DE10324208A1

DE10324208A1 - Verfahren zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, in einem Kraftfahrzeug-Antriebssystem

Info

Publication number: DE10324208A1
Application number: DE2003124208
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. John
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, in einem Kraftfahrzeug-Antriebssystem, umfassend einen eine Antriebseinheit, ein Getriebe und eine Reibungskupplung zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweisenden Antriebsstrang und im Betrieb über den Antriebsstrang angetriebene Laufräder des Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung zur Vermeidung oder Minderung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang vorsieht. Es wird vorgeschlagen, dass der Schlupf an der Reibungskupplung in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung mehrerer Kriterien eingestellt wird, wobei ein erstes Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung die Möglichkeit oder Gefahr eines ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustands, anzeigt, und ein zweites Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung das tatsächliche Vorhandensein oder eine tatsächliche Anregung des ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustands, anzeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, in einem Kraftfahrzeug-Antriebssystem, umfassend einen eine Antriebseinheit, ein Getriebe und eine Reibungskupplung zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweisenden Antriebsstrang und im Betrieb über den Antriebsstrang angetriebene Laufräder des Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung zur Vermeidung oder Minderung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang vorsieht.
Derartige Verfahren sind im Stand der Technik in vielerlei Ausgestaltungen bekannt, es wird beispielsweise auf die DE 34 38 594 A1 und die DE 101 48 175 A1 verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gezielt durch Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung auf ungewünschte Drehbewegungszustände, insbesondere Schwingungszustände, des Antriebsstrangs einzuwirken, um diese positiv zu beeinflussen und zu beherrschen, insbesondere unerwünschte Schwingungen im Antriebsstrang, die zu extremen Belastungen der verschiedenen Bauteile führen könnten, zu reduzieren oder in einem wesentlichen Ausmaß zu vermeiden. Es wird in diesem Zusammenhang nicht nur an durch die Antriebseinheit, in der Regel eine Brennkraftmaschine, angeregte Schwingungen im Antriebsstrang gedacht, sondern vor allem an solche Schwingungen, die durch Reibwertschwankungen zwischen den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahn auftreten können. Insbesondere bei Fahrzuständen mit schlupfenden Antriebsrädern kann es infolge solcher Reibwertschwankungen zu starker Anregung von Antriebsstrangsschwingungen kommen, die zu extremen Belastungen der verschiedenen Bauteile führen. Fahrstabilisierungssysteme bzw. Antischlupfregelungen verhindern diese Betriebszustände, indem generell nur ein geringer Schlupf an den Antriebsrädern zugelassen wird. Werden diese Stabilisierungssysteme bzw. die Antischlupfregelung deaktiviert, so gibt es bisher keine aktiven Maßnahmen zur Verhinderung derartiger Anregung von Antriebsstrangschwingungen. Das heißt, der Fahrer muss herkömmlich sein Fahrverhalten, insbesondere der Abruf von Antriebsmoment durch Betätigung des Fahrpedals, entsprechend anpassen, um derartige ungewünschte Zustände so weit als möglich zu vermeiden. Selbst wenn der Fahrer den Wunsch hegt, derartige Zustände durch Änderung seines Fahrverhaltens zu vermeiden, so wird ihm dies in der Regel nur unvollkommen möglich sein. Im Übrigen werden viele Fahrer diesem Problem keine Beachtung schenken. Es sind Beschädigungen im Antriebsstrang und ein negativer Eindruck der Kundschaft (Kraftfahrzeugfahrer bzw. -halter) hinsichtlich des durch das Fahrzeug gewährleisteten Fahrkomforts zu befürchten.
Ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang setzt sich aus einer Vielzahl von Massen und Elastizitäten zusammen, die gemeinsam ein schwingungsfähiges System bilden. Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass es wünschenswert ist, einen sich aufschwingenden Antriebsstrang aktiv möglichst schon im Ansatz zu erkennen und dann aktiv einen weiteren Aufbau der Schwingung durch Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung entgegenzuwirken und Idealerweise die schon aufgetretene Schwingung zu dämpfen. Wie auch bei den Lösungen des Standes der Technik beruht dieser Eingriff in das schwingungsfähige System durch Einstellung von Schlupf an der Kupplung darauf, dass die Antriebseinheit vom restlichen Antriebsstrang teilweise abgekoppelt und damit die Eigenfrequenz des Antriebsstrangs geändert (reduziert oder erhöht) wird.
Zur Lösung der angegebenen Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein Verfahren zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, in einem Kraftfahrzeug-Antriebssystem, umfassend einen eine Antriebseinheit, ein Getriebe und eine Reibungskupplung zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweisenden Antriebsstrang und im Betrieb über den Antriebsstrang angetriebene Laufräder des Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung zur Vermeidung oder Minderung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang vorsieht. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch folgende Schritte aus:

a) es wird wenigstens eine Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung wenigstens einer Komponente des Antriebssystems erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines ersten Kriteriums untersucht, wobei das erste Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung die Möglichkeit oder Gefahr eines ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustands, anzeigt;
b) im Falle der Erfüllung des ersten Kriteriums wird/werden über ein vorgegebenes Zeitintervall der zeitliche Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente oder/und zumindest mehrere einen interessierenden generellen zeitlichen Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines zweiten Kriteriums untersucht, wobei das zweite Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung das tatsächliche Vorhan densein oder eine tatsächliche Anregung des ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustand, anzeigt;
c) im Falle der Erfüllung auch des zweiten Kriteriums wird die Reibungskupplung im Sinne der Einstellung von Schlupf oder eines größeren Schlupfes angesteuert, um den Drehbewegungszustand im Sinne einer Dämpfung oder Unterdrückung zu beeinflussen oder/und der Anregung des ungewünschten Drehbewegungszustands entgegenzuwirken; und
d) nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls oder in Reaktion auf das Eintreten wenigstens eines Ereignisses oder Zustands oder in Reaktion auf die Erfüllung einer vordefinierten Beeinflussung-Ende-Bedingung wird die Reibungskupplung im Sinne der Einstellung eines kleineren Schlupfes oder eines schlupflosen Betriebs angesteuert.

Wenn hier in den Schritten a) und b) von einer relativen Drehzahl oder relativen Drehbeschleunigung die Rede ist, so ist hierdurch eine Differenzdrehzahl bezogen auf die Drehzahl einer anderen Komponente des Antriebsstrangs oder Antriebssystems, beispielsweise eine Differenzdrhezahl zwischen der Drehzahl eines angetriebenen Rads und eines nicht angetriebenen Rads, oder der Unterschied zwischen der Beschleunigung zweier Komponenten des Antriebssystems, beispielsweise der Differenz zwischen der Beschleunigung eines angetriebenen Rads und der Beschleunigung eines nicht angetriebenen Rads, gemeint. Insbesondere aus momentanen Drehzahldifferenzen zwischen den Drehzahlen verschiedener Komponenten des Antriebsstrangs, einer momentanen Drehbeschleunigung wenigstens einer Komponente des Antriebsstrangs und aus einem momentanen Unterschied zwischen den Drehbeschleunigungen von mehreren Komponenten des Antriebssystems kann besonders zuverlässig auf die Möglichkeit oder die Gefahr eines ungewünschten Drehbewegungszustads rückgeschlossen werden, und anhand dieser Größen kann besonders zuverlässig festgestellt werden, ob tatsächlich ein ungewünschter Drehbewegungszustand, insbesondere Schwingungszustand, vorliegt.
Das vorgegebene Zeitintervall gemäß Schritt b) ist vorzugsweise derart gewählt, dass wenigstens eine Eigenfrequenz des Antriebsstrangs auf eine auftretende bzw. sich aufbauende Schwingung überwacht werden kann. Hierzu sollte die Zeitdauer des Zeitintervalls angemessen in Bezug auf die betreffende Eigenfrequenz gewählt sein, insbesondere derart, dass wenigstens ein Maximum und wenigstens ein Minimum einer entsprechenden Schwingung, vorzugsweise wenigstens drei Extremwerte (Maximum, Minimum und Maximum bzw. Minimum, Maximum und Minimum) direkt oder über die bestimmten Größen erfasst werden können. So kann beispielsweise für eine anzunehmende oder ermittelte Resonanzfrequenz eines Antriebsstrangs von f = 12 Hz eine Zeitdauer T des Zeitintervalls von wenigstens T = 1/f, besser T = 1,5 × 1/f, noch besser T = 2 × 1/f zweckmäßig gewählt werden, also ein Wert von T entsprechend etwa 83 ms, besser entsprechend etwa 125 ms, noch besser entsprechend etwa 166 ms. Es kann durchaus zweckmäßig sein, ein noch größeres Zeitintervall in Bezug auf die jeweils interessierende Eigenfrequenz vorzusehen.
In der Regel wird man die angesprochenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahren wiederholt durchführen, soweit diese zur Durchführung kommen. Der Schritt a) kann beispielsweise so lange wiederholt durchgeführt werden, bis das erste Kriterium erfüllt ist und das Verfahren mit dem Schritt b) – und bei Erfüllung des zweiten Kriteriums – mit dem Schritt c) und dem Schritt d) fortgeführt wird. Auf die Durchführung des Schritts d) können dann der Schritt a) und – im Falle der Erfüllung des ersten Kriteriums – der Schritt b) und – im Falle der Erfüllung des zweiten Kriteriums – die Schritte c) und d) wiederholt durchgeführt werden. Dies kann softwaretechnisch durch eine einfache Wiederholungsschleife realisiert werden.
Es wird vor allem (aber nicht ausschließlich) daran gedacht, dass die Schritte a) und b) in einem schlupflosen Zustand der Reibungskupplung, insbesondere bei vollständig eingekuppelter Reibungskupplung, durchgeführt werden. Ferner wird vor allem (aber nicht ausschließlich) daran ge dacht, dass im Schritt c) die Reibungskupplung durch gesteuerte oder/und geregelte Betätigung im Ausrücksinne in einen schlupfenden Zustand gebracht wird. Man kann in diesem Zusammenhang vorteilhaft vorsehen, dass im Schritt c) die Reibungskupplung c) zuerst durch vorzugsweise gesteuerte Betätigung im Ausrücksinne auf einen noch keinen wesentlichen Schlupf an der Reibungskupplung zeigenden Zustand gebracht wird, in dem die Reibungskupplung eine Momentenübertragungsfähigkeit entsprechend einem momentan von der Antriebseinheit abgerufenen Sollmoment erhöht um einen Momentenoffset aufweist, und dass dann eine Schlupfregelfunktion eingeschaltet wird, die eine vorgegebene oder vorgebbare Schlupf-Differenzdrehzahl an der Reibungskupplung einregelt und – wenn gewünscht – geregelt hält.
Ferner wird vor allem (aber nicht ausschließlich) daran gedacht, dass im Schritt d) die Reibungskupplung durch gesteuerte oder/und geregelte Betätigung im Einrücksinne in den/einen schlupflosen Zustand gebracht, insbesondere vollständig eingekuppelt wird.
Betreffend das erste Kriterium wird vorgeschlagen, dass dieses einen Vergleich der erfassten oder bestimmten Größe mit einem vordefinierten Vergleichswert (insbesondere Grenzwert) vorsieht, und dass das erste Kriterium dann erfüllt ist, wenn die erfasste oder bestimmte Größe den Vergleichswert übersteigt oder den Vergleichswert erreicht oder übersteigt. Bei dem Vergleichswert kann es sich um einen absolut vordefinierten Vergleichswert oder um einen relativ zur damit in Beziehung zu setzenden Größe vordefinierten Vergleichswert handeln. Dies gilt auch für alle anderen im Folgenden noch angesprochene Vergleichswerte oder Grenzwerte gemäß bevorzugten Weiterbildungen.
Es kann beispielsweie eine Differenz zwischen Geschwindigkeiten eines bzw. der angetriebenen Räder und eines bzw. der nicht angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs bestimmt und diese Differenz mit einem absolut definierten Grenzwert oder einen in Bezug auf das momentan herrschende Geschwindigkeitsniveau relativ definierten Grenzwert verglichen werden. Eine andere Möglichkeit ist, einen Geschwindigkeitsgradienten an einem angetriebenen Rad oder einer anderen Drehkomponente des Antriebsstrangs mit einem absolut definierten oder relativ definierten, beispielsweise relativ zum momentan herrschenden Geschwindigkeitsniveau definierten Grenzwert, zu vergleichen. Man kann auch die Differenz zwischen momentanen Geschwindigkeiten anderer Komponenten als der Räder bestimmen und entsprechend mit einem Grenzwert vergleichen.
Betreffend das zweite Kriterium wird als besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass dieses die Bestimmung einer Folge von Werten der erfassten oder bestimmten Größe vorsieht, die zeitlich aufeinander folgenden Extremwerten der erfassten oder bestimmten Größe entsprechen. Es wird in diesem Zusammenhang vor allem (aber nicht ausschließlich) daran gedacht, dass das zweite Kriterium zumindest dann nicht erfüllt ist, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls keine Folge von Extremwerten umfassend wenigstens ein Maximum und wenigstens ein Minimum bestimmbar ist. Eine höhere Sicherheit gegen Fehlerfassung von Schwingungszuständen bzw. sich anbahnenden bzw. sich aufbauenden Schwingungszuständen wird dann erreicht, wenn das zweite Kriterium zumindest dann nicht erfüllt ist, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls keine Folge von Extremwerten umfassend mindestens ein Maximum, ein Minimum oder ein Maximum oder/und umfassend mindestens ein Minimum, ein Maximum und ein Minimum bestimmbar ist. Es müssen also wenigstens drei aufeinander folgende Extremwerte bestimmbar sein.
Damit das zweite Kriterium noch schärfer solche Drehzustände bzw. Schwingungszustände erkennen kann, auf die durch Einleitung des Schritts c) eingewirkt werden sollte, wird weiterbildend vorgeschlagen, dass das zweite Kriterium einen Vergleich wenigstens von zwei der Extremwerten miteinander oder/und einen Vergleich wenigstens eines der Extremwerte mit einem vordefinierten Vergleichswert vorsieht. In diesem Zusammenhang erscheint es besonders vorteilhaft, wenn die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass ein zeitlich späteres Maximum größer oder gleich ein zeitlich früheres Maximum oder/und dass ein zeitlich späteres Minimum kleiner oder gleich ein zeitliches früheres Minimum ist. Hierdurch wird erreicht, dass das zweite Kriterium primär oder ausschließlich auf eine sich aufbauende, also hinsichtlich der Schwingungsamplitude sich verstärkende Schwingung, sowie auch auf eine hinsichtlich der Schwingungsamplitude gleich bleibende Schwingung anspricht, nicht aber bzw. in der Regel nicht auf eine ohnehin sich abschwächende Schwingung. Es kann vorteilhaft sein, das zweite Kriterium dahingehend schärfer auszulegen, das die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass ein zeitlich späteres Maximum größer als ein zeitlich früheres Maximum oder/und dass ein zeitlich späteres Minimum kleiner als ein zeitlich früheres Minimum ist. In der Regel wird es zweckmäßig sein, das zweite Kriterium so auszulegen, dass dessen Erfüllung voraussetzt, dass ein zeitlich späteres Maximum um mindestens einen vordefinierten Vergleichswert größer als ein zeitlich früheres Maximum oder/und dass ein zeitlich späteres Minimum um mindestens einen vordefinierten Vergleichswert kleiner als ein zeitliches früheres Minimum ist.
Mit ähnlicher Zielsetzung, nämlich der Auslösung des Schritts c) nur dann, wenn erforderlich, wird alternativ oder zusätzlich vorgeschlagen, dass die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass zwei zeitlich aufeinander folgende Extremwerte (Maximum und Minimum bzw. Minimum und Maximum) um mindestens einen vordefinierten Vergleichswert voneinander differieren.
Es hat sich überdies überraschenderweise eine derartige Auslegung des zweiten Kriteriums als vorteilhaft erwiesen, das die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass wenigstens einer der Extremwerte einen vordefinierten Vergleichswert nicht übersteigt oder kleiner als ein vordefi nierter Vergleichswert bleibt. Es wird in diesem Zusammenhang vor allem (aber nicht ausschließlich) an die Erfassung von Schlupf an den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs als Grundlage für die Überprüfung anhand des zweiten Kriteriums gedacht. Es wird angenommen, dass die hier vorgeschlagene Auslegung des zweiten Kriteriums dafür geeignet ist, externe Einflüsse, etwa Reibwertschwankungen an den angetriebenen Rädern relativ zum Untergrund, die das Auftreten oder die Gefahr einer ansteigenden Schwingung im Antriebsstrang vortäuschen könnten, herauszufiltern.
Eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass im Schritt c) eine vorgegebene oder vorgebbare Schlupf-Differenzdrehzahl an der Reibungskupplung eingestellt, insbesondere eingeregelt und – wenn gewünscht – für ein vorgegebenes Zeitintervall gehalten, vorzugsweise geregelt gehalten wird, und dass dann wenigstens eine Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung wenigstens einer Komponente des Antriebssystems erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines Kriteriums untersucht wird oder/und der zeitliche Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente oder/und zumindest mehrere einen interessierenden generellen zeitlichen Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines Kriteriums untersucht wird/werden, und dass die weitere Durchführung des Schritts c) von der Erfüllung oder Nichterfüllung des Kriteriums bzw. der Kriterien abhängig ist. Als Kriterien kommen das erste oder/und das zweite Kriterium oder/und eine oder mehrere andere, vom Fachmann auf Grundlage der hier gegebenen Informationen ohne weiteres auffindbare Kriterien in Betracht.
Im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich der Durchführung des Schritts c) wird unter anderem daran gedacht, dass in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung wenigstens eines Kriteriums eine größere Schlupf-Differenzdrehzahl an der Reibungskupplung eingestellt, insbesondere eingeregelt wird. Ferner wird daran gedacht, dass in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung wenigstens eines Kriteriums eine kleinere Schlupf-Differenzdrehzahl an der Reibungskupplung eingestellt, insbesondere eingeregelt wird. Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung wenigstens eines Kriteriums die Durchführung des Schritts c) beendet und zum Schritt d) übergegangen wird.
Es wird allgemein vorgeschlagen, dass im Schritt a) für wenigstens eine abtriebssseitig der Antriebseinheit angeordnete Komponente, vorzugsweise für wenigstens eine abtriebsseitig der Reibungskupplung angeordnete Komponente die momentane Drehzahl oder momentane relative Drehzahl oder momentane Drehbeschleunigung oder momentane relative Drehbeschleunigung erfasst wird. Ferner wird allgemein vorgeschlagen, dass im Schritt b) für wenigstens eine abtriebssseitig der Antriebseinheit angeordnete Komponente, vorzugsweise für wenigstens eine antriebsseitig der Reibungskupplung angeordnete Komponente der zeitliche Verlauf der Drehzahl oder relativen Drehzahl oder Drehbeschleunigung oder relativen Drehbeschleunigung erfasst bzw. bestimmt wird oder/und zumindest mehrere einen interessierenden generellen zeitlichen Verlauf der Drehzahl oder relativen Drehzahl oder Drehbeschleunigung oder relativen Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente angebende Werte der Drehzahl bzw. relativen Drehzahl bzw. Drehbeschleunigung bzw. relativen Drehbeschleunigung erfasst bzw. bestimmt werden.
Man kann, wie schon angedeutet, konkret vorsehen, dass im Schritt a) oder/und im Schritt b) eine Differenzdrehzahl aus der Drehzahl eines angetriebenen Laufrads und einer Bezugsdrehzahl, insbesondere der Drehzahl eines nicht angetriebenen Laufrads des Fahrzeugs, erfasst bzw. bestimmt wird. Es kann aber auch ein Bezug zu maßgeblichen Drehgrößen anderer Komponenten des Antriebsstrangs (einschließlich des Getriebes und der Reibungskupplung) vorgesehen sein.
Eine besonders vorteilhafte Auslegung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren den Schritt der Überwachung der Reibungskupplung auf thermische Überlastung und den Schritt der zeitweiligen Aussetzung der Durchführung zumindest der Schritte c) und d) im Falle des Erkennens einer thermischen Überlastung oder des Erkennens einer drohenden thermischen Überlastung der Reibungskupplung umfasst. Es wird in diesem Zusammenhang beispielsweise daran gedacht, dass im Falle des Erkennens einer thermischen Überlastung oder drohenden thermischen Überlastung der Reibungskupplung die Durchführung der Schritte c) und d) für eine vordefinierte Zeitperiode ausgesetzt wird. Eine andere Möglichkeit ist, dass im Falle des Erkennens einer thermischen Überlastung oder drohenden thermischen Überlastung der Reibungskupplung die Durchführung der Schritte c) und d) ausgesetzt wird, bis die Reibungskupplung nicht mehr thermisch überlastet ist bzw. die thermische Überlastung nicht mehr droht.
Hinsichtlich der Überwachung der Reibungskupplung auf thermische Überlastung oder drohende thermische Überlastung wird vorgeschlagen, dass diese die Erfassung einer der Reibungskupplung zugeordneten Temperatur umfasst.
Die Erfindung stellt ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang bereit, der ein Getriebe und eine Reibungskupplung zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine elektronische Steuereinheit vorgesehen ist, die dafür ausgelegt oder/und programmiert ist, zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungs zuständen, des Antriebsstrangs die Reibungskupplung unter Vermittlung einer der Reibungskupplung zugeordneten Aktuatoranordnung. gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang einschließlich der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einer dem Antriebsstrang zugeordneten Steuereinrichtung nach der Erfindung.
2 dient ohne Beschränkung der Allgemeinheit zur Erläuterung einer Möglichkeit, wie anhand eines an angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeug aufgetretenen Schlupfes relativ zum Untergrund eine drohende oder sich aufbauende Antriebsstrangschwingung erkannt werden kann.
3 dient ohne Beschränkung der Allgemeinheit zur Erläuterung einer Möglichkeit, wie der gemäß 2 erkannten Antriebsstrangschwingung durch Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung vorteilhaft entgegengewirkt werden kann. Die schematischen Diagramme der 2 und 3 bilden gemeinsam ein schematisches Gesamtdiagramm.
4 stellt eine Detailvergrößerung des Bereichs IV in 2, nämlich der Schlupf an den angetriebenen Räder anzeigenden Radgeschwindigkeitskurven, dar.
5 zeigt in einer Darstellung entsprechend 4 schematisch eine weitere Möglichkeit, wie sich eine Antriebsstrangschwingung als Schlupf der angetriebenen Räder zeigen könnte.
6 zeigt Messergebnisse, die im Prinzip den Geschwindigkeitskurven der 2 und 4 entsprechen.
Zunächst wird mit Bezug auf die 1 allgemein ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs beschrieben, bei welchem das erfindungsgemäße Konzept angewandt werden kann. Das Antriebssystem 10 umfasst einen Motor bzw. ein Antriebsaggregat 12, beispielsweise eine Brennkraftmaschine 12, das über eine Antriebswelle 14 mit einer Eingangsseite 16 einer automatisierten oder – alternativ – rein manuell betätigbaren Kupplungseinrichtung 20, beispielsweise Reibungskupplung, in Verbindung steht. Gemäß der schematischen Darstellung handelt es sich um eine einfache Reibungskupplung, beispielsweise mit einer Kupplungsscheibe. Die Kupplungseinrichtung 20 kann alternativ aber auch wenigstens zwei unabhängig voneinander betätigbare Kupplungsanordnungen aufweisen. Bei der Kupplungseinrichtung 20 kann es sich beispielsweise um eine so genannte Doppelkupplung mit zwei nasslaufenden Lamellen-Kupplungsanordnungen handeln, wie sie von der Anmelderin in verschiedenen Konstruktionen vorgeschlagen wurde (vgl. beispielsweise DE 100 04 179 A1 ). Es kann sich aber auch um eine Kupplungseinrichtung mit zwei trockenlaufenden Kupplungsanordnungen der Reibscheibenbauart handeln (vgl. beispielsweise EP 0 931 951 A1 , DE 35 26 630 A1 ). Im Folgenden wird aber von einer einfachen Reibungskupplung ausgegangen.
Eine Ausgangsseite 22 der Kupplungseinrichtung steht über eine Getriebeeingangswelle 24 in Antriebsverbindung mit einer Getriebeanordnung, speziell einem manuellen oder – alternativ – automatisierten Schaltgetriebe 26. Letzteres kommt insbesondere auch im Falle der Ausbildung der Rei bungskupplung als Doppelkupplung in Betracht. In diesem Falle hätte das Getriebe zwei Getriebeeingangswellen.
Eine Ausgangswelle 28 der Getriebeanordnung treibt über ein Differenzial 30 angetriebene Räder 32, 34 an. Zumindest das Antriebsaggregat 12, ggf. aber auch die Kupplungseinrichtung 20 und die Getriebeanordnung 26, stehen unter der Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung 36. Diese Ansteuervorrichtung 36 steht im Datenaustausch mit einer Leistungsstellanordnung 38 des Antriebsaggregats, um durch die Zuleitung von Ansteuersignalen oder Befehlen zur Leistungsstellanordnung 38 die Leistungsabgabe bzw. Momentabgabe bzw. die Drehzahl des Antriebsaggregats 12 zu steuern bzw. zu regeln. Es sei darauf verwiesen, dass die Leistungsstellanordnung 38 jeglichen Bereich eines Antriebsaggregats umfasst, in welchem ein Einfluss auf dessen Drehzahl bzw. Leistungsabgabe bzw. Momentabgabe genommen werden kann, beispielsweise das Einspritzsystem, das Drosselsystem, das Zündsystem, das Nockensystem usw. Selbstverständlich liefert die Leistungsstellanordnung 38 Information an die Ansteuervorrichtung 36, welche den Leistungsstellzustand des Antriebsaggregats 12 bezeichnet.
Gewünschtenfalls steht die Ansteuervorrichtung 36 ferner mit einer Stellgliedanordnung 40 der automatisierten Kupplungseinrichtung 20 (wenn vorgesehen) in Verbindung, um durch Zufuhr entsprechender Stellsignale zu dieser die Kupplungseinrichtung 20 (bzw. eine erste oder/und zweite Kupplungsanordnung derselben im Falle einer Doppelkupplung) zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Kupplungsstellung zu verstellen. Auch die Stellgliedanordnung 40 kann zur Ansteuervorrichtung 36 Informationliefern, welche den momentanen Stellzustand der Kupplungsanordnung bezeichnet.
Gewünschtenfalls liefert die Ansteuervorrichtung 36 ferner Ansteuersignale zur einer Stellgliedanordnung 42 der Getriebeanordnung 26, etwa im Falle einer Ausbildung desselben als automatisiertes Getriebe. Diese Ansteuersignale führen zur Durchführung von Schaltvorgängen innerhalb der Getriebeanordnung 26. Auch hier wird der Ansteuervorrichtung 36 wieder Information rückgeliefert, welche den momentanen Stellzustand der Getriebeanordnung 26 bezeichnet. Die Ansteuervorrichtung 36 erhält weiter Information I von verschiedenen Sensoren, beruhend auf welcher Information die Ansteuervorrichtung 36 den Gesamtbetriebszustand des Fahrzeugs ermitteln kann. So ist beispielsweise ein Drehzahlsensor 44 vorgesehen, welcher die Drehzahl der Antriebswelle 14 erfasst. Es sei darauf verwiesen, dass, sofern hier von der Erfassung der Drehzahl die Rede ist, dies selbstverständlich auch die Erfassung jeglicher die Drehzahl charakterisierender Information umfasst, die dann beispielsweise in der Ansteuervorrichtung 36 zur tatsächlichen Ermittlung der Drehzahl an sich verarbeitet wird. Ferner können ein Drehzahlsensor 46 vorgesehen sein, welcher die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 24 erfasst, und ein Drehzahlsensor 48, welcher die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 28 erfasst. Weiter sind in der Regel Drehzahlsensoren 50, 52 vorgesehen, welche die Drehzahl der angetriebenen Räder 32, 34 bzw. von diese antreibenden Wellen 54, 56 erfassen. Beruhend auf diesen beiden Sensorausgaben bzw, beruhend auf der Ausgabe des Drehzahlsensors 48 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit errechnet werden; d.h. diese Sensorausgaben der Sensoren 48, 50, 52 beinhalten Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Um auf einfache Weise Schlupf der angetriebenen Räder 32, 34, beispielsweise der hinteren Räder, relativ zum Untergrund erfassen zu können, sind ferner Drehzahlsensoren 104 und 106 vorgesehen, die die Drehzahl der nicht angetriebenen Räder 100 und 102, im angesprochenen Beispielsfall der vorderen Räder, erfassen. Die Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen Rädern und den nicht angetriebenen Rädern bzw. zwischen einem angetriebenen Rad und einem nicht angetriebenen Rad ist ein gutes Maß für den Schlupf des angetriebenen Rads bzw. der angetriebenen Räder relativ zum Untergrund. Dieser Schlupf kann dadurch verursacht sein, dass der Reibwert zwischen dem jeweiligen angetriebenen Rad und dem Untergrund nicht ausreicht, das am angetriebenen Rad anstehende Drehmoment auf den Untergrund zu übertragen. Ferner kann dieser Schlupf im Antriebsstrang auftretende Drehschwingungen wiederspiegeln.
Weiter kann ein Schaltsensor 58 vorgesehen sein, welcher eine Betätigung eines Schalthebels 60 erfasst und entsprechende Information zur Ansteuervorrichtung 36 liefert. Beruhend auf dieser Information kann die Ansteuervorrichtung 36 erkennen, welchen Schaltvorgang ein Fahrer durchführen will und dann – wenn vorgesehen – zum geeigneten Zeitpunkt und ggf. unter Berücksichtigung der weiteren den Fahrzustand repräsentierenden Information geeignete Ansteuerbefehle für die Kupplungseinrichtung 20 und die Getriebeanordnung 26 erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, dass an Stelle der Erfassung der Schalthebelbetätigung die Durchführung eines Schaltvorgangs auch nach Art eines Automatikgetriebes beruhend auf der Fahrsituation erfolgen kann.
Bei dem Antriebssystem 10 ist ferner ein Gas- oder Fahrpedal 62 mit einem zugeordneten Fahrpedalsensor 64 vorgesehen, dessen Ausgangssignal das Betätigungsausmaß des Fahrpedals repräsentiert. Weiter ist ein Bremspedal 66 vorgesehen, dem ebenfalls ein Sensor 68 zugeordnet ist. Das Ausgangssignal dieses Bremspedalsensors 68 repräsentiert das Betätigungsausmaß des Bremspedals 66.
Beruhend auf all diesen Sensoreingaben und möglicherweise noch weiteren Sensoreingaben, beispielsweise von einem Umgebungstemperatursensor, einem Kühlmitteltemperatursensor, einem Gierbewegungssensor und dergleichen, kann die Ansteuervorrichtung 36 – soweit vorgesehen – verschiedene Ansteuerbefehle oder Ansteuervorgaben erzeugen, welche dann in den verschiedenen anzusteuernden Aggregaten oder Komponenten, also der Leistungsstellanordnung 38, der Stellgliedanordnung 40 und der Stellgliedanordnung 42, umgesetzt werden, d.h. zur Durchführung von Stell- und Beeinflussungsvorgängen im Antriebsaggregat 12, in der Kupplungsanordnung 20 bzw. in der Getriebeanordnung 26 führen. Diese Ansteuervorgaben werden in der Ansteuervorrichtung 36 in einem Prozessor ermittelt, in welchem ein entsprechendes Steuerprogramm abläuft, das als Eingabe die verschiedenen Sensoreingaben I empfängt und das als Ausgabe eine Ansteuervorgabe erzeugt, die entweder als Ansteuerbefehl direkt zu den verschiedenen Stellbereichen 38, 40, 42 geleitet wird, oder die nachfolgend noch in der Ansteuervorrichtung 36 in einen jeweiligen Ansteuerbefehl umgesetzt und dann erst zu den Stellbereichen geleitet wird.
Nach der Erfindung ist die auch als Steuereinrichtung oder Steuereinheit bezeichenbare Ansteuervorrichtung 36 dafür ausgelegt, die durch wenigstens einen der Drehzahlsensoren erfasste Drehzahl oder erfassten Drehzahlen oder/und wenigstens eine hieraus abgeleitete Größe, beispielsweise Drehzahländerung oder Drehzahlgradient, nach mehreren Kriterien zu überprüfen und in Abhängigkeit von dieser Überprüfung die Reibungskupplung 20 vermittels der Stellgliedanordnung 40 so anzusteuern, dass an der Reibungskupplung Schlupf eingestellt wird, der dem Auftreten von Drehschwingungen im Antriebsstrang entgegenwirkt bzw. auftretende Drehschwingungen zumindest dämpft. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 36 dafür ausgelegt, vermittels wenigstens eines der Sensoren 50 und 52 die Geschwindigkeit des bzw. der angetriebenen Räder (Hinterradgeschwindigkeit) zu überwachen und bei Erkennen der Möglichkeit oder Gefahr, dass eine Drehschwingung im Antriebsstrang auftritt oder sich anbahnt (beispielsweise eine Schwingung – je nach Fahrzeug – bei 12 Hz) wenigstens zwei Maximalwerte und einen Minimalwert oder/und wenigstens zwei Minimalwerte und einen Maximalwert innerhalb eines Zeitfensters zu ermitteln und nach wenigstens einem Grenzwertkriterium zu überprüfen und, in Abhängigkeit von dieser Überprüfung, die Reibungskupplung im Sinne einer Einstellung von Schlupf oder stärkerem Schlupf im Öffnungssinne anzusteuern oder zur erstgenannten Überwachung zurückzukehren. Ein Schlupf einstellender Algorithmus kann zur Begrenzung der Kupplungs belastung nach einer einstellbaren oder vorgegebenen Zeit automatisch beendet und die erstgenannte Überwachung hinsichtlich des Erkennens einer drohenden oder beginnenden Schwingung wieder automatisch aktiviert werden.
2 zeigt ein Teildiagramm eines von den 2 und 3 gebildeten Gesamtdiagramms. 2 zeigt konkret ein Beispiel für einen Verlauf der Motordrehzahl n_M oder m_Motor, der Getriebedrehzahl n_G oder n_Getriebe der Geschwindigkeit oder Drehzahl V_Rad der angetriebenen Räder, vorliegend der Hinterachsräder (diese Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ist bezeichnet als V_AR) und der Geschwindigkeits- oder Drehzahl V_Rad der nicht angetriebenen Räder, vorliegend der Vorderachsräder (diese Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ist bezeichnet als V_NR), jeweils aufgetragen über die Zeit. Das zugehörige Teildiagramm der 3, das sich an das Teildiagramm der 2 nach unten anschließt (zueinander korrespondierende Zeiten sind durch vertikale Punktlinien einander zugeordnet) zeigt ein Beispiel für die Betätigung der Reibungskupplung über die Zeit. Die Kupplung wird von einer ausgekuppelten Position AK_Schalt gestuft in eine eingekuppelte Position EK gebracht, beispielsweise während eines entsprechenden Anfahrvorgangs.
Von Interesse zur Erläuterung der Erfindung ist der zeitliche Bereich der Kurven nach dem Erreichen der eingekuppelten Position EK. Es wird angenommen, dass einige Zeit nach dem vollständigen Einkuppeln eine beispielsweise durch Reibwertschwankungen an den angetriebenen Rädern induzierte Drehschwingung des Antriebsstrangs auftritt, die sich durch Schlupf der angetriebenen Räder relativ zum Untergrund (im Beispielfall Hinterachsschlupf) zeigt (vgl. Detail IV in 2 und 4).
Ziel einer erfindungsgemäßen Funktionalität der Steuereinrichtung ist, derartige Schwingungen des Antriebsstrangs bzw. – im Ausführungsbeispiel -derartige Antriebsstrangschwingungen wiederspiegelnde Schlupfzustände der angetriebenen Räder schnell und zuverlässig zu erkennen und als Reaktion hierauf einen definierten Kupplungsschlupf einzustellen.
Beim Ausführungsbeispiel arbeitet die erfindungsgemäße Funktionalität wie folgt.
Als erstes wird der Schlupf der angetriebenen Räder (im Ausführungsbeispiel der Hinterachsschlupf) als Differenz aus der Hinterrad- und der Vorderradgeschwindigkeit ermittelt. Übersteigt dieser Schlupf zum Untergrund bzw. die diesen Schlupf repräsentierende Drehzahldifferenz einen Grenzwert DV_GRENZ (Erfüllung eines ersten Kriteriums, so wird eine Überprüfungsfunktion aktiviert. Innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls T_max, das im Hinblick auf möglicherweise auftretende Drehschwingungsfrequenzen, insbesondere im Hinblick auf Drehschwingungseigenfrequenzen des Antriebsstrangs gewählt ist, wird nun überprüft, ob tatsächlich eine ein Eingreifen durch Einstellen von Schlupf erforderlich machende Drehschwingung im Antriebsstrang auftritt. Hierzu wird ein nach Überschreiten des Grenzwerts DV_GRENZ auftretender maximaler Drehzahldifferenzwert (maximaler Schlupfwert) als Vergleichswert zwischengespeichert. Wird daraufhin ein Minimum ermittelt (im Beispielsfall ist das Minimum um den Wert DV_SCHW_1 kleiner als der Vergleichswert des zwischengespeicherten ersten Maximumswert) und auf dieses Minimum dann ein weiterer Maximalwert ermittelt (im Beispielsfall liegt dieser weitere Maximalwert um den Wert DV_SCHW_2 oberhalb des Vergleichswerts, also des zwischengespeicherten ersten Maximumwerts), so indiziert dies das Vorliegen einer Antriebsstrangschwingung. Bevorzugt wird aber zusätzlich noch gefordert, dass der Minimumswert mindestens um eine vordefinierte Differenz, beispielsweise die gemäß 4 gerade auftretende Differenz DV_SCHW_1, unterhalb des Vergleichswerts liegt und überdies einen vordefinierten weiteren Vergleichswert DV_SCHW_MAX nicht überschreitet. Ferner wird bevorzugt gefordert, dass der zweite Maximalwert mindestens um einen vordefinierten Differenzwert, beispielsweise die gemäß 4 gerade auf tretende Differenz DV_SCHW_2, oberhalb des ersten Vergleichswerts, also des zwischengespeicherten ersten Maximumwerts, liegt.
Werden alle genannten Extremwerte innerhalb des Zeitfensters T_MAX erkannt, vorzugsweise unter zusätzlicher Erfüllung der erwähnten Vergleichskriterien relativ zueinander und relativ zu dem vordefinierten Vergleichswert DV_SCHW_MAX, so wird die Reibungskupplung im Sinne eines Auskuppelns angesteuert, vorzugsweise derart, dass sie zuerst gesteuert auf eine Kupplungsposition Pos_{M_OFF} eingestellt wird, die einem übertragenen bzw. übertragbaren Drehmoment entspricht, welches sich additiv aus dem Fahrerwunschmoment, also dem gemäß Betätigung des Fahrpedals abgerufenen Antriebsmoment (entsprechend Kupplungsposition Pos_{M_FW}), und einem vorzugsweise parametrierten oder parametrierbaren Momentenoffset DM_ANTI zusammensetzt. 3 zeigt schematisch in einer gestrichelten Linie das Setzen einer entsprechenden Steuergröße und in einer ausgezogenen Linie die mit einer leichten Zeitverzögerung resultierende Kupplungsposition. Die Steuervorgabe wird für eine definierte Zeitdauer T_WT_REG gehalten, um zu gewährleisten, dass die Kupplung tatsächlich eine der Ansteuerung entsprechende Kupplungsposition einnimmt. Anschließend wird für eine definierte Zeitdauer T_AKTIV_MAX in einen Schlupfregelmodus gewechselt. Die Kupplung bleibt innerhalb dieser Schlupfregelzeit im Schlupfregelbetrieb, in dem eine Motormomentenvorsteuerung mit dieser überlagerter Drehzahldifferenzregelung erfolgt. Beispielsweise wird eine Differenzdrehzahl DN_SOLL eingeregelt und gewünschtenfalls für eine gewisse Zeit, bis zum Ende der Schlupfregelzeit, gehalten. Die Schlupf-Drehzahldifferenz zeigt sich in 2 in den Kurven n_M und n_G.
Nach Ablauf der Schlupfregelzeit T_AKTIV_MAX wird die Kupplung wieder gesteuert geschlossen und die Überwachung auf Auftreten eines den Grenzwert DV_GRENZ übersteigenden Schlupfes an den angetriebenen Rädern wieder aktiviert.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der Verlauf des Antriebsradschlupfes bzw. der Verlauf der Drehzahl der angetriebenen Räder V_AR relativ zur Drehzahl V_NR der nicht angetriebenen Räder auch anders als in den 2 und 4 gezeigt sein kann. 5 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die Maxima der Drehzahlkurve V_AR oberhalb und die Minima der Drehzahlkurve V_AR unterhalb der (hier gestrichelt dargestellten) Drehzahlkurve V_NR liegen. Man kann die vorstehend als Beispiel angegebenen Kriterien zur Bestimmung, ob tatsächlich eine ein Eingreifen erforderlich machende Antriebsstrangschwingung vorliegt, in entsprechender Weise auf derartige Drehzahlverläufe anwenden.
Bevorzugt weist die Steuereinrichtung 36 eine Funktionalität zur Überwachung des thermischen Zustands der Reibungskupplung 20 auf. Beispielsweise empfängt die Steuereinrichtung 36 ein Temperatursignal wenigstens eines eine maßgebliche Temperatur der Reibungskupplung erfassenden Temperatursensors. Auf Grundlage dieser Funktionalität kann vorteilhaft vorgesehen sein, die Einstellung von Schlupf zur Vermeidung bzw. Reduzierung oder Unterdrückung von Antriebsstrangschwingungen zu sperren, wenn dies zu einer thermischen Überlastung der Reibungskupplung führt oder eine thermische Überlastung der Reibungskupplung schon vorliegt.
6 zeigt ein an einem Kraftfahrzeug gemessenes Beispiel für den Verlauf der Geschwindigkeiten an der angetriebenen Hinterachse und der nicht angetriebenen Vorderachse. Es ist eine in der Amplitude zunehmende Differenzdrehzahlschwingung zu erkennen, die eine Drehschwingung des Antriebsstrangs wiederspiegelt. Nach Öffnen der Reibungskupplung zur Einstellung von Schlupf nimmt die Amplitude der Differenzdrehzahlschwingung stark ab. Das Vorliegen der sich verstärkenden und ein Eingreifen erforderlich machenden Drehschwingung wurde durch die erfindungsgemäße Funktionalität wie vorangehend erläutert bestimmt.
Ein wichtiger Unterschied gegenüber Lösungen des Standes der Technik ist, dass nach der Erfindung nicht einfach prophylaktisch von vorneherein Schlupf an der Reibungskupplung eingestellt wird, um Drehzahlschwingungen zu vermeiden oder klein zu halten, sondern dass gezielt auf eine drohende oder sich anbahnende oder verstärkende Drehschwingung im Antriebsstrang, allgemein auf drohende bzw. sich anbahnende oder sich verstärkende ungewünschte Drehschwingungszustände des Antriebsstrangs, durch Einstellung von Schlupf eingewirkt wird, und zwar nur dann, wenn dies gemäß wenigstens einem vordefinierten Kriterium tatsächlich erforderlich ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, in einem Kraftfahrzeug-Antriebssystem, umfassend einen eine Antriebseinheit, ein Getriebe und eine Reibungskupplung zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweisenden Antriebsstrang und im Betrieb über den Antriebsstrang angetriebene Laufräder des Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung zur Vermeidung oder Minderung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang vorsieht. Es wird vorgeschlagen, dass der Schlupf an der Reibungskupplung in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung mehrerer Kriterien eingestellt wird, wobei ein erstes Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung die Möglichkeit oder Gefahr eines ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustands, anzeigt, und ein zweites Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung das tatsächliche Vorhandensein oder eine tatsächliche Anregung des ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustands, anzeigt.

Claims

Verfahren zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, in einem Kraftfahrzeug-Antriebssystem, umfassend einen eine Antriebseinheit (12), ein Getriebe (26) und eine Reibungskupplung (20) zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweisenden Antriebsstrang und im Betrieb über den Antriebsstrang angetriebene Laufräder (32, 34) des Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Einstellung von Schlupf an der Reibungskupplung (20) zur Vermeidung oder Minderung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass a) wenigstens eine Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl (V_AR – V_NR), momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung wenigstens einer Komponente (32, 34) des Antriebssystems erfasst oder bestimmt wird und auf Erfüllung wenigstens eines ersten Kriteriums untersucht wird, wobei das erste Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung die Möglichkeit oder Gefahr eines ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustands, anzeigt; dass b) im Falle der Erfüllung des ersten Kriteriums über ein vorgegebenes Zeitintervall (T_MAX) der zeitliche Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl (V_AR – V_NR), momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente (32, 34) oder/und zumindest mehrere einen interessierenden generellen zeitlichen Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines zweiten Kriteriums untersucht wird/werden, wobei das zweite Kriterium derart gewählt ist, dass dessen Erfüllung das tatsächliche Vorhandensein oder eine tatsächliche Anregung des ungewünschten Drehbewegungszustands, insbesondere Schwingungszustand, anzeigt; dass c) im Falle der Erfüllung auch des zweiten Kriteriums die Reibungskupplung (20) im Sinne der Einstellung von Schlupf oder eines größeren Schlupfes angesteuert wird, um den Drehbewegungszustand im Sinne einer Dämpfung oder Unterdrückung zu beeinflussen oder/und der Anregung des ungewünschten Drehbewegungszustands entgegenzuwirken; und dass d) nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls (T_AK-TIV_MAX) oder in Reaktion auf das Eintreten wenigstens eines Ereignisses oder Zustands oder in Reaktion auf die Erfüllung einer vordefinierten Beeinflussung-Ende-Bedingung die Reibungskupplung 120) im Sinne der Einstellung eines kleineren Schlupfes oder eines schlupflosen Betriebs angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dass auf die Durchführung des Schritts d) der Schritt a) und – im Falle der Erfüllung des ersten Kriteriums – der Schritt b) und – im Falle der Erfüllung des zweiten Kriteriums – die Schritte c) und d) wiederholt durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) in einem schlupflosen Zustand der Reibungskupplung (20), insbesondere bei vollständig eingekuppelter Reibungskupplung, durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) die Reibungskupplung (20) durch gesteuerte oder/und geregelte Betätigung im Ausrücksinne in einen schlupfenden Zustand gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) die Reibungskupplung (20) c) zuerst durch vorzugsweise gesteuerte Betätigung im Ausrücksinne auf einen noch keinen wesentlichen Schlupf an der Reibungskupplung zeigenden Zustand gebracht wird, in dem die Reibungskupplung eine Momentenübertragungsfähigkeit (Pos_{M_OFF} ) entsprechend einem momentan von der Antriebseinheit abgerufenen Sollmoment (Pos_{M_FW}) erhöht um einen Momentenoffset (DM_ANTI) aufweist, und dass dann eine Schlupfregelfunktion eingeschaltet wird, die eine vorgegebene oder vorgebbare Schlupf-Differenzdrehzahl (DN_SOLL) an der Reibungskupplung (20) einregelt und – wenn gewünscht – geregelt hält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) die Reibungskupplung (20) durch gesteuerte oder/und geregelte Betätigung im Einrücksinne in den/einen schlupflosen Zustand gebracht, insbesondere vollständig eingekuppelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kriterium einen Vergleich der erfassten oder bestimmten Größe mit einem vordefinierten Vergleichswert (DV_GRENZ) vorsieht, und dass das erste Kriterium dann erfüllt ist, wenn die erfasste oder bestimmte Größe den Vergleichswert übersteigt oder den Vergleichswert erreicht oder übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kriterium die Bestimmung einer Folge von Werten der erfassten oder bestimmten Größe vorsieht, die zeitlich aufeinander folgenden Extremwerten der erfassten oder bestimmten Größe entsprechen, und dass das zweite Kriterium zumindest dann nicht erfüllt ist, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls (T_MAX) keine Folge von Extremwerten umfassend wenigstens ein Maximum und wenigstens ein Minimum bestimmbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kriterium zumindest dann nicht erfüllt ist, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls (T_MAX) keine Folge von Extremwerten umfassend mindestens ein Maximum, ein Minimum und ein Maximum oder/und umfassend mindestens ein Minimum, ein Maximum und ein Minimum bestimmbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kriterium einen Vergleich wenigstens von zwei der Extremwerten miteinander oder/und einen Vergleich wenigstens eines der Extremwerte mit einem vordefinierten Vergleichswert (DV_SCHW_MAX) vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass ein zeitlich späteres Maximum größer oder gleich ein zeitlich früheres Maximum oder/und dass ein zeitlich späteres Minimum kleiner oder gleich ein zeitliches früheres Minimum ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass ein zeitlich späteres Maximum größer als ein zeitlich früheres Maximum oder/und dass ein zeitlich späteres Minimum kleiner als ein zeitliches früheres Minimum ist.
Verfahren nach einem der Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass ein zeitlich späteres Maximum um mindestens einen vordefinierten Vergleichswert (DV_SCHW_2) größer als ein zeitlich früheres Maximum oder/und dass ein zeitlich späteres Minimum um mindestens einen vordefinierten Vergleichswert kleiner als ein zeitliches früheres Minimum ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass zwei zeitlich aufeinander folgende Extremwerte (Maximum und Minimum bzw. Minimum und Maximum) um mindestens einen vordefinierten Vergleichswert (DV_SCHW_1) voneinander differieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung des zweiten Kriteriums voraussetzt, dass wenigstens einer der Extremwerte einen vordefinierten Vergleichswert (DV_SCHW_MAX) nicht übersteigt oder kleiner als ein vordefinierter Vergleichswert bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) eine vorgegebene oder vorgebbare Schlupf-Differenzdrehzahl (DN_SOLL) an der Reibungskupplung (20) eingestellt, insbesondere eingeregelt und – wenn gewünscht – für ein vorgegebenes Zeitintervall gehalten, vorzugsweise geregelt gehalten wird, und dass dann wenigstens eine Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung wenigstens einer Kompo nente des Antriebssystems erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines Kriteriums untersucht wird oder/und der zeitliche Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente oder/und zumindest mehrere einen interessierenden generellen zeitlichen Verlauf wenigstens einer Größe von den Größen momentane Drehzahl, momentane relative Drehzahl, momentane Drehbeschleunigung und momentane relative Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente erfasst oder bestimmt und auf Erfüllung wenigstens eines Kriteriums untersucht wird/werden, und dass die weitere Durchführung des Schritts c) von der Erfüllung oder Nichterfüllung des Kriteriums bzw. der Kriterien abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung wenigstens eines Kriteriums eine größere Schlupf-Differenzdrehzahl an der Reibungskupplung eingestellt, insbesondere eingeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung wenigstens eines Kriteriums eine kleinere Schlupf-Differenzdrehzahl an der Reibungskupplung eingestellt, insbesondere eingeregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Erfüllung oder Nichterfüllung wenigstens eines Kriteriums die Durchführung des Schritts c) beendet und zum Schritt d) übergegangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) für wenigstens eine abtriebsseitig der Antriebseinheit angeordnete Komponente, vorzugsweise für wenigstens eine abtriebsseitig der Reibungskupplung angeordnete Komponente (32, 34) die momentane Drehzahl oder momentane relative Drehzahl (V_AR – V_NR) oder momentane Drehbeschleunigung oder momentane relative Drehbeschleunigung erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) für wenigstens eine abtriebsseitig der Antriebseinheit angeordnete Komponente, vorzugsweise für wenigstens eine abtriebsseitig der Reibungskupplung angeordnete Komponente (32, 34) der zeitliche Verlauf der Drehzahl oder relativen Drehzahl (V_AR – V_NR) oder Drehbeschleunigung oder relativen Drehbeschleunigung erfasst bzw. bestimmt wird oder/und zumindest mehrere einen interessierenden generellen zeitlichen Verlauf der Drehzahl oder relativen Drehzahl oder Drehbeschleunigung oder relativen Drehbeschleunigung der wenigstens einen Komponente angebende Werte der Drehzahl bzw. relativen Drehzahl bzw. Drehbeschleunigung bzw. relativen Drehbeschleunigung erfasst bzw. bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) oder/und im Schritt b) eine Differenzdrehzahl (V_AR – V_NR) aus der Drehzahl (V_AR) eines angetriebenen Laufrads und einer Bezugsdrehzahl (V_NR), insbesondere der Drehzahl (V_NR) eines nicht angetriebenen Laufrads (100, 102) des Fahrzeugs, erfasst bzw. bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt der Überwachung der Reibungskupplung (20) auf thermische Überlastung und den Schritt der zeitweiligen Aussetzung der Durchführung zumindest der Schritte c) und d) im Falle des Erkennens einer thermischen Überlastung oder des Erkennens einer drohenden thermischen Überlastung der Reibungskupplung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Erkennens einer thermischen Überlastung oder drohenden thermischen Überlastung der Reibungskupplung die Durchführung der Schritte c) und d) für eine vordefinierte Zeitperiode ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Erkennens einer thermischen Überlastung oder drohenden thermischen Überlastung der Reibungskupplung die Durchführung der Schritte c) und d) ausgesetzt wird, bis die Reibungskupplung nicht mehr thermisch überlastet ist bzw. die thermische Überlastung nicht mehr droht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Reibungskupplung auf thermische Überlastung oder drohende thermische Überlastung die Erfassung einer der Reibungskupplung zugeordneten Temperatur umfasst.
Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, der eine Antriebseinheit (12), ein Getriebe (26) und eine Reibungskupplung (20) zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe aufweist, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit (36), die dafür ausgelegt oder/und programmiert ist, zur Beeinflussung und ggf. Beherrschung von Drehbewegungszuständen, insbesondere Schwingungszuständen, des Antriebsstrangs die Reibungskupplung (20) unter Vermittlung einer der Reibungskupplung zugeordneten Aktuatoranordnung (40) gemäß dem Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zu betreiben.
Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang und einer Steuereinheit (36) gemäß Anspruch 27.