DE112010002726B4

DE112010002726B4 - Antriebsstrang und Verfahren zur Betätigung eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE112010002726B4
Application number: DE112010002726.9T
Authority: DE
Inventors: Michael Reuschel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: US20120160046A1; DE102010021721A1; US8584545B2; DE112010002726A5; WO2010149126A1; KR20120107842A; KR101753418B1

Abstract

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit mit einer Antriebswelle und einem Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Mehrzahl von Gängen, von denen zumindest einer als Anfahrgang für das Kraftfahrzeug verwendet wird, sowie einer automatisiert betätigten, zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle angeordneten Reibungskupplung, wobei vor dem Anfahren bei eingelegtem Anfahrgang ein im Getriebe vorhandenes Verdrehspiel durch ein Anlegen eines geringen, an der Reibungskupplung eingestellten Kompensationsmoments an die Getriebeeingangswelle ausgeglichen wird, wobei das Kompensationsmoment während Zug-/Schubphasen des Antriebsstrangs gelernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Zug-/Schubphase die Drehzahl der Getriebeeingangswelle ermittelt und zum Erlernen des Kompensationsmoments ausgewertet wird, oder dass während einer Zug-/Schubphase bei vollständig geschlossener Reibungskupplung die Drehzahl der Antriebswelle ermittelt und zum Erlernen des Kompensationsmoments ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betätigung.
Die DE 100 65 589 A1 offenbart eine Anfahrsteuervorrichtung zum Steuern eines Anfahrens eines Kraftfahrzeugs.
Die GB 2 448 671 A offenbart ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Hybridfahrzeugs bezüglich eines Antriebsstrangschlags.
Gattungsgemäße Antriebsstränge in Kraftfahrzeugen sind seit langem bekannt. Hierbei wird eine Antriebswelle wie Kurbelwelle einer Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine mittels einer automatisierten Reibungskupplung mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt. Das Getriebe kann beispielsweise ein manuell oder automatisiert betätigtes Schaltgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen, bei dem jeweils eine Getriebeeingangswelle mittels einer Reibungskupplung mit der Antriebswelle gekoppelt wird, oder ein kontinuierlich verstellbares Umschlingungsmittelgetriebe sein. Abhängig von der Fahrsituation wird das über die Reibungskupplung übertragene Kupplungsmoment automatisiert gesteuert. Beim Anfahren des Kraftfahrzeugs wird hierzu eine Anfahrroutine gewählt, die das Kraftfahrzeug abhängig vom über ein Lastpedal eingestellten Fahrerwunschmoment beschleunigt. Wird lediglich die Bremse des Kraftfahrzeugs gelöst, beginnt das Kraftfahrzeug zu kriechen.
Betriebsbedingt und insbesondere mit zunehmendem Verschleiß treten in dem Getriebe Verdrehspiele auf, die ein Verdrehen der Getriebeeingangswelle ermöglichen, ohne dass bereits Moment beispielsweise über die Zahnradpaarung des Anfahrgangs auf die Getriebeausgangswelle auf die Räder eintritt. Die Steuerung der Reibungskupplung, beispielsweise eine Anfahr- beziehungsweise Kriechroutine, stellt dabei ohne Berücksichtigung dieses Verdrehspiels an der Reibungskupplung ein Anfahrmoment ein, das zu einer raschen Beschleunigung der Getriebeeingangswelle führt, wodurch die durch das Verdrehspiel bedingten Leerwege ein hartes Anschlagen von Getriebeteilen bei Aufbrauch des Verdrehspiels verursachen und ein lästiges und komfortbeeinträchtigendes Störgeräusch wahrnehmbar ist. Dieses Störgeräusch tritt insbesondere verstärkt auf, wenn das Kraftfahrzeug vor dem letzten Anhalten im Schubbetrieb gestoppt wurde.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Antriebsstrang sowie ein Verfahren zu dessen Betätigung oder Ansteuerung vorzuschlagen, bei dem derartige Geräusche eliminiert oder zumindest vermindert werden. Des Weiteren soll eine Verbesserung keine Änderungen im Design des Antriebsstrangs erfordern. Weiterhin soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die unter Vermeidung von zusätzlichen Bauteilen keinen eigentlichen oder wesentlichen Eingriff in die Steuerung der Antriebseinheit erfordert.
Die Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang sowie ein Verfahren zu dessen Betätigung oder Ansteuerung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit mit einer Antriebswelle und einem Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Mehrzahl von Gängen, von denen zumindest einer als Anfahrgang für das Kraftfahrzeug verwendet wird, sowie einer automatisiert betätigten, zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle angeordneten Reibungskupplung gelöst, wobei vor dem Anfahren bei eingelegtem Anfahrgang ein im Getriebe vorhandenes Verdrehspiel durch ein Anlegen eines geringen, an der Reibungskupplung eingestellten Kompensationsmoments an die Getriebeeingangswelle ausgeglichen wird. Auf diese Weise wird das Verdrehspiel langsam aufgehoben, so dass das unerwünschte Störgeräusch unterbleibt. Dabei wird das Kompensationsmoment so begrenzt, dass kein unerwünschtes Anfahren des Kraftfahrzeugs erfolgt. Hierzu wird das Kompensationsmoment kleiner als ein für die Bewegung des Kraftfahrzeugs erforderliches Anfahrmoment beispielsweise unter Auswertung nachfolgender Zusammenhänge eingestellt: ${\dot{ω}}_{A b t r i e b} = \frac{M_{A b t r i e b}}{J_{T S}}$
$M_{A b t r i e b} = M_{K u p p l u n g} * i_{g e s} * η$
$φ_{A b t r i e b} = \iint ω_{A b t r i e b}$
Die Winkelbeschleunigung ω̇_Abtrieb der Getriebeausgangswelle wird dabei aus dem Quotienten des Abtriebsmoments M_Abtrieb und dem Trägheitsmoment J_TS des Getriebes gebildet. Dieses umfasst die an dem Anfahrgang beteiligten Getriebeteile, beispielsweise die Getriebeeingangswelle, die Zahnradpaarung, Getriebeausgangswelle und Seitenwelle des Antriebs. Das Abtriebsmoment M_Abtrieb ist weiterhin abhängig vom Kupplungsmoment M_Kupplung, von der Gesamtübersetzung i_ges im Anfahrgang und dem Getriebewirkungsgrad η. Durch eine zweifache Integration kann dann ein Verdrehwinkel φ_Abtrieb bzw. ein entsprechendes zu kompensierenden Verdrehspiel berechnet werden. Aus diesen Zusammenhängen kann ein ausreichend geringes Kompensationsmoment bzw. dessen Verlauf abgeleitet werden, das über das Verdrehspiel integriert wird, vor dem Anfahren an der Reibungskupplung eingestellt wird und einen Ausgleich des Leerwegs des Getriebes ohne ein geräuschverursachendes Anschlagen bewirkt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Kompensationsmoment abhängig von der Zeit oder einem ermittelten Drehwinkel des Versdrehspiels in Form einer ansteigenden Rampe auf ein Zielmoment vorzugeben. Hierbei kann die Höhe des Zielmoments abhängig vom Drehwinkel des Verdrehspiels vorgegeben werden. Anschließend kann das Zielmoment beispielsweise wieder rampenförmig auf einen kleineren Wert oder Null abgesenkt werden. Alternativ kann das Kompensationsmoment als Momentimpuls in einer vorgegebenen Höhe und Dauer vorgegeben werden, dessen Integralfläche die Verdrehung der Getriebeeingangswelle bewirkt.
Der Verdrehwinkel kann dabei als empirische Größe der Berechnung des Kompensationsmoments vorgegeben werden. Erfindungsgemäß wird der Drehwinkel des Verdrehspiels genauer erfasst indem das für den Ausgleich des Verdrehspiels notwendige Kompensationsmoment im Betrieb aktuell angepasst wird, indem das Verdrehspiel laufend gelernt wird. Hierzu erfolgt während Zug-/Schubphasen eine Bestimmung des Verdrehwinkels indem die Drehzahl der Getriebeeingangswelle ausgewertet wird. Die Drehzahl kann dabei über einen Getriebeeingangswellensensor oder unter Auswertung der Übersetzung des eingelegten Gangs aus den Raddrehzahlen ermittelt werden. Alternativ oder beispielsweise aus Redundanzgründen oder wegen einer höheren Genauigkeit wird erfindungsgemäß bei vollständig geschlossener Reibungskupplung, also ohne Schlupf, die Drehzahl der Antriebswelle der Antriebseinheit herangezogen. Durch einen Vergleich der Drehzahlen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle kann beispielsweise durch eine Drehzahlveränderung, beispielsweise eine Drehzahlanhebung, die auf einen während des Umschaltens von Zug auf Schub mit Verdrehspiel bedingten Momenteneinbruch zurückzuführen ist, die Höhe des Verdrehspiels zumindest in der erforderlichen Genauigkeit ermittelt werden. Es versteht sich, dass eine derartige Ermittlung des Verdrehspiels auch in Schub-/Zugphasen des Antriebsstrangs anwendbar ist.
In einem Schaltgetriebe, insbesondere in einem Doppelkupplungsgetriebe können mehrere Anfahrgänge vorgesehen sein. Es hat sich infolge der unterschiedlichen Übersetzzungen als vorteilhaft erwiesen, das Kompensationsmoment abhängig von dem verwendeten Anfahrgang auszulegen.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Kompensationsmoment bevorzugt dann anzulegen, wenn sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet und eine Bremse des Kraftfahrzeugs betätigt ist.

Claims

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit mit einer Antriebswelle und einem Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Mehrzahl von Gängen, von denen zumindest einer als Anfahrgang für das Kraftfahrzeug verwendet wird, sowie einer automatisiert betätigten, zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle angeordneten Reibungskupplung, wobei vor dem Anfahren bei eingelegtem Anfahrgang ein im Getriebe vorhandenes Verdrehspiel durch ein Anlegen eines geringen, an der Reibungskupplung eingestellten Kompensationsmoments an die Getriebeeingangswelle ausgeglichen wird, wobei das Kompensationsmoment während Zug-/Schubphasen des Antriebsstrangs gelernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Zug-/Schubphase die Drehzahl der Getriebeeingangswelle ermittelt und zum Erlernen des Kompensationsmoments ausgewertet wird, oder dass während einer Zug-/Schubphase bei vollständig geschlossener Reibungskupplung die Drehzahl der Antriebswelle ermittelt und zum Erlernen des Kompensationsmoments ausgewertet wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das für den Ausgleich des Verdrehspiels notwendige Kompensationsmoment im Betrieb des Antriebsstrangs gelernt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gelernte Kompensationsmoment laufend aktualisiert wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehspiel durch Vergleich einer der Drehzahlen mit der Drehzahl einer Getriebeausgangswelle ermittelt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem ermittelten Verdrehspiel ein entsprechendes Kompensationsmoment zugeordnet wird.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anfahrgänge verwendbar sind und das Kompensationsmoment abhängig von dem verwendeten Anfahrgang angelegt wird.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehspiel ausgeglichen wird, wenn sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet und eine Bremse des Kraftfahrzeugs betätigt ist.
Verfahren zur Betätigung eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 7.