DE10306896B4

DE10306896B4 - Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10306896B4
Application number: DE10306896.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schreiber Wolfgang; Falko Rudolph; Volker Becker; Dr. Steinberg Ingo
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2006518025A; WO2004074704A1; DE10306896A1; JP4481981B2

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kupplung (1) einer Doppelkupplung eines automatischen Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kupplungselemente während des Betriebs der Kupplung mit Hilfe eines Kühlmittels (2) gekühlt werden und die thermische Belastung der Kupplung (1) während des Betriebs ermittelt wird, wobei die aktuelle Temperatur des die Kupplung (1) verlassenden Kühlmittels (2) gemessen wird, wobei auf dieser Grundlage eine bestimmte Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) aus einer Mehrzahl abgespeicherter Fahrkennlinien (3, 4 oder 5) ausgewählt wird und wobei dann der Betrieb der Kupplung (1) und/oder die Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit der ausgewählten Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) gesteuert werden, wobei als Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) eine Anfahrkennlinie aus einer Mehrzahl abgespeicherter Anfahrkennlinien ausgewählt wird, wobei die Kupplung (1) als nasslaufende Kupplung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel (2) Kühlöl zum Einsatz kommt und dass das Kühlöl die Kupplung (1) im wesentlichen radial durchströmt und dass im sich an den radial anschließenden Bereich der Kupplung (1) ein Temperatursensor (6) zur Messung der Schleuderöl-Temperatur vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit automatischen Getriebe, insbesondere einer Doppelkupplung eines automatischen Doppelkupplungsgetriebes, wobei die Kupplungselemente während des Betriebs der Kupplung mit Hilfe eines Kühlmittels gekühlt werden und die thermische Belastung der Kupplung während des Betriebs ermittelt wird.
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren wird bspw. bei einem Stufenautomatikgetriebe die thermische Belastung einer nasslaufenden Kupplung mit Hilfe eines Kupplungstemperaturmodells vorausberechnet ( DE 41 24 722 A1 ). Hierbei wird die Temperatur der Kupplung insbesondere aus der Reibleistung ermittelt. In Abhängigkeit dieser dann ermittelten - theoretischen - Temperatur der Kupplung wird die Kupplung entsprechend gesteuert, d.h. die entsprechende Steuereinheit gibt daraufhin die entsprechenden Steuerbefehle an das Stellglied zum Ein- und Ausrücken der Kupplungselemente bzw. steuert damit den entsprechend anliegenden Hydraulikdruck.
Bei nasslaufenden Kupplungen, also vzw. bei Reibkupplungen, insbesondere auch bei einer Doppelkupplung ist problematisch, dass hier die Erwärmung des Kühlmittels, insbesondere des Kühlöles einen großen Einfluss auf die Lebensdauer aller Bauteile der Kupplung, insbesondere auf die Bauteile der entsprechenden Kupplungselemente, nämlich der Reibelemente hat. Insbesondere während einer Voll-Lastanfahrt entsteht infolge des Schlupfes immer eine hohe Reibenergie, also Wärme, die vom Kühlmittel, also vzw. vom Kühlöl entsprechend abgeführt werden muss. Bisher - im Stand der Technik - wird insbesondere auch bei einem Anfahrvorgang eines Kraftfahrzeugs mit einem automatischen Schaltgetriebe die entsprechende Kupplung - wie oben eingangs erläutert - in Abhängigkeit der dort ermittelten - theoretischen - Temperatur der Kupplung dann gesteuert, insbesondere um die Beschädigung der Bauteile der Kupplung zu vermeiden. Da es sich aber im Stand der Technik um eine theoretisch ermittelte Temperatur der Kupplungselemente handelt, ist bereits aus diesem Grunde das oben beschriebene bekannte Verfahren noch nicht optimal.
Aus der US 4 733 581 A ist ein automatisches Getriebe mit einem die Temperatursteigerung vermeidenden Modi bekannt. Sobald die Getriebeöltemperatur einen bestimmten Wert übersteigt, wird in dem Steuergerät ein anderes Schaltschema ausgewählt und das Getriebe rückschaltet die Gänge bei größerer Drehzahl des Motors.
Weiterhin ist aus der DE 102 30 612 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebes einer automatisierten Kupplung bekannt, bei dem beim Anfahrvorgang in Abhängigkeit von dem im Getriebe eingelegten Anfahrgang oder der Fahrpedalstellung eine entsprechende Fahrkennlinie eingestellt wird.
Die US 2002 / 0 166 746 A1 offenbart ein Steuerungsverfahren für ein nasslaufende Kupplung, bei dem die Temperatur eines die Kupplung verlassenden Kühlmittels mittels eines Temperatursensors in einem Ablaufkanal ermittelt wird. Wenn die Temperatur dieses Kühlmittels eine bestimmte Temperatur übersteigt, wird die Kupplung deaktiviert um ihre Beschädigung zu vermeiden.
Weiterhin offenbart die US 4 488 140 A ein Steuerungsverfahren für ein nasslaufende Kupplung, mit einem im Kupplungsgehäuse angeordneten Temperatursensor 50. Beim Erreichen einer bestimmten Temperatur wird der Fahrer mittels einer Kontrolllampe und Hupe gewarnt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannte Stand der Technik derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Lebensdauer einer Kupplung bzw. der Bauteile einer Kupplung entsprechend erhöht ist, insbesondere die auf thermischen Auswirkungen beruhende Beschädigungen vermieden sind.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, dass die aktuelle Temperatur des die Kupplung verlassenden Kühlmittels gemessen wird, dass auf dieser Grundlage eine bestimmte Fahrkennlinie aus einer Mehrzahl abgespeicherter Fahrkennlinien ausgewählt wird und dass dann der Betrieb der Kupplung und/oder die Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit der ausgewählten Fahrkennlinie gesteuert werden, wobei als Fahrkennlinie eine Anfahrkennlinie aus einer Mehrzahl abgespeicherter Anfahrkennlinien ausgewählt wird. Die Kupplung ist als nasslaufende Kupplung ausgebildet. Als Kühlmittel kommt ein Kühlöl zum Einsatz und strömt die Kupplung im wesentlichen radial durch. Im sich an den radial anschließenden Bereich der Kupplung ist ein Temperatursensor zur Messung der Schleuderöl-Temperatur vorgesehen Das erfindungsgemäße Verfahren bietet entscheidende Vorteile. Zunächst wird nun die tatsächliche - aktuelle - Temperatur des die Kupplung verlassenden Kühlmittels gemessen. Hieraus kann umgehend auf die tatsächliche Temperatur in den Kupplungselementen bzw. an den Reibflächen zurückgeschlossen werden. Die Temperatur wird also nicht mehr - wie bisher im Stand der Technik - „theoretisch“ ermittelt, sondern tatsächlich. Weiterhin ist in einer Steuereinheit, insbesondere in einem Getriebesteuergerät eine Mehrzahl von Fahrkennlinien abgespeichert bzw. abgelegt. In Abhängigkeit der gemessenen tatsächlichen aktuellen Temperatur des die Kupplung verlassenden Kühlmittels wird nun eine bestimmte Fahrkennlinie ausgewählt und in Abhängigkeit dieser ausgewählten Fahrkennlinie wird der Betrieb der Kupplung gesteuert. Hierdurch kann also dann der tatsächlich vorhandene Schlupf, vzw. durch die Realisierung der entsprechenden Hydraulikdrücke genau gesteuert werden und - zusätzlich - kann auch noch die Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit der entsprechend ausgewählten Fahrkennlinie gesteuert werden. Im Ergebnis weist das erfindungsgemäße Verfahren entscheidende Vorteile auf, da mit Hilfe dieses Verfahrens, das dadurch sehr kostengünstig realisiert werden kann, dass keine wesentlichen neuen Komponenten in einem ohnehin vorhandenen Steuersystem zusätzlich installiert werden müssen, auf einfache Weise die Kupplung optimal betrieben werden kann. Im Ergebnis sind die eingangs beschriebenen Nachteile daher vermieden und entsprechende Vorteile erzielt, insbesondere die Lebensdauer der Kupplung erhöht.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten bzw. weiterzubilden. Hierzu darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im folgenden wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

1 in schematischer Darstellung den Strom eines Kühlmittels, hier eines Kühlöles durch eine als Doppelkupplung ausgeführte Kupplung, wobei die Temperatur des die Kupplung verlassenden Kühlmittels gemessen wird, und
2 eine Mehrzahl abgespeicherter bzw. bestimmter Fahrkennlinien in schematischer Darstellung in einem Diagramm, dargestellt in Abhängigkeit der Anfahrdrehzahl bzw. der Fahrpedalstellung.

Die 1 und 2 zeigen - zumindest teilweise - das entsprechende Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kupplung 1 eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeuges.
Die hier in der 1 dargestellte Kupplung 1 ist als Doppelkupplung ausgeführt und einem automatischen, insbesondere automatisierten Doppelkupplungsgetriebe entsprechend vorgeschaltet, d.h. also zwischen Motorwelle und den Getriebeeingangswellen entsprechend vorgesehen bzw. angeordnet.
Die Kupplungselemente der Kupplung 1 sind hier nicht im einzelnen näher bezeichnet, allerdings ist die hier dargestellte Kupplung 1 als sogenannten Reibungskupplung ausgeführt, weist also entsprechende gegeneinander pressbare Reibflächen auf, so dass die entsprechenden Drehmomente auch übertragen werden können. Hierzu werden die entsprechenden Kupplungselemente der Kupplung 1 mit entsprechenden Drücken, vzw. hydraulisch beaufschlagt, so dass die entsprechenden Reibflächen miteinander in Kontakt treten können.
Zur Kühlung der Kupplungselemente ist während des Betriebs der Kupplung 1 ein Kühlmittel erforderlich. Wie aus der 1 ersichtlich ist, durchfließt ein Kühlölstrom, da hier Kühlöl als Kühlmittel verwendet wird, die hier dargestellte als Doppelkupplung ausgeführte Kupplung 1 von innen nach außen, d.h. der Strom des Kühlmittels 2 wird im wesentlichen mittig der Kupplung 1 zugeführt und durch die entsprechende Rotationsbewegung der Kupplungselemente wird das Kühlmittel entsprechend radial nach außen gedrückt und verlässt die Kupplung 1 im Umfangsbereich radial, tritt also hier aus. Während des Durchströmens des Kühlmittels 2 durch die Kupplung 1 nimmt die Temperatur des Kühlmittels 2 zu.
Die eingangs beschriebenen Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die aktuelle Temperatur des die Kupplung 1 verlassenen Kühlmittels 2 gemessen wird, dass auf dieser Grundlage eine bestimmte Fahrkennlinie 3, 4 oder 5 aus einer Mehrzahl abgespeicherter Fahrkennlinien 3 bis 5 ausgewählt wird und dass dann der Betrieb der Kupplung 1 und/oder die Drehzahl des - hier nicht dargestellten - Motors des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit der ausgewählten Fahrkennlinie 3, 4 oder 5 gesteuert werden. So ist in 2 gut ersichtlich, dass hier mehrere Fahrkennlinien 3, 4 und 5 dargestellt sind. Die hier dargestellten Fahrkennlinien 3 bis 5 sind entsprechend dargestellt in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung des Kraftfahrzeuges (X-Achse) und in Abhängigkeit der maximalen Anfahrdrehzahl (Y-Achse), also in Abhängigkeit der Drehzahl des Motors im Anfahrzustand. Insbesondere sind die hier dargestellten Fahrkennlinien 3 bis 5 als Anfahrkennlinien ausgebildet bzw. abgespeichert, d.h. die hier dargestellten Fahrkennlinien 3 bis 5 sind zur Steuerung des Anfahrvorgangs des entsprechenden Kraftfahrzeuges geeignet bzw. bestimmt.
Hierzu sind die Fahrkennlinien 3 bis 5 in einer Steuereinheit vzw. in einem Getriebesteuergerät oder einem Motor-Steuergerät, die hier nicht explizit dargestellt sind, entsprechend abgespeichert. Derartige Steuereinheiten weisen entsprechende elektrische und/oder elektronische Baueinheiten, insbesondere Mikroprozessoren auf und steuern die Schaltabläufe des automatischen Getriebes, insbesondere des Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges sowie die entsprechenden Drehzahlen des Motors etc.. Hierzu werden der Steuereinheit, vzw. dem Getriebesteuergerät bzw. dem Motor-Steuergerät des Kraftfahrzeuges entsprechende Daten zugeführt, also bspw. die entsprechenden Drehzahlen etc., wobei das Getriebesteuergerät bzw. das Motor-Steuergerät dann in Abhängigkeit der ausgewählten Fahrstrategie, also in Abhängigkeit der jeweiligen abgespeicherten und ausgewählten Fahrkennlinie, insbesondere die Schaltabläufe im automatischen Schaltgetriebe sowie die Motordrehzahl steuert.
Mit den hier dargestellten Fahrkennlinien 3 bis 5, insbesondere den hier als Anfahrkennlinien ausgebildeten Fahrkennlinien 3 bis 5 lässt sich nun gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders vorteilhafte Anfahrstrategie für ein Kraftfahrzeug realisieren, mit der jeweils ein kupplungs- und ölschonendes, also kühlmittelschonendes Anfahren gewährleistet ist. Hierzu wird nämlich zunächst die Temperatur des die Kupplung 1 verlassenden Kühlmittels 2 mit Hilfe des Temperatursensors 6 gemessen. Jeder in der 2 dargestellten Fahrkennlinie 3 bis 5, wobei weitere hier nicht dargestellte Fahrkennlinien vorgesehen sein können, gilt im wesentlichen für eine bestimmte Temperatur des Kühlmittels 2 bzw. für einen bestimmten Temperaturbereiches des Kühlmittels 2. So wird bei steigender Temperatur des Kühlmittels 2 zur Verhinderung der thermischen Belastung der Kupplungselemente der Kupplung 1 dann ggf. eine „flacher verlaufende“ Fahrkennlinie gewählt, nach der die entsprechende Anfahrstrategie für das Kraftfahrzeug dann realisiert wird. Dies ist gut aus der 2 ersichtlich, durch den hier in der 2 dargestellten Pfeil wird die Auswahl der entsprechenden Fahrkennlinie 3 bis 5 bei steigender Temperatur des Kühlmittels 2 dargestellt.
Durch das entsprechende Verfahren ist daher eine präzisere Steuerung der thermischen Belastung einer Kupplung 1, insbesondere während eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges gewährleistet. Vzw. wird zusätzlich zur Temperatur des Kühlmittels 2 auch der Temperaturgradient des Kühlmittels 2 ermittelt. Aus der Entwicklung des Temperaturgradientens lässt sich insbesondere schließen auf eine rasche bzw. langsame Erwärmung der entsprechenden Kupplungselemente. In 2 ist ersichtlich, dass hier unter Berücksichtigung der Fahrpedalstellung und der maximalen Anfahrdrehzahl, also der maximal zulässigen Motordrehzahl im Anfahrvorgang des Kraftfahrzeuges entsprechende Fahrkennlinien 3 bis 5, also hier entsprechende Anfahrkennlinien abgespeichert sind. Diese sind vzw. in einem entsprechenden Getriebesteuergerät abgelegt, wie bereits ausgeführt.
Einerseits kann daher durch die hier abgespeicherten Fahrkennlinien 3 bis 5 in Abhängigkeit der aktuellen Fahrpedalstellung die Drehzahl des Motors gesteuert, insbesondere auch begrenzt werden. Dies ermöglicht den temperaturschonenden Betrieb der entsprechenden Kupplung 1. Die entsprechende Steuereinheit, also das entsprechende Getriebesteuergerät bzw. Motor-Steuergerät des Kraftfahrzeuges kann dann auch eine entsprechende Temperaturrecheneinheit insbesondere zur Ermittlung des Temperaturgradientens aufweisen. Die Steuerung der Kupplungselemente, insbesondere die Steuerung des Schlupfes ist nach dem hier dargestellten Verfahren optimal möglich, ohne dass bei einem Kraftfahrzeug mit einem automatischen Schaltgetriebe und bereits vorgesehenem Getriebesteuergerät bzw. einem vorgesehenen Motor-Steuergerät weitere zusätzliche wesentliche kostenintensive Komponenten vorgesehen werden müssen. Dies ist ein weiterer Vorteil des hier geschilderten Verfahrens.
Schließlich kann die Fahrkennlinie 3 bis 5 in Abhängigkeit der zu erwartenden thermischen Belastung der Kupplung ausgewählt werden, allerdings in Abhängigkeit der aktuell ermittelten Temperatur des Kühlmittels 2, also mit Hilfe des Temperatursensors 6 bzw. dem errechneten Temperaturgradienten.
Im Ergebnis sind entscheidende Vorteile mit dem hier beschriebenen Verfahren erzielt.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kupplung (1) einer Doppelkupplung eines automatischen Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kupplungselemente während des Betriebs der Kupplung mit Hilfe eines Kühlmittels (2) gekühlt werden und die thermische Belastung der Kupplung (1) während des Betriebs ermittelt wird, wobei die aktuelle Temperatur des die Kupplung (1) verlassenden Kühlmittels (2) gemessen wird, wobei auf dieser Grundlage eine bestimmte Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) aus einer Mehrzahl abgespeicherter Fahrkennlinien (3, 4 oder 5) ausgewählt wird und wobei dann der Betrieb der Kupplung (1) und/oder die Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit der ausgewählten Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) gesteuert werden, wobei als Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) eine Anfahrkennlinie aus einer Mehrzahl abgespeicherter Anfahrkennlinien ausgewählt wird, wobei die Kupplung (1) als nasslaufende Kupplung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel (2) Kühlöl zum Einsatz kommt und dass das Kühlöl die Kupplung (1) im wesentlichen radial durchströmt und dass im sich an den radial anschließenden Bereich der Kupplung (1) ein Temperatursensor (6) zur Messung der Schleuderöl-Temperatur vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Temperaturgradient des Kühlmittels (2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrkennlinien (3, 4, 5) und/oder die Anfahrkennlinien im Getriebesteuergerät abgespeichert sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß der ausgewählten Fahrkennlinie (3, 4 oder 5) und der aktuellen Fahrpedalstellung die Drehzahl des Motors gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturrecheneinheit vorgesehen ist mit deren Hilfe der Temperaturgradient errechnet wird.