DE102019113957A1

DE102019113957A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung bei abnehmender Abtriebsdrehzahl

Info

Publication number: DE102019113957A1
Application number: DE102019113957.0A
Authority: DE
Inventors: Lukas Haderer; Matthias Pasewald; Christoph Straub; Mario Harter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein 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 (ωa) des Abtriebselements (16) unabhängig sein kann, wobei die Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erfolgt, indem bei einer abnehmenden oder konstanten Abtriebsdrehzahl (ωa), das Antriebselement (16) in Betrieb ist und dabei mit einer Antriebsdrehzahl (ωe) dreht, die Kupplung (12) in eine Öffnungsstellung (L0) gebracht wird, das Getriebe (22) in Neutralstellung (104) gebracht wird, die Kupplung (12) in eine erste Schließstellung (L1) betätigt wird und dadurch die erste Drehzahl (ω1) ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten (ω̇1) aufweist und der erste Drehzahlgradient (ω̇1) erfasst wird und das der ersten Schließstellung (L1) zugeordnete erste Übertragungsdrehmoment (M1) zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten (ω̇1) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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 einem Segelbetrieb, insbesondere bei einem Leerlaufsegelbetrieb, des Fahrzeugs 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 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. Die Leerlaufdrehzahl kann während der Ermittlung des Übertragungsdrehmoments annähernd konstant sein.
In einer speziellen Ausführung der Erfindung 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.
In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Kupplung in die erste Schließstellung betätigt, wenn eine erste Bedingung, nach der die erste Drehzahl über einen ersten Zeitraum hinweg konstant oder abfallend sein soll, erfüllt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Kupplung in die erste Schließstellung betätigt, wenn eine zweite Bedingung, nach der die erste Drehzahl um eine vorgegebene Drehzahldifferenz kleiner als die Antriebsdrehzahl sein soll, 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. Der erste Drehzahlgradient entspricht dem Übertragungsdrehmoment abzüglich dem kupplungsausgangsseitigen Schleppmoment. Der zweite Drehzahlgradient entspricht dem kupplungsausgangsseitigen Schleppmoment.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments, bevor die Kupplung in die erste Schließstellung betätigt wird.
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.
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 eine Antriebsdrehzahl ω_e 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 ω_a 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 eine abnehmende oder konstante Abtriebsdrehzahl ω_a vorliegt. Dies ist beispielsweise bei einem Segelvorgang des Fahrzeugs, in dem die Kupplung angeordnet ist, gegeben. Der Segelvorgang kann zeitlich vor einem absehbar eintretenden Stillstand des Fahrzeugs, insbesondere wegen einer vorausliegenden Ampelkreuzung, erfolgen. Erst wenn eine abnehmende oder konstante Abtriebsdrehzahl ω_a vorliegt erfolgt eine Einleitung 102 des Verfahrens. Das Antriebselement befindet sich dabei in Betrieb und dreht mit einer Antriebsdrehzahl ω_e , die der Leerlaufdrehzahl ω_e,0 entspricht.
Die Kupplung wird nach Einleitung 102 in eine Öffnungsstellung L₀ gebracht und anschließend wird das Getriebe in eine Neutralstellung 104 gebracht. Weiterhin wird die Kupplung in eine erste Schließstellung L₁ betätigt, wodurch die erste Drehzahl ω₁ ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten ω̇₁ aufweist. Anschließend erfolgt eine Erfassung 106 des ersten Drehzahlgradienten ω̇₁ und eine Ermittlung 108 von dem der ersten Schließstellung L₁ zugeordneten ersten Übertragungsdrehmoment Mi zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten ω̇₁.
Dadurch kann eine während des Betriebs erfolgende Ermittlung der Drehmomentübertragungseigenschaft der Kupplung regelmäßig und häufig 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 ω_a , in 3 b) ein zeitlicher Verlauf der Betätigungsposition L der Kupplung und in 3 c) ein zeitlicher Verlauf der Antriebsdrehzahl ω_e und der ersten Drehzahl ω₁ abgebildet.
Das Verfahren wird während eines Segelbetriebs des Fahrzeugs angewendet, bei dem eine abnehmende Abtriebsdrehzahl ω_a vorliegt, wie dies beispielhaft aus dem zeitlichen Verlauf der Abtriebsdrehzahl ω_a in 3 a) hervorgeht. Dabei ist das Antriebselement in Betrieb und dreht mit einer Antriebsdrehzahl ω_e , die einer Leerlaufdrehzahl ω_e,0 des Antriebselements entspricht. Die Kupplung ist bereits in einer Öffnungsstellung L₀ und das Getriebe ist in Neutralstellung. Die Kupplung wird in die erste Schließstellung L₁ betätigt, wenn eine erste Bedingung, nach der die erste Drehzahl ω₁ über einen ersten Zeitraum t₁ hinweg konstant oder abfallend sein soll, erfüllt ist. Weiterhin muss noch eine zweite Bedingung, nach der die erste Drehzahl ω₁ um eine vorgegebene Drehzahldifferenz Δω kleiner als die Antriebsdrehzahl ω_e sein soll, erfüllt sein. Sind die erste und zweite Bedingung erfüllt, wird die Kupplung in die erste Schließstellung L₁ betätigt. Auch kann vorgesehen sein, dass nur eine beider Bedingungen erfüllt sein muss, damit die Kupplung in die erste Schließstellung L₁ betätigt wird.
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 ω̇₁ ermittelt. Weiterhin wird zur Ermittlung des ersten Übertragungsdrehmoments ein zweiter Drehzahlgradient ω̇₂ der ersten Drehzahl ω₁ erfasst, wenn die Kupplung die Öffnungsstellung L₀ aufweist und das Getriebe in Neutralstellung ist. Dieser zweite Drehzahlgradient ω̇₂ dient der Berechnung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments. Das Schleppmoment wird 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: Einleitung
104: Neutralstellung
106: Erfassung
108: Ermittlung
L: Betätigungsposition
L₀: Öffnungsstellung
L₁: erste Schließstellung
L_max: maximale Schließstellung
M₁: erstes Übertragungsdrehmoment
ω_e: Antriebsdrehzahl
ω_e,0: Leerlaufdrehzahl
ω_a: Abtriebsdrehzahl
ω₁: erste Drehzahl
ω̇₁: erster Drehzahlgradient
ω̇₂: zweiter Drehzahlgradient
Δω: Drehzahldifferenz
t₁: erster Zeitraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012204940 A1 [0002]
DE 102015216071 A1 [0003]
DE 102010024941 A1 [0004]

Claims

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 (ω_a) des Abtriebselements (16) unabhängig sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erfolgt, indem bei einer abnehmenden oder konstanten Abtriebsdrehzahl (ω_a), das Antriebselement (16) in Betrieb ist und dabei mit einer Antriebsdrehzahl ( ω_e) dreht, die Kupplung (12) in eine Öffnungsstellung (L₀) gebracht wird, das Getriebe (22) in Neutralstellung (104) gebracht wird, die Kupplung (12) in eine erste Schließstellung (L₁) betätigt wird und dadurch die erste Drehzahl (ω₁) ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten ( ω̇₁) aufweist und der erste Drehzahlgradient (ω̇₁) erfasst wird und das der ersten Schließstellung (L₁) zugeordnete erste Übertragungsdrehmoment (M₁) zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten (ω̇₁) ermittelt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdrehzahl (ω_e) eine Leerlaufdrehzahl (ω_e,0) des Antriebselements (14) ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) sprunghaft in die erste Schließstellung (L₁) betätigt wird.
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 (L_max) entspricht.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) in die erste Schließstellung (L₁) betätigt wird, wenn eine erste Bedingung, nach der die erste Drehzahl (ω₁) über einen ersten Zeitraum (t₁) hinweg konstant oder abfallend sein soll, erfüllt ist.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung in die erste Schließstellung (L₁) betätigt wird, wenn eine zweite Bedingung, nach der die erste Drehzahl (ω₁) um eine vorgegebene Drehzahldifferenz (Δω) kleiner als die Antriebsdrehzahl (ω_e) sein soll, erfüllt ist.
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.
Verfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments erfolgt, bevor die Kupplung (12) in die erste Schließstellung (L₁) betätigt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) nach der ersten Schließstellung (L₁) in die Öffnungsstellung (L₀) betätigt wird und dabei die Ermittlung des kupplungsausgangsseitigen Schleppmoments erfolgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) sprunghaft in die Öffnungsstellung (L₀) gebracht wird.