-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von in einem Umschlingungsgetriebe, vorzugsweise einem CVT-Getriebe, verursachten Körperschall innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, vorzugsweise einem hybriden Kraftfahrzeugantriebsstrang, wobei der Kraftfahrzeugantriebsstrang ferner ein Umschlingungsgetriebe mit zwei Kegelscheibensätzen, einer eine Wegscheibe des jeweiligen Kegelscheibensatzes axial verstellenden Aktuatoreinheit und einer die Kegelscheibensätze drehfest umgebenden Kette, sowie eine zum Antrieb eines eingangsseitigen (ersten) Kegelscheibensatzes des Umschlingungsgetriebes ausgebildete elektrische Maschine aufweist.
-
Gattungsgemäße Getriebeeinheiten und Verfahren zur Geräuschkompensation sind bereits aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart beispielsweise die
DE 10 2014 210 974 A1 eine Einrichtung zur aktiven Geräuschkompensation einer Kette eines Kettentriebes. Weitere Veröffentlichungen, die eine Geräuschkompensation oder- minderung von CVT-Kettengetrieben betreffen, sind aus der
DE 10 2004 051 474 A1 und der
DE 10 2020 116 061 A1 bekannt.
-
Bei den bekannten Methoden zur Geräuschkompensation hat es sich jedoch herausgestellt, dass diese häufig, insbesondere über das gesamte Betriebsspektrum des Umschlingungsgetriebes hinweg, noch nicht vollständig zufriedenstellende Ergebnisse liefern, sodass der Bedarf besteht, das Geräuschverhalten weiter zu optimieren.
-
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen im Betrieb in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere seitens eines Umschlingungsgetriebes entstehenden Körperschall effizienter zu kompensieren, insbesondere zu dämpfen und/oder zu eliminieren, wobei der Aufbau des Kraftfahrzeugantriebsstrangs möglichst einfach gehalten werden soll.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die elektrische Maschine während eines Betriebs / Antriebs des Kraftfahrzeugantriebsstrangs derart angesteuert wird, dass sie eine Kompensationsschwingung (mit einer bestimmten Frequenz) erzeugt, die zumindest dämpfend, weiter bevorzugt gar vollständig eliminierend, auf einen durch das Auftreffen der Kette auf den Kegelscheibensätzen verursachten Körperschall wirkt / einwirkt. Mit anderen Worten ausgedrückt, erzeugt die elektrische Maschine somit gezielt eine (vorzugsweise sinusförmige) Schwingungsanregung, die an das Umschlingungsgetriebe übertragen wird und dort die Auftrefffrequenz der entsprechenden Kettenglieder / Laschen der Kette des Umschlingungsgetriebes abschwächt.
-
Dadurch wird ein Verfahren zur Kompensation von in einem Umschlingungsgetriebe verursachten Körperschall zur Verfügung gestellt, das mit möglichst einfachen Mitteln, nämlich unmittelbar durch die Ansteuerung der ohnehin als Antriebsmaschine genutzten elektrischen Maschine, den für einen Fahrer unangenehm wahrgenommenen Körperschall während einer Fahrt des Kraftfahrzeuges dämpft.
-
Weitergehende vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
-
Wird die Kompensationsschwingung durch einen HCI-Vorgang an an der elektrischen Maschine initiiert, ist die Kompensationsschwingung auf einfache Weise erzeugbar. Unter einem HCI-Vorgang (HCI steht für Harmonic Current Injection) wird ein Vorgang zum Einprägen von harmonischen Strömen in die elektrische Maschine, insbesondere an einer Spulenwicklung, etwa an einer Spulenwicklung eines Stators der elektrischen Maschine, verstanden.
-
Demnach ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die Kompensationsschwingung eine an einem Rotor der elektrischen Maschine angeregte (vorzugsweise sinusförmige) Drehwinkelschwingung und/oder Drehmomentschwingung ist. Hierbei kann auch eine Drehmomentamplitude der Drehmomentschwingung gezielt eingestellt werden.
-
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Aktuatoreinheit eine sich ändernde Anpresskraft der Kette an den Kegelscheibensätzen erzeugt, welche sich ändernde Anpresskraft ebenfalls zumindest dämpfend auf den durch das Auftreffen der Kette an den Kegelscheibensätzen verursachten Körperschall wirkt / einwirkt. Dadurch wird der Körperschall nochmals effizienter gedämpft.
-
Auch ist es von Vorteil, wenn das Umschlingungsgetriebe als ein variables Umschlingungsgetriebe gemäß einem CVT-Getriebe ausgebildet ist.
-
Die Kompensationsschwingung (in Amplitude und Frequenz) und/oder die Änderung der Anpresskraft der Aktuatoreinheit wird vorzugsweise in Abhängigkeit eines durch einen Körperschallsensor in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang ermittelten Signals erzeugt. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der zumindest eine Körperschallsensor, die elektrische Maschine / ein elektrischer Leistungseingang der elektrischen Maschine und die Aktuatoreinheit mit einer zentralen Steuereinheit elektrisch / datenübermittelnd verbunden sind. Insbesondere eine Frequenz und Amplitude der Kompensationsschwingung wird somit bevorzugt mittels einer aktiven Messung des Körperschalls im Getriebe ermittelt und erzeugt.
-
Auch ist es von Vorteil, wenn eine Frequenz und Amplitude der Kompensationsschwingung in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder eines Drehmomentes durch einen Vergleich zu einer theoretisch maximalen Kettenanregung und/oder durch einen Vergleich mit einer gemessenen Kettenanregung ermittelt und erzeugt wird.
-
Als besonders zweckmäßig hat es sich hierbei herausgestellt, wenn gezielt an einem der Kegelscheibensätze, vorzugsweise dem eingangsseitigen (ersten) Kegelscheibensatz, eine Drehmomentschwankung zwischen 2% und 15%, vorzugsweise zwischen 6% und 12%, weiter bevorzugt zwischen 8% und 11%, besonders bevorzugt um 10%, des durch das Umschlingungsgetriebe übertragenen Drehmomentes erzeugt wird. Dies ermöglicht eine möglichst effiziente Körperschallkompensation.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit erfindungsgemäß eine Kompensation von CVT-indiziertem Körperschall mittels einer E-Maschine (elektrische Maschine) in einem Hybridgetriebe zur Verfügung gestellt. Das akustische Niveau des CVT-Hybridgetriebes wird verbessert, indem der Körperschall, der aus dem bekannten CVT-Ketten-Phänomenen resultiert, somit teilweise und für problematische Frequenzbereiche mittels einer Anregung durch die E-Maschine kompensiert wird. Die E-Maschine bringt eine gezielte Anregung in das CVT-System somit ein.
-
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
-
Die einzige 1 zeigt einen Kraftfahrzeugantriebsstrang in einer schematischen Darstellung, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt wird.
-
Der Kraftfahrzeugantriebsstrang 2 ist als ein hybriderer Kraftfahrzeugantriebsstrang 2 realisiert und weist demzufolge sowohl eine zur Drehmomenterzeugung ausgebildete elektrische Maschine 8 als auch einen schematisch dargestellten Verbrennungsmotor 9 auf. Verbrennungsmotor 9 und elektrische Maschine 8 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich schematisch dargestellt und in Reihe angeordnet, können jedoch auch auf andere Weise angeordnet sein. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die elektrische Maschine 8 bevorzugt unmittelbar in einem Getriebe eingesetzt ist, also ein Bestandteil eines Getriebes ist, das dann als ein Hybridgetriebe bezeichnet ist.
-
In 1 ist die elektrische Maschine 8 in einem Umschlingungsgetriebe 1 eingesetzt, das eingangsseitig mit der elektrischen Maschine 8 sowie dem Verbrennungsmotor 9 gekoppelt / koppelbar ist. Das Umschlingungsgetriebe 1 ist als ein variables Umschlingungsgetriebe 1 in Form eines CVT-Getriebes ausgebildet. Das Umschlingungsgetriebe 1 weist folglich zwei Kegelscheibensätze 3, 4 auf, die je zumindest eine axial verschiebbare Wegscheibe 5 aufweisen, anhand derer die entsprechende Übersetzung des Umschlingungsgetriebes 1 variabel einstellbar ist. Eine Kette 7 umgibt beide Kegelscheibensätze 3, 4 kraftschlüssig und dient zur Übertragung des Drehmomentes zwischen den Kegelscheibensätzen 3, 4. Die Kette 7 ist als eine Laschenkette realisiert. Zur Einstellung der verschiebbaren Wegscheiben 5 ist eine Aktuatoreinheit 6 vorhanden, die vorzugsweise hydraulisch / elektrohydraulisch ausgebildet ist.
-
Hinsichtlich der elektrischen Maschine 8 sei ferner darauf hingewiesen, dass diese auf typische Weise als eine Maschine mit einem gehäusefesten Stator und einem (vorzugsweise innenlaufenden) Rotor ausgeführt ist, wobei auf deren genauere Darstellung der Übersichtlichkeit halber verzichtet ist. Insbesondere eine Spulenwicklung des Stators ist mit einer elektrischen Steuereinheit 10 gekoppelt und wird durch diese Steuereinheit 10 mit elektrischem Strom versorgt. Der Rotor ist relativ zu dem Stator drehbar gelagert.
-
Der Rotor ist mit einem eingangsseitigen ersten Kegelscheibensatz 3 des Umschlingungsgetriebes 1 verbunden. Ein ausgangsseitiger zweiter Kegelscheibensatz 4 des Umschlingungsgetriebes 1 ist mit einem Abtrieb, wie hier mit einem Differential 11, verbunden.
-
Es ist ferner zu erkennen, dass auch die Aktuatoreinheit 6 prinzipiell mit der Steuereinheit 10, in alternativen Ausführungen auch mit einer anderen Steuereinheit als die elektrische Maschine 8 verbunden ist, um die Stellbewegungen an den Wegscheiben 5 durchzuführen.
-
Anhand dieses Kraftfahrzeugantriebsstrangs 2 wird schließlich das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation von in dem Umschlingungsgetriebe 1 im Betrieb verursachten Körperschall durchgeführt. Erfindungsgemäß wird dazu die elektrische Maschine 8 während eines Betriebs des Kraftfahrzeugantriebsstrangs 2, das heißt während eines Antriebs des ersten Kegelscheibensatzes 3 über den Verbrennungsmotor 9 und/oder die elektrische Maschine 8, derart angesteuert, dass sie eine Kompensationsschwingung erzeugt, die zumindest dämpfend auf einen durch das Auftreffen der Kette 7 auf die Kegelscheibensätze 3, 4 verursachten Körperschall einwirkt.
-
Jene Kompensationsschwingung wird durch einen HCI-Vorgang an der elektrischen Maschine 8 initiiert und somit unmittelbar durch den an dem Stator eingebrachten Stromverlauf eingestellt. Die Kompensationsschwingung an sich, die dann seitens des Rotors an dem ersten Kegelscheibensatz 3 übertragen wird, bildet somit eine Drehwinkelschwingung und/oder Drehmomentschwingung, die den Körperschall dämpft.
-
Hierbei ist es weiter von Vorteil, wenn gezielt an einem der Kegelscheibensätze 3, 4, hier dem eingangsseitigen ersten Kegelscheibensatz 3, eine Drehmomentschwankung um ca. 10% des durch das Umschlingungsgetriebe 1 übertragenen Drehmomentes erzeugt wird.
-
Ferner ist es zusätzlich optional möglich anhand der Aktuatoreinheit 6 Einfluss auf die Dämpfung des Körperschalls zu nehmen, indem eine Anpresskraft der Kette 7 an den Kegelscheibensätzen 3, 4 verändert wird. Dazu wird auch die Aktuatoreinheit 6 entsprechend durch die Steuereinheit 10 angesteuert.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird Körperschall, der aus bekannte CVT-Ketten-Phänomene entsteht, mindestens teileweise und für problematische Frequenzbereiche durch eine Anregung an der E-Maschine kompensiert. Jener Körperschall entsteht beispielsweise durch den polygonalen Lauf einer CVT-Kette (Kette 7), wodurch eine Inhomogenität in der Zugskraft der Kettentrume gebracht wird. Diese Inhomogenität bringt Körperschall in die Scheiben (Kegelscheibensätze 3, 4) sowie in die Lager und ins Getriebegehäuse ein, der bis zum Fahrer übertragen werden kann. Mittels einer Variation des E-Maschine-Drehmoments wird diese Inhomogenität mindestens teilweise ausglichen.
-
Die E-Maschine wird daher genutzt, um gezielt eine Anregung in das CVT-System zu bringen.
-
Frequenz und Amplitude der Drehmomentanregung kann zum Beispiel wie folgt bestimmt werden: - abhängig von z.B. Drehzahl, Drehmoment, und verglichen zu theoretisch maximaler Kettenanregung; - abhängig von z.B. Drehzahl, Drehmoment, und verglichen zu gemessener Kettenanregung; - mittels einer aktiven Messung des Körperschalls im Getriebe (z.B. an der Gleitschiene, an Scheiben, nah an Lagern, etc.).
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Umschlingungsgetriebe
- 2
- Kraftfahrzeugantriebsstrang
- 3
- erster Kegelscheibensatz
- 4
- zweiter Kegelscheibensatz
- 5
- Wegscheibe
- 6
- Aktuatoreinheit
- 7
- Kette
- 8
- elektrische Maschine
- 9
- Verbrennungsmotor
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Differential
