DE10247970A1

DE10247970A1 - Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10247970A1
Application number: DE10247970A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Phys. Kuhstrebe
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-04-29

Abstract

Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebseinheit, mit zwei unterschiedlichen in einem Doppelkupplungsgetriebe (24) gleichzeitig eingelegten Gängen und mit einer Doppelkupplung, wobei eine erste Kupplung im Haftreibungsbereich betrieben wird und eine zweite Kupplung abhängig von einem Schlupfzustand der Antriebsräder betrieben wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe und einer zugehörigen Doppelkupplung, bei welchem zum Anfahren zwei unterschiedliche Gänge verwendet werden. Solche Verfahren zum Anfahren mit einem Doppelkupplungsgetriebe sind bekannt (z. B. DE 38 12 327 C2 ). Hierbei werden zur besseren Verteilung der beim Anfahren entstehenden Reibungswärme beide Kupplungen einer Doppelkupplung betätigt. Dazu ist in dem Doppelkupplungsgetriebe auf jedem Leistungszweig je ein Anfahrgang eingelegt. Beim Anfahren arbeiten beide Kupplungen im Schlupfbetrieb, bis die Kupplung, welcher der niedrigere Anfahrgang zugeordnet ist, Drehzahlgleichheit zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl erreicht hat. Bei Drehzahlgleichheit der Kupplung, welcher der niedrigere Anfahrgang zugeordnet ist, kann entweder diese geöffnet werden und der Anfahrvorgang mit der anderen Kupplung fortgesetzt werden, wobei sich zum Ende des Anfahrvorganges das Kraftfahrzeug bereits in einem höheren Gang befindet, oder aber die Kupplung des höheren Anfahrganges kann geöffnet werden und die Kupplung des niedrigeren Anfahrganges komplett geschlossen werden, wobei dann der Anfahrvorgang beendet ist und sich das Fahrzeug im niedrigsten Gang befindet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es sich nicht zum sportlichen Anfahren eignet. Beim sportlichen Anfahren wünscht der Fahrer, sich mit maximaler Beschleunigung aus dem Stand fortzubewegen. Hierzu ist es notwendig, sowohl den Schlupfzustand der Kupplung als auch den Schlupfzustand der Antriebsräder auf der Straße genau zu kennen und zu kontrollieren.

Ebenfalls ist es bekannt, zum Anfahren eines Kraftfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe die Kupplung des ersten Ganges von einer Schlupfstellung aus zu schließen und gleichzeitig die Kupplung des zweiten Ganges von einer Schlupfstellung aus zu öffnen (z. B. DE 100 15 296 A1 ). Hierbei wird zumindest am Anfang des Anfahrens das Drehmoment über beide Kupplungen übertragen, und die Kupplung des kleineren Ganges allmählich geschlossen und gleichzeitig die Kupplung des höheren Anfahrganges allmählich geöffnet, bis das von der Kupplung des höheren Ganges übertragene Drehmoment Null ist, und das gesamte Drehmoment von der Kupplung des kleineren Anfahrganges übertragen wird. Vorteilig hierbei ist, dass die Kupplungen baulich kleiner ausfallen können, da sie beide für den Anfahrvorgang verwendet werden können. Eine Anfahrstrategie, bei welcher der Schlupfzustand der Antriebsräder den Anfahrvorgang bestimmt, ist auch aus dieser Anmeldeschrift nicht entnehmbar.

Weiterhin ist auch bekannt, zum Anfahren den Drehmomentenfluss über zwei Reibungskupplungen aufrechtzuerhalten, bis spätestens Drehzahlgleichheit zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite an der Reibungskupplung der niedrigeren Gangstufe vorherrscht (z. B. DE 43 13 167 C2 ).

Zum sportlichen Anfahren mit einem Fahrzeug mit einem automatisierten Antriebsstrang ist es weiterhin bekannt, die Kupplung mit eingelegtem Anfahrgang soweit zu schließen, dass die Antriebsräder durchdrehen und den auftretenden Schlupf der Antriebsräder mittels Schließen und Öffnen der Kupplung zu steuern. Dieser sogenannte Rennstart ist z. B. aus der DE 196 53 855 C1 bekannt. ein solcher Anfahrvorgang kann natürlich ohne weiteres auch auf ein Fahrzeug mit Doppelkupplungsgetriebe und zugehöriger Doppelkupplung übertragen und durchgeführt werden. Nachteilig hierbei jedoch ist, dass bei wiederholten Anfahren mit durchdrehenden Reifen die Anfahrkupplung thermisch sehr stark belastet wird, und die andere Kupplung ungenutzt bleibt.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein sportliches Anfahren eines Kraftfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe darzustellen, bei welchem beide Kupplungen benutzt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine erste Kupplung im Haftreibungsbereich betrieben wird, und eine zweite Kupplung, abhängig vom Schlupfzustand der Antriebsräder, betrieben wird. Die zweite Kupplung wird hierbei im Schlupfzustand betrieben. Vorzugsweise ist der Gang, welcher der zweiten, schlupfenden Kupplung zugeordnet ist, größer als der Gang der ersten Kupplung. Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird die zweite Kupplung dann im Gleitreibungsbereich betrieben, wenn die Schlupfdrehzahl der Antriebsräder einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Für ein sportliches und effektives Anfahren nach der erfindungsgemäßen Methode ist es erforderlich, dass die Schlupfdrehzahl der Antriebsräder in einem vorgegebenen Schlupfdrehzahlbereich gehalten wird, da durch übermäßiges Durchdrehen der Räder das Fahrzeug nicht mehr maximal beschleunigen kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei Überschreiten des Grenzwertes der Schlupfdrehzahl diese dadurch verringert wird, dass das Antriebsmoment der Antriebsräder reduziert wird. Vorzugsweise wird das Antriebsmoment der Antriebsräder dadurch reduziert, dass eine zweite Kupplung, welche bis dahin kein Drehmoment auf die Antriebsräder übertragen hat, Drehmoment auf die Antriebsräder überträgt. Höchst vorzugsweise wird diese zweite Kupplung dazu im Gleitreibungsbereich betrieben. Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Summe der Antriebsmomente, welche die beiden Kupplungen auf die Antriebsräder übertragen, kleiner als das Drehmoment, welches vorher von der ersten Kupplung allein auf die Antriebsräder übertragen wurde. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch das Zuschalten der zweiten Kupplung, welcher ein höherer Gang als der ersten Kupplung zugeordnet ist, diese dadurch im gleichen Maße entlastet wird wie die zweite Kupplung belastet wird.

Dadurch wird das Drehmoment, welches auf die Antriebswelle wirkt, reduziert, da der Teil des Motordrehmoments welcher über den höheren Gang und die zweite Kupplung übertragen wird, aufgrund der höheren Übersetzung ein geringeres Drehmoment an der Abtriebswelle bedingt.

Leistet der Fahrzeugmotor zum Beispiel 300Nm, wird über die Anfahrkupplung und den ersten Gang mit einer Übersetzung von z. B. Faktor 5 auf die Antriebswelle 1500 Nm übertragen.

Wird die zweite Kupplung und eingelegter zweiter Gang (Übersetzungsfaktor 3) derart geschlossen, dass sie 100Nm übertragen kann wirkt auf die Antriebswelle ein Gesamtdrehmoment von: 200Nm·5 + 100Nm·3 = 1300Nm.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird das durch die zweite Kupplung übertragbare Moment dann wieder reduziert, wenn ein Grenzwert der Schlupfdrehzahl der Antriebsräder unterschritten wird. Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass man damit die Schlupfdrehzahl der Antriebsräder in einem vorgegebenen Schlupfdrehzahlbereich einregeln kann. Vorzugsweise wird durch zumindest teilweises Öffnen der zweiten Kupplung der Schlupf der Antriebsräder wieder erhöht, da damit das Antriebsmoment der Antriebsräder erhöht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in ähnlicher Weise wie beim bekannten Rennstart, zum Anfahren des Fahrzeuges durch Betätigung des Fahrpedals ausgelöst werden. Vorzugsweise wird dazu das Fahrpedal stärker als ein Schwellenwert betätigt. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Anfahren verwendet werden, sondern auch zum Einregeln eines Schlupfzustandes der Antriebsräder während der Fahrt. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch zum Anfahren verwendet, wobei beim Betätigen des Fahrpedals in beschriebener Weise dies ein Hochdrehen der Antriebseinheit bewirkt. Daraufhin wird erfindungsgemäß die erste Kupplung innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls soweit geschlossen, bis sie den Gleitreibungsbereich durchschritten hat und im Haftreibungsbereich arbeitet. Damit ist die thermische Belastung der ersten Kupplung, welche jetzt im Haftreibungsbereich ar beitet minimiert, da sie nicht mehr schlupft und dadurch keine Reibleistung mehr erzeugt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in 1 schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 Die Momenten- und Drehzahlverläufe bei einer erfindungsgemäßen radschlupfgeregelten Anfahrt.
In 1 ist in schematischer Darstellung der zeitliche Verlauf der Motordrehzahl, einer Getriebeeingangswelle und des Radschlupfes aufgezeichnet. Des Weiteren sind die zugehörigen Momentenverläufe der beiden Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes dargestellt. Zum Zeitpunkt a signalisiert der Fahrer einen Anfahrwunsch dadurch, dass er das Fahrpedal soweit durchdrückt, bis dieses einen Schwellenwert überschreitet. Daraufhin wird das Motormoment auf ein Anfahrmoment eingestellt, woraufhin die Motordrehzahl nach oben läuft. Zum Zeitpunkt b hat die Motordrehzahl einen Schwellenwert überstiegen, welcher ein Schließen der ersten Kupplung, welcher ein niedrigerer Anfahrvorgang zugeordnet ist, bewirkt. Das übertragbare Drehmoment, welches die erste Kupplung übertragen kann, wird dazu auf einen Wert erhöht, welcher oberhalb des Drehmomentes der Antriebsmaschine liegt. Während des Schließens der ersten Kupplung arbeitet diese im Gleitreibungsbereich, da die Drehzahlen des ersten Getriebeeingangs, welcher der ersten Kupplung zugeordnet ist und der Motordrehzahl verschieden sind. Durch das Schließen der Kupplung, wird das Drehmoment des Motors auf die Antriebsräder übertragen, wodurch weiteres Hochlaufen der Motordrehzahl unterbunden, und diese wieder nach unten gezogen wird und sich der Drehzahl der ersten Getriebeeingangswelle angleicht. Ab diesem Moment laufen sowohl die Drehzahl der ersten Getriebeeingangswelle als auch die Motordrehzahl synchron. Die erste Kupplung arbeitet somit im Haftreibungsbereich. Durch ein schnelles Schließend der ersten Kupplung erhöht sich das Antriebsmoment an den Antriebsrädern derart schnell, dass diese das Drehmoment nicht mehr komplett auf die Straße übertragen können und anfangen zu schlupfen. Zum Zeitpunkt c überschreitet die Drehzahl der schlupfenden Antriebsräder, im Folgenden Radschlupf genannt, einen eingestellten Radschlupfschwellenwert. Infolgedessen wird zum Zeitpunkt c mittels der zweiten Kupplung, welcher ein höherer Gang als der ersten Kupplung zugeordnet ist, Drehmoment auf die Antriebsräder übertragen. Durch das Überschreiten des Radschlupfschwellenwertes wird ein Schließen der zweiten Kupplung bedingt, wodurch diese Drehmoment übertragen kann. Durch den Anstieg des Kupplungsmomentes der zweiten Kupplung wird der Radschlupf reduziert, bis dieser den Schwellenwert wieder unterschreitet. Dies wiederum bedingt eine Ansteuerung der zweiten Kupplung derart, dass das Kupplungsmoment der zweiten Kupplung reduziert wird. Ab dem Zeitpunkt d hat das Fahrzeug bereits eine so hohe Fahrgeschwindigkeit erreicht, dass durch Absenken des Kupplungsmomentes der zweiten Kupplung keine Erhöhung des Radschlupfes mehr erfolgt. Zum Zeitpunkt e ist der Radschlupf vollständig abgebaut und der Radschlupf geregelte Anfahrvorgang beendet. In 1 ist der Einfachheit halber das Motormoment über den kompletten Anfahrvorgang konstant dargestellt. Natürlich ist es auch möglich, das Antriebsmoment, welches an den Antriebsrädern vorherrscht, zusätzlich durch Variation des Motormomentes einzuregeln.

Claims

Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeuges mit einer Antriebseinheit, mit zwei unterschiedlichen in einem Doppelkupplungsgetriebe (24) gleichzeitig eingelegten Gängen und mit einer Doppelkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kupplung im Haftreibungsbereich betrieben wird und eine zweite Kupplung abhängig von einem Schlupfzustand der Antriebsräder betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gang welcher der zweiten Kupplung zugeordnet ist, größer ist als der Gang welcher der ersten Kupplung zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gegenzeichnet, dass die zweite Kupplung im Gleitreibungsbereich betrieben wird, wenn eine Schlupfdrehzahl der Antriebsräder einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Grenzwertes der Schlupfdrehzahl der Antriebsräder das Antriebsmoment der Antriebsräder reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betreiben der ersten Kupplung im Haftreibungsbereich und der zweiten Kupplung im Gleitreibungsbereich das Antriebsmoment reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest teilweises Schließen der zweiten Kupplung das Antriebsmoment und/oder der Schlupf der Antriebsräder reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die zweite Kupplung übertragbare Moment reduziert wird, wenn ein Grenzwert der Schlupfdrehzahl der Antriebsräder unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest teilweises Öffnen der zweiten Kupplung das Antriebsmoment und/oder der Schlupf der Antriebsräder erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auslösen des Verfahrens ein Fahrpedal stärker als ein Schwellenwert betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet; dass das Betätigen des Fahrpedals ein Ansteigen der Drehzahl der Antriebseinheit bewirkt und die erste Kupplung innerhalb eines Zeitintervalls soweit geschlossen wird, bis sie im Haftreibungsbereich arbeitet.