DE102020200383B4 - Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung eines Antriebsstranges eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, sowie Steuergerät zur Regelung einer Betätigung einer Reibkupplung - Google Patents

Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung eines Antriebsstranges eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, sowie Steuergerät zur Regelung einer Betätigung einer Reibkupplung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung (19; 20) eines Antriebsstranges (1) eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, wobei im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung (19; 20) ein Betätigungsdruck (pBet) eines Kupplungsaktuators der Reibkupplung (19; 20) in Abhängigkeit eines Parameters eingestellt wird, und wobei als Parameter eine Antriebsdrehzahl (nAn) herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl (nAn) der Betätigungsdruck (pBet) so geregelt wird, dass der Betätigungsdruck (pBet) mit zunehmender Annäherung der Antriebsdrehzahl (nAn) an eine Mindestdrehzahlgrenze zunehmend reduziert wird, dass nach Erfassung einer über die Reibkupplung (19; 20) herbeigeführten Synchronisation der Antriebsdrehzahl (nAn) mit einer Abtriebsdrehzahl (nAb) der Betätigungsdruck (pBet) auf einen Maximalwert angehoben wird, und dass das Vorliegen der Synchronisation durch Abgleich der Antriebsdrehzahl (nAn) und der Abtriebsdrehzahl (nAb) überprüft wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung eines Antriebsstranges eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, wobei im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung ein Betätigungsdruck eines Kupplungsaktuators der Reibkupplung in Abhängigkeit eines Parameters eingestellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Computerprogrammprodukt und einen Datenträger.
  • In Antriebssträngen von motorbetriebenen Wasserfahrzeugen kann eine jeweilige Antriebsmaschine, bei welcher es sich zumeist um eine Verbrennungskraftmaschine handelt, üblicherweise mit einem oder mehreren Propellern über zwischenliegende Reibkupplungen verbunden werden, um das Wasserfahrzeug je nach gewählter Reibkupplung mit einer entsprechenden Fahrtrichtung anzutreiben. Häufig ist eine Reibkupplung dabei als Lamellenkupplung ausgeführt und wird hydraulisch betätigt, wobei eine Charakteristik der Betätigung der Reibkupplung über eine jeweilige, hydraulische Betätigungseinrichtung dabei maßgeblich Einfluss auf die Dauer und den Komfort des Anfahrvorganges des Wasserfahrzeugs hat.
  • Aus der DE 10 2015 209 478 A1 geht ein Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung eines Antriebsstranges eines Wasserfahrzeugs hervor, wobei ein Schließen der Reibkupplung dabei über einen zugehörigen, hydraulischen Kupplungsaktuator vorgenommen wird. Ein Betätigungsdruck des Kupplungsaktuators wird dabei entsprechend einer Betätigungscharakteristik eingestellt, wobei sich die Betätigungscharakteristik dabei aus unterschiedlichen Abschnitten mit voneinander abweichenden Drucksteigerungsraten zusammensetzt. Hierdurch soll erreicht werden, dass sich ein kurzer Schaltvorgang beim Betätigen der Reibkupplung bei gleichzeitig hohem Schaltkomfort ergibt. Ein Wechsel zwischen den unterschiedlichen Drucksteigerungsraten wird dabei in Abhängigkeit eines Parameters in Form einer Betätigungszeit vorgenommen.
  • Ferner ist aus der US 9 441 724 B1 ein Verfahren zum Überwachen und Steuern von Schaltelementen eines Getriebes im Antriebsstrang eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs bekannt. Dabei kann die Steuerung mithilfe eines Profils erfolgen, in dem eine Drehzahldifferenz zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsdrehzahl berücksichtigt wird.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigung einer Reibkupplung eines Antriebsstranges eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs so zu gestalten, dass im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung ein übermäßiges Drücken einer Drehzahl einer Antriebsmaschine des Wasserfahrzeugs verhindert wird.
  • Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Steuergerät, über welches eine Reibkupplung regelbar ist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 6. Schließlich betrifft Anspruch 7 ein Computerprogrammprodukt sowie Anspruch 8 einen Datenträger.
  • Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung ein Betätigungsdruck eines Kupplungsaktuators der Reibkupplung in Abhängigkeit eines Parameters eingestellt. Bei der Reibkupplung handelt es sich dabei um eine Reibkupplung eines Antriebsstranges eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, wobei über die Reibkupplung bei deren Betätigung eine Koppelung einer Antriebsmaschine des Wasserfahrzeugs mit mindestens einem Propeller vorgenommen wird. Bei der Antriebsmaschine handelt es sich dabei bevorzugt um eine Verbrennungskraftmaschine.
  • Die Reibkupplung liegt im Sinne der Erfindung bevorzugt als Lamellenkupplung vor, bei deren Betätigung im Zuge des Schließvorganges ein aus Innenlamellen und Außenlamellen bestehendes Lamellenpaket mit einer Betätigungskraft beaufschlagt und hierdurch eine reibschlüssige Verbindung zwischen einer antriebsseitigen Kupplungshälfte der Reibkupplung und einer abtriebsseitigen Kupplungshälfte der Reibkupplung hergestellt wird.
  • Ein Betätigen der Reibkupplung wird über einen zugehörigen Kupplungsaktuator vorgenommen, bei welchem es sich im Sinne der Erfindung bevorzugt um einen hydraulischen Kupplungsaktuator handelt. Der Kupplungsaktuator umfasst insbesondere einen Betätigungszylinder, in welchem ein Betätigungskolben verschiebbar geführt ist, wobei der Betätigungszylinder und der Betätigungskolben zwischen sich einen Betätigungsraum begrenzen, welchem Hydraulikflüssigkeit zu- oder aus dem Hydraulikflüssigkeit abgeführt werden kann, um einen Betätigungsdruck im Betätigungsraum einzustellen. Je nach eingestelltem Betätigungsdruck des Kupplungsaktuators wird der Betätigungskolben bevorzugt entgegen einem Federelement aus einer Grundstellung in Richtung einer Betätigungsstellung bewegt und wirkt dabei entsprechend seiner Position mit einer Betätigungskraft auf die Reibkupplung ein. Insbesondere beaufschlagt der Betätigungskolben hierbei das Lamellenpaket der Reibkupplung mit der entsprechenden Betätigungskraft.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass als Parameter eine Antriebsdrehzahl herangezogen wird, in Abhängigkeit von welcher der Betätigungsdruck so geregelt wird, dass der Betätigungsdruck mit zunehmender Annäherung der Antriebsdrehzahl an eine Mindestdrehzahlgrenze zunehmend reduziert wird. Mit anderen Worten wird der Betätigungsdruck des Kupplungsaktuators der Reibkupplung in Abhängigkeit einer Antriebsdrehzahl geregelt, wobei dies dabei in der Form passiert, dass der Betätigungsdruck umso mehr abgesenkt wird, je mehr sich die Antriebsdrehzahl einer Mindestdrehzahlgrenze annähert.
  • Eine derartige Betätigung einer Reibkupplung hat dabei den Vorteil, dass durch Regelung des Betätigungsdrucks in Abhängigkeit der Antriebsdrehzahl verhindert werden kann, dass ein übermäßiges Drücken oder sogar Abwürgen der der Reibkupplung im Antriebsstrang vorgeschalteten Antriebsmaschine des Wasserfahrzeugs stattfindet. Denn durch die zunehmende Reduzierung des Betätigungsdrucks in Abhängigkeit der Annäherung der Antriebsdrehzahl an die vorgegebene Mindestdrehzahlgrenze wird erreicht, dass die vorgeschaltete Antriebsmaschine im Zuge des Schließens der Reibkupplung und bei einem damit einhergehenden Einbrechen der Drehzahl der Antriebsmaschine zunächst nicht weiter belastet oder sogar entlastet wird, bis die Antriebsmaschine aufgrund ihrer Dynamikeigenschaften ein ausreichendes Drehmoment aufbauen konnte. Ist dies geschehen, und erhöht sich dementsprechend die Drehzahl der Antriebsmaschine wieder, so steigt auch die Antriebsdrehzahl wieder und entfernt sich dementsprechend von der Mindestdrehzahlgrenze, so dass auch wieder eine Steigerung des Betätigungsdrucks vorgenommen werden kann. Insgesamt kann hierdurch verhindert werden, dass es bei dem Schließen der Reibkupplung zu einem zu starken Drücken oder Abwürgen einer Antriebsmaschine des Antriebsstranges kommt, beispielsweise weil die Antriebsmaschine zu klein ausgelegt oder zu große Massenträgheiten im Antriebsstrang vorhanden sind. Durch die gezielte Regelung des Betätigungsdrucks in Abhängigkeit der Antriebsdrehzahl kann der Schließvorgang der Reibkupplung außerdem effektiv gestaltet werden.
  • Bei der Antriebsdrehzahl handelt es sich im Sinne der Erfindung bevorzugt um eine Drehzahl einer antriebsseitigen Kupplungshälfte der Reibkupplung. Ist die antriebsseitige Kupplungshälfte der Reibkupplung dabei drehfest mit einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine verbunden, so entspricht diese Antriebsdrehzahl der Motordrehzahl der vorgeschalteten Antriebsmaschine. Auf jeden Fall steht die Antriebsdrehzahl der antriebsseitigen Kupplungshälfte der Reibkupplung aber in einem festen Verhältnis zu der Motordrehzahl der vorgeschalteten Antriebsmaschine.
  • Bei der DE 10 2015 209 478 A1 wird ein Gradient des Betätigungsdrucks der Reibkupplung zwar auch verändert, dies erfolgt dabei aber in Abhängigkeit einer Betätigungszeit der Reibkupplung und folgt dementsprechend einer fest vorgegebenen Charakteristik. Dabei wird eine Betätigung der Reibkupplung fest entsprechend dieser Charakteristik durchgeführt, ohne dass eine Reaktion einer vorgeschalteten Antriebsmaschine auf das Schließen der Reibkupplung berücksichtigt wird. In der Folge könnte es hierdurch zu einem starken Drücken einer Motordrehzahl der Antriebsmaschine oder sogar deren Abwürgen kommen.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird die Mindestdrehzahlgrenze entsprechend einer Mindestdrehzahl einer Antriebsmaschine des Antriebsstranges gewählt. Dies hat den Vorteil, dass somit eine Regelung des Betätigungsdrucks im Endeffekt in Abhängigkeit einer Annäherung an diese Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine vorgenommen wird. Dadurch wird erreicht, dass im Zuge des Schließens der Reibkupplung kein Zustand herbeigeführt wird, bei welchem die vorgeschaltete Antriebsmaschine unterhalb der Mindestdrehzahl gedrückt wird. Bei einer als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine wird dadurch sichergestellt, dass es nicht zu einem Abwürgen der Antriebsmaschine kommt. Wie bereits vorstehend beschrieben, wird der vorgeschalteten Antriebsmaschine durch die Regelung des Betätigungsdrucks in Abhängigkeit der Mindestdrehzahl die Möglichkeit gegeben, ein erforderliches Drehmoment aufzubauen.
  • Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform verwirklicht sein kann, wird im Zuge des Schließvorganges zudem mindestens ein Kupplungsparameter überwacht, wobei dieser mindestens eine Kupplungsparameter mit je einem zugehörigen Maximalwert abgeglichen und bei Erfassung eines Erreichens des Maximalwerts durch den mindestens einen Kupplungsparameter der Schließvorgang abgebrochen wird. In vorteilhafter Weise kann durch Beobachten des mindestens einen Kupplungsparameters auch ein Belastungszustand der Reibkupplung beobachtet und damit eine Überlastung der Reibkupplung verhindert werden. Denn dadurch, dass der Betätigungsdruck in Abhängigkeit einer Annäherung der Antriebsdrehzahl an die Mindestdrehzahlgrenze zunehmend reduziert wird, kann sich auch ein Schlupfbetrieb der Reibkupplung und damit deren Belastung verlängern. Würde nun bei Regelung des Betätigungsdrucks nicht auch der Belastungszustand der Reibkupplung beobachtet werden, so könnte dies zu einer Überlastung und damit im Extremfall auch einem Ausfall der Reibkupplung führen.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit wird zudem ein Überschreiten je eines zugehörigen, unterhalb des zugehörigen Maximalwerts liegenden Grenzwerts durch den mindestens einen Kupplungsparameter überwacht, wobei mit Erfassung des Überschreitens des Grenzwerts durch den Kupplungsparameter eine Warnmeldung erzeugt wird. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass vor einem Erreichen des Maximalwerts und damit vor einem dadurch hervorgerufenen Abbrechen des Schließvorganges der Reibkupplung vor einer Annäherung an die Belastungsgrenze der Reibkupplung gewarnt wird. Hierdurch kann auch eine Regelung des übrigen Antriebsstranges des motorbetriebenen Wasserfahrzeugs an diese somit frühzeitig erkannte, anstehende Überlastung der Reibkupplung angepasst werden.
  • Es ist eine alternative oder ergänzende Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit, dass als Kupplungsparameter eine verrichtete Schaltarbeit der Reibkupplung überwacht wird. Über die verrichtete Schaltarbeit kann dabei auf zuverlässige Art und Weise auf den Belastungszustand der Reibkupplung geschlossen werden. Es ist im Rahmen der Erfindung aber alternativ oder auch ergänzend zu einer Überwachung der verrichteten Schaltarbeit der Reibkupplung denkbar, eine Reibleistung der Reibkupplung und/oder die Oberflächentemperatur der Reibflächen, insbesondere der Kupplungslamellen zu beobachten.
  • Gemäß der Erfindung wird nach Erfassung einer über die Reibkupplung herbeigeführten Synchronisation der Antriebsdrehzahl mit einer Abtriebsdrehzahl der Betätigungsdruck des Kupplungsaktuators auf einen Maximalwert angehoben. Es wird also dann ein rasches Schließen der Reibkupplung herbeigeführt, sobald der Abschluss einer Synchronisation über die Reibkupplung erfasst worden ist. In vorteilhafter Weise wird hierdurch die Schaltzeit der Reibkupplung verkürzt, da nach erfolgter Synchronisation ein rasches, vollständiges Schließen der Reibkupplung herbeigeführt wird. Dabei wird das Vorliegen der Synchronisation durch Abgleich der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl überprüft.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem herstellerseitigen Einstellen des Antriebsstranges des motorbetriebenen Wasserfahrzeugen Anwendung finden, um ein jeweiliges Betätigen der Reibkupplung auf unterschiedliche Fahrsituationen anzupassen. So kann das Verfahren neben dem normalen Schiffsbetrieb beispielsweise auch bei der Einstellung des Antriebsstranges im Hinblick auf ein sogenanntes Crash-Stopp-Manöver Anwendung finden, bei welchem durch Schubumkehr ein möglichst schnelles Stoppen des Wasserfahrzeugs hervorzurufen ist. Im Zuge dieses Manövers kann eine Einstellung dann so realisiert werden, dass diese Schubumkehr ohne Beschädigung der Reibkupplung und ohne Abwürgen der Antriebsmaschine durchgeführt werden kann.
  • Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Steuergerät zur Regelung einer Betätigung einer Reibkupplung eines Antriebsstranges eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung einen Betätigungsdruck eines Kupplungsaktuators der Reibkupplung in Abhängigkeit einer Antriebsdrehzahl so zu regeln, dass sich der Betätigungsdruck mit zunehmender Annäherung der Antriebsdrehzahl an eine Mindestdrehzahlgrenze zunehmend reduziert, und dass nach Erfassung einer über die Reibkupplung herbeigeführten Synchronisation der Antriebsdrehzahl mit einer Abtriebsdrehzahl der Betätigungsdruck des Kupplungsaktuators auf einen Maximalwert angehoben wird, wobei das Vorliegen der Synchronisation durch Abgleich der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl überprüft wird. Im Weiteren kann das Steuergerät dann auch dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere der im Vorfeld beschriebenen Varianten durchzuführen.
  • Außerdem hat die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt für ein Steuergerät zum Gegenstand, wobei eine Routine zur Regelung des Betätigungsdrucks der Reibkupplung durch entsprechende hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt wird. Gegenstand der Erfindung kann dann auch ein Datenträger sein, auf welchem ein vorgenanntes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges eines Wasserfahrzeugs; und
    • 2 und 3 Diagramme unterschiedlicher Parameter im Zuge der Durchführung eines Verfahrens zum Betätigen einer Reibkupplung des Antriebsstranges aus 1, gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges 1 eines Wasserfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang 1 eine Antriebsmaschine 2 umfasst, bei welcher es sich insbesondere um eine Verbrennungskraftmaschine handelt. Eine Abtriebswelle 3 der Antriebsmaschine 2 ist an einem Flansch 4 drehfest mit einer Eingangswelle 5 eines Getriebes 6 verbunden, wobei die Eingangswelle 5 mit einer Ausgangswelle 7 des Getriebes 6 gekoppelt werden kann. Die Ausgangswelle 7 steht dann wiederum an einem Flansch 8 drehfest mit einer Welle 9 eines Propellers 10 in Verbindung, über welchen das Wasserfahrzeug in Bewegung versetzt werden kann.
  • Die Antriebsmaschine 2 wird über ein Motorsteuergerät 11 geregelt, welches mit einem Kontrollsystem 12 in Verbindung steht und von diesem mit entsprechenden, für die Regelung der Antriebsmaschine 2 notwendigen Daten versorgt wird. Unter anderem steht das Kontrollsystem 12 dabei mit einem Wählhebel 13 und einem Eingabeelement 14 in Verbindung, über welche ein Bootsführer des Wasserfahrzeugs entsprechende Eingaben tätigen kann. Das Kontrollsystem 12 steht außerdem an einer Schnittstelle 15 mit einem Steuergerät 16 des Getriebes 6 in Verbindung, um auch dieses Steuergerät 16 mit entsprechenden Daten versorgen zu können. Dabei werden die Signale des Wählhebels 13 dazu genutzt, um, je nachdem ob Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Wasserfahrzeugs über den Wählhebel 13 gewählt ist, eine Antriebsbewegung der Antriebsmaschine 2 über die Eingangswelle 5 mit einer gleich oder entgegengesetzt orientierten Drehrichtung auf die Ausgangswelle 7 und damit auch die Welle 9 zu übersetzen. Zu diesem Zweck verfügt das Getriebe 6 über zwei Stirnradstufen 17 und 18, die jeweils über je eine zugehörige Reibkupplung 19 bzw. 20 in den Kraftfluss eingebunden werden können und dabei unterschiedliche Drehrichtungen an der Ausgangswelle 7 hervorrufen. Die Reibkupplungen 19 und 20 sind dabei jeweils als Lamellenkupplungen ausgeführt.
  • Zum Betätigen der Reibkupplungen 19 und 20 ist das Steuergerät 16 mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 21 verbunden, über welche - vorliegend nicht weiter dargestellte - hydraulische Kupplungsaktuatoren der Reibkupplungen 19 und 20 angesteuert werden können. Der einzelne hydraulische Kupplungsaktuator der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 umfasst dabei auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise einen Betätigungskolben, welcher durch Druckbeaufschlagung eines Betätigungsraumes entgegen einem Federelement bewegt wird und dabei auf ein Lamellenpaket der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 einwirkt, so dass die jeweilige Reibkupplung 19 bzw. 20 in einen betätigten Zustand überführt wird und in der Folge eine Kraftflussführung über die jeweilige Stirnradstufe 17 bzw. 18 hervorruft.
  • Das Steuergerät 16 ist darüber hinaus noch mit einer Ventileinheit 22, Drehzahlsensoren 23 und 24 sowie einem Temperatursensor 25 verbunden. Über den Drehzahlsensor 23 wird dabei eine Drehzahl der Eingangswelle 5 erfasst, während der Drehzahlsensor 24 der Ermittlung einer Drehzahl der Ausgangswelle 7 und damit auch der Welle 9 dient. Außerdem ist noch eine Serviceschnittstelle 26 vorgesehen, über die auf das Steuergerät 16 zugegriffen werden kann.
  • Eine Betätigung der einzelnen Reibkupplung 19 bzw. 20 erfolgt nun über das Steuergerät 16 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, auf welches unter Einbeziehung der beiden Diagramme in den 2 und 3 näher eingegangen werden soll. Dabei wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein jeweiliger Betätigungsdruck pBet, mit welchem der jeweilige Betätigungsraum des jeweiligen Kupplungsaktuators der einzelnen Reibkupplung 19 bzw. 20 bei deren Betätigung beaufschlagt wird, in Abhängigkeit einer Antriebsdrehzahl nAn der Eingangswelle 5 und damit auch der Abtriebswelle 3 der Antriebsmaschine 2 geregelt. Dies erfolgt dabei in der Form, dass mit zunehmender Annäherung der Antriebsdrehzahl nAn an eine Mindestdrehzahlgrenze in Form einer Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine 2 der jeweilige Betätigungsdruck pBet beim Schließen der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 zunehmend reduziert wird. Hierdurch wird ein zu starkes Drücken oder sogar Abwürgen der Antriebsmaschine 2 im Zuge der Betätigung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 verhindert. Parallel zu einer Beobachtung der Antriebsdrehzahl nAn und deren Annäherung an die Mindestdrehzahl wird außerdem ein Kupplungsparameter in Form einer verrichteten Schaltarbeit WSchalt der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 beobachtet, um im Zuge des Schließvorganges eine Überlastung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 zu verhindern.
  • In 2 sind dabei verschiedene Verläufe in Form der Antriebsdrehzahl nAn, einer Abtriebsdrehzahl nAb der Ausgangswelle 7 und damit auch der Welle 9, eines übertragbaren Drehmoments TCL der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20, des Betätigungsdrucks pBet der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 und der verrichteten Schaltarbeit WSchalt über der Zeit t im Zuge einer Betätigung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 dargestellt. Dabei wird bei dem in 2 dargestellten, beispielhaften Ablauf einer Betätigung einer der Reibkupplungen 19 oder 20 ein vollständiges Schließen der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 erreicht. In einem ersten Zeitabschnitt I wird eine Befüllung des jeweiligen Betätigungsraumes der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 vorgenommen, weswegen der Betätigungsdruck pBet ansteigt und im Übergang zu einem zweiten Zeitabschnitt II dann auf einen niedrigeren Wert absinkt. Im Laufe des zweiten Zeitabschnitts II wird der Betätigungsdruck pBet dann langsam gesteigert, bis in einem dritten Zeitabschnitt III der Anlegepunkt der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 erreicht ist. Ab diesem Punkt steigen dann auch das über die jeweilige Reibkupplung 19 bzw. 20 übertragbare Drehmoment TCL, die Abtriebsdrehzahl nAb und auch die Schaltarbeit WSchalt, während es zu einer Absenkung der bis dahin im Wesentlichen konstanten Antriebsdrehzahl nAn kommt.
  • Mit der Absenkung der Antriebsdrehzahl nAn wird auf die bereits beschriebene, erfindungsgemäße Weise mit zunehmender Annäherung an die Mindestdrehzahl der Antriebsmaschine 2 in einem vierten Zeitabschnitt IV auch eine zunehmende Reduzierung des Betätigungsdrucks pBet vorgenommen, um ein zu starkes Drücken oder gar Abwürgen der Antriebsmaschine 2 zu verhindern. In einem fünften Zeitabschnitt V hat die Antriebsmaschine 2 dann aufgrund ihrer Dynamikeigenschaften ein ausreichendes Drehmoment aufgebaut, so dass es zu keiner weiteren Reduzierung der Antriebsdrehzahl nAn kommt. Daher erfolgt in dem fünften Zeitabschnitt V wieder eine Erhöhung des Betätigungsdrucks pBet, bis zu Beginn eines darauffolgenden, sechsten Zeitabschnitts VI eine vollständige Synchronisation über die jeweilige Reibkupplung 19 bzw. 20 erkannt worden ist. Dies wird dabei dadurch erfasst, indem die Abtriebsdrehzahl nAb und die Antriebsdrehzahl nAn in einem bestimmten Verhältnis zueinanderstehen. In dem sechsten Zeitabschnitt VI wird der Betätigungsdruck pBet daher rasch auf einen Maximalwert gesteigert und damit auch ein zügiges Schließen der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 herbeigeführt, was sich auch durch Anstieg des übertragbaren Drehmoments TCL auf den zugehörigen Maximalwert bemerkbar macht. In der Folge ist die Reibkupplung 19 bzw. 20 dann vollständig geschlossen. Während der in 2 dargestellten Betätigung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 ist es dabei zu keinem Zeitpunkt zu einem Erreichen eines Maximalwerts Wmax der Schaltarbeit durch die verrichtete Schaltarbeit WSchalt gekommen, so dass auch der Schaltvorgang der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 nicht abgebrochen wird.
  • Bei dem in 3 beispielhaft gezeigten Verlauf einer Betätigung einer der Reibkupplungen 19 und 20 kommt es hingegen zu einem Abbruch der Betätigung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20. So entsprechen die Verläufe in 3 in den Zeitabschnitten I bis III im Wesentlichen den Verläufen in 2, wobei es dann allerdings in einem vierten Zeitabschnitt IV' zu einem zu starken Anstieg der verrichteten Schaltarbeit WSchalt und einem Erreichen des zugehörigen Maximalwerts Wmax kommt, so dass die Betätigung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 in der Folge abgebrochen wird. Hintergrund dafür ist, dass es aufgrund der hohen Schaltarbeit WSchalt ansonsten zu einer Beschädigung der jeweiligen Reibkupplung 19 bzw. 20 kommen würde. Daher wird in einem Übergang zu einem fünften Zeitabschnitt V` der Betätigungsdruck pBet schlagartig reduziert und damit auch die jeweilige Reibkupplung 19 bzw. 20 wieder geöffnet.
  • Im Rahmen der Erfindung könnte zudem vorgesehen sein, dass hinsichtlich der Schaltarbeit WSchalt ab Überschreiten eines Grenzwerts, welcher unterhalb des Maximalwerts Wmax liegt, zunächst ein Warnsignal ausgegeben wird, um hierauf aufmerksam zu machen. Dies könnte insbesondere dann vorgesehen sein, wenn die erfindungsgemäße Betätigung einer Reibkupplung bei der herstellerseitigen Einstellung verschiedener Fahrsituationen des jeweiligen Wasserfahrzeugs herangezogen wird, wie beispielsweise bei der Einstellung eines Crash-Stopp-Manövers.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Betätigung einer Reibkupplung kann ein übermäßiges Drücken einer Drehzahl einer Antriebsmaschine eines Wasserfahrzeugs verhindert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Antriebsmaschine
    3
    Abtriebswelle
    4
    Flansch
    5
    Eingangswelle
    6
    Getriebe
    7
    Ausgangswelle
    8
    Flansch
    9
    Welle
    10
    Propeller
    11
    Motorsteuergerät
    12
    Kontrollsystem
    13
    Wählhebel
    14
    Eingabeelement
    15
    Schnittstelle
    16
    Steuergerät
    17
    Stirnradstufe
    18
    Stirnradstufe
    19
    Reibkupplung
    20
    Reibkupplung
    21
    hydraulische Steuereinrichtung
    22
    Ventileinheit
    23
    Drehzahlsensor
    24
    Drehzahlsensor
    25
    Temperatursensor
    26
    Serviceschnittstelle
    nAn
    Antriebsdrehzahl
    nAb
    Abtriebsdrehzahl
    pBet
    Betätigungsdruck
    TCL
    übertragbares Drehmoment
    WSchalt
    verrichtete Schaltarbeit
    Wmax
    Maximalwert
    t
    Zeit
    I
    erster Zeitabschnitt
    II
    zweiter Zeitabschnitt
    III
    Dritter Zeitabschnitt
    IV, IV'
    Vierter Zeitabschnitt
    V, V'
    Fünfter Zeitabschnitt
    VI
    sechster Zeitabschnitt

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betätigen einer Reibkupplung (19; 20) eines Antriebsstranges (1) eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, wobei im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung (19; 20) ein Betätigungsdruck (pBet) eines Kupplungsaktuators der Reibkupplung (19; 20) in Abhängigkeit eines Parameters eingestellt wird, und wobei als Parameter eine Antriebsdrehzahl (nAn) herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl (nAn) der Betätigungsdruck (pBet) so geregelt wird, dass der Betätigungsdruck (pBet) mit zunehmender Annäherung der Antriebsdrehzahl (nAn) an eine Mindestdrehzahlgrenze zunehmend reduziert wird, dass nach Erfassung einer über die Reibkupplung (19; 20) herbeigeführten Synchronisation der Antriebsdrehzahl (nAn) mit einer Abtriebsdrehzahl (nAb) der Betätigungsdruck (pBet) auf einen Maximalwert angehoben wird, und dass das Vorliegen der Synchronisation durch Abgleich der Antriebsdrehzahl (nAn) und der Abtriebsdrehzahl (nAb) überprüft wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestdrehzahlgrenze entsprechend einer Mindestdrehzahl einer Antriebsmaschine (2) des Antriebsstranges (1) gewählt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Schließvorganges zudem mindestens ein Kupplungsparameter der Reibkupplung (19; 20) überwacht wird, wobei dieser mindestens eine Kupplungsparameter mit je einem zugehörigen Maximalwert (Wmax) abgeglichen und bei Erfassung eines Erreichens des Maximalwerts (Wmax) durch den mindestens einen Kupplungsparameter der Schließvorgang abgebrochen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein Überschreiten je eines zugehörigen, unterhalb des zugehörigen Maximalwerts liegenden Grenzwerts durch den mindestens einen Kupplungsparameter überwacht wird, wobei mit Erfassung des Überschreitens des Grenzwerts durch den mindestens einen Kupplungsparameter eine Warnmeldung erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungsparameter eine verrichtete Schaltarbeit (WSchalt) der Reibkupplung (19; 20) überwacht wird.
  6. Steuergerät (16) zur Regelung einer Betätigung einer Reibkupplung (19; 20) eines Antriebsstranges (1) eines motorbetriebenen Wasserfahrzeugs, wobei das Steuergerät (16) dazu eingerichtet ist, im Zuge eines Schließvorganges der Reibkupplung (19; 20) einen Betätigungsdruck (pBet) eines Kupplungsaktuators der Reibkupplung (19; 20) in Abhängigkeit einer Antriebsdrehzahl (nAn) so zu regeln, dass sich der Betätigungsdruck (pBet) mit zunehmender Annäherung der Antriebsdrehzahl (nAn) an eine Mindestdrehzahlgrenze zunehmend reduziert, und wobei mit dem Steuergerät ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 durchführbar ist.
  7. Computerprogrammprodukt für ein Steuergerät (16) nach Anspruch 6 und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Routine zur Regelung des Betätigungsdrucks (pBet) der Reibkupplung (19; 20) durch entsprechende in einer Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt ist.
  8. Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 7.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015209478A1 (de) 2015-05-22 2016-11-24 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur hydraulischen Steuerung eines Schaltvorganges einer Reibkupplung und hydraulische Steuereinrichtung

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