleppmoment ermittelt wird.
  5. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehzahlgradient dem Übertragungsdrehmoment abzüglich dem kupplungsausgangsseitigen Schleppmoment entspricht.
  6. Verfahren (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) nach der ersten Schließstellung (L1) in die Öffnungsstellung ( Lo) betätigt wird und dabei die Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments erfolgt.
  7. Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) sprunghaft in die Öffnungsstellung (L0) gebracht wird.
  8. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsausgang (20) während der Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments freidrehend ist.
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