DE19538784B4

DE19538784B4 - Steuerverfahren für ein Drehmomentübertragungssystem

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Publication number: DE19538784B4
Application number: DE19538784A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Fischer; Jochen Stinus
Original assignee: LuK GS Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1994-10-29
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: US5725456A; JPH08210373A; DE19538784A1; GB9521745D0; FR2726232A1; GB2294519B; FR2726232B1; JP4138033B2; GB2294519A; BR9505009A

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems bestehend aus einem Getriebe (4) und einer zwischen diesem und einem Motor (2) angeordneten Kupplung (3), bei welchem Drehungleichförmigkeiten des Motors (2) mittels eines in der Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehenen Torsionsschwingungsdämpfers und gezieltem Einsetzen von Schlupf an der Kupplung (3) vermindert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer seine die Drehungleichförmigkeiten vermindernden Eigenschaften lediglich über einen ersten Teilbereich (40) der nutzbaren Motordrehzahl entfaltet und Schlupf zur Minderung der Drehungleichförmigkeiten lediglich für diesen Teilbereich (40) der nutzbaren Motordrehzahl eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems bestehend aus einem Getriebe und einer zwischen diesem und einem Motor angeordneten Kupplung, bei welchem Drehungleichförmigkeiten des Motors mittels eines in der Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehenen Torsionsschwingungsdämpfers und gezieltem Einsetzen von Schlupf an der Kupplung vermindert werden.
Aus der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, dass Brennkraftmaschinen aufgrund ihrer Arbeitsweise in zyklischen Wiederholungen Ungleichförmigkeiten in der Drehmomentabgabe bzw. Torsionsschwingungen erzeugen. Diese Ungleichförmigkeiten in der Drehmomentabgabe werden z. B. an den Triebstrang eines Fahrzeuges übertragen.
Die Ungleichförmigkeiten in der Drehmomentabgabe bzw. die Torsionsschwingungen, welche einer gleichförmigen rotatorischen Bewegung der Ausgangswelle einer Brennkraftmaschine überlagert sind und an den Triebstrang eines Kraftfahrzeuges übertragen werden, können im nutzbaren Drehzahlbereich des Motors bzw. der Brennkraftmaschine Schwingungsresonanzen des Triebstranges hervorrufen und/oder verstärken, so dass eine Beeinträchtigung des Komforts durch z. B. Geräusche erfolgt. Dieses Resonanzverhalten zeigt sich bei Kraftfahrzeugen ohne Torsionsschwingungsdämpfer sehr deutlich, wenn die Drehzahlschwankung als Differenz zwischen der mittleren Getriebedrehzahl und der Getriebedrehzahl jeweils an der Getriebeeingangswelle beobachtet wird.
Zur Torsionsschwingungsdämpfung nach dem Stand der Technik werden Torsionsschwingungsdämpfer eingesetzt, welche Federsysteme mit ein- oder mehrstufiger Federcharakteristik und/oder Reibungsdämpfungssysteme mit konstantem, variablem oder abgestuftem Reibungsverhalten beinhalten. Zum Stand der Technik gehören ebenfalls Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Hauptdämpfer- und einem Vordämpfer, von welchen wenigstens einer, mehrstufig sein kann.

Torsionsschwingungdämpfer der vorerwähnten Art sind z. B. durch die US-Patente US 4,698,045 A , US 4,693,354 A , US 4,679,679 A bekannt geworden.

Weiterhin ist durch die DE 3438594 A1 bekannt, dass Schlupf zur Torsionschwingungsdämpfung derart eingesetzt wird, dass bei Torsionsschwingungsresonanzen des schlupfenden Systems der Schlupf resonanzartig erhöht wird.

Derartige Systeme mit dem Einsatz von Schlupf zur Torsionsschwingungsdämpfung sind nach dem Stand der Technik mit einer starren Kupplungsscheibe ausgestattet, die keinen Torsionsschwingungsdämpfer enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst universell einsetzbares Steuerverfahren zu schaffen, welches die Dämpfung von Torsionsschwingungen in einem Antriebssystem durch gezielte Ansteuerung der Kupplung gewährleistet und gleichzeitig einen möglichst geringen Teileumfang in Bezug auf den Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers gewährleistet, d. h. dass der Torsionsschwingungsdämpfer möglichst einfach gestaltet wird, um zusätzlich zu einem reduzierten Teileumfang eine kostengünstige Lösung der Torsionsschwingungsdämpfung zu erzielen. Dementsprechend soll das erfindungsgemäße Steuerverfahren für Drehmomentübertragungssysteme in Verbindung mit einfach aufgebauten Torsionsschwingungsdämpfern einen Kostenvorteil gegenüber einem aufwendig ausgestalteten Torsionsschwingungsdämpfer gewährleisten. Gleichzeitig soll zur Dämpfung oder Isolation von Torsionsschwingungen mittels Schlupf der Schlupf derart angesteuert werden, dass ein verbrauchsgünstiges und verschleiß reduzierendes Verfahren eingesetzt wird.

Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass im Zusammenwirken mit einem einfach aufgebauten Torsionsschwingungsdämpfer mit einfachen Feder-Dämpfer-Charakteristik ein Steuerverfahren zur Steuerung eines Drehmomentübertragungssystems benutzt wird, wobei der Schlupf zwischen zwei Bauteilen des Drehmomentübertragungssystems als Funktion von charakteristischen Kenngrößen gezielt gesteuert wird, um Torsionsschwingungen zu dämpfen oder zu isolieren. Die Isolation oder Dämpfung von Torsionsschwingungen im Bereich von Torsionsschwingungsresonanzen wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch den gezielten Einsatz oder die gezielte Verhinderung von Schlupf erreicht. Durch die gezielte Verhinderung von Schlupf wird in Bereichen mit resonanten Torsionsschwingungen im schlupfendem System eine weitere Erhöhung des Schlupfes zur Torsionsschwingungsdämpfung verhindert, was sich auf Verbrauch und Verschleiß positiv auswirkt.

Die Steuerung des Schlupfes zwischen Bauteilen eines Drehmomentübertragungssystems, wie Reibungskupplung, erfolgt derart, dass der nutzbare Drehzahlbereich der Motordrehzahl in mindestens zwei Teilabschnitte aufgeteilt wird und in mindestens einem dieser Teilabschnitte ein gezielt gewählter oder berechneter Schlupf eingestellt wird und in mindestens einem anderen Teilbereich der Schlupf gezielt ausgeschaltet bzw. unterdrückt oder gezielt reduziert wird, um Torsionsschwingungen gezielt zu dämpfen.

Die Charakteristik der Getriebedrehzahl bzw. die Drehzahlschwankung als Differenzdrehzahl zwischen der Motordrehzahl und der Getriebedrehzahl als Funktion der Motordrehzahl weist im Triebstrang eines Kraftfahrzeuges in der Regel Resonanzmaxima der Torsionsschwingungen auf, die mit Hilfe von Torsionsschwingungsdämpfern unterdrückt bzw. reduziert werden.

Zum Stand der Technik gehört das Verfahren zur Schwingungsdämpfung, welches mit Hilfe von Torsionsschwingungsdämpfern mit ein- oder mehrstufigen Federcharakteristiken und mit einfachen einstufigen oder variablen oder mehrstufigen Reibungsverhalten die Lage des Resonanzmaximums in einen Drehzahlbereich verschiebt, die bezüglich des Drehzahlbereiches des Hauptfahrbereiches und in Bezug auf die Übertragung der Schwingungen unkritisch ist, da dieser Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegt und somit eine Schwingungsdämpfung mit Hilfe des Torsionsschwingungsdämpfers erzielt wird.

Bei einer anderen möglichen Auslegung des Torsionsschwingungsdämpfers von Drehmomentübertragungssystemen wird die Resonanzüberhöhung durch den gezielten Einsatz von Torsionsschwingungsdämpfern mit ein- oder mehrstufigen Federcharakteristiken und mit variablem, konstantem oder mehrstufigem Reibungsverhalten nicht vollständig in den Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl verschoben und eine in der Amplitude reduzierte Schwingungsresonanz resultiert aufgrund der Dämpfung.

Der Einsatz von gezielter erhöhter zusätzlicher Reibungsdämpfung führt im Bereich der Resonanz zu einer Absenkung der Amplitude der Drehzahlschwankung. In einem Drehzahlbereich mit Drehzahlen größer als der Resonanzdrehzahl führt die Reibungsdämpfung zu einer Erhöhung der Drehzahlschwankung.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für Drehmomentübertragungssysteme mit einem Drehmomentübertragungssystem im Triebstrang eines Kraftfahrzeuges, welches aufgrund der mechanischen Eigenschaften des gesamten Triebstranges des Fahrzeuges eine spezielle Charakteristik in Bezug auf Torsionsschwingungen aufweist, wobei die mechanischen Eigenschaften und die Schwingungscharakteristiken des Triebstranges im Betrieb mit eingerückter, nicht schlupfender Kupplung sich von den mechanischen Eigenschaften und den Schwingungscharakteristiken des Triebstranges bei schlupfendem Betrieb unterscheiden.

Die charakteristischen Schwingungseigenschaften des Triebstranges bei schlupfendem Betrieb weisen in der Regel unterschiedliche Resonanzdrehzahlen im Vergleich zu den Resonanzdrehzahlen des mechanischen Systems des Triebstranges bei nicht schlupfendem Betrieb auf.

Durch den erfindungsgemäßen, gesteuerten Einsatz von Schlupf in definierten Teilbereichen des Hauptfahrbereiches bzw. durch die gesteuerte Abwesenheit von Schlupf in definierten Teilbereichen des Hauptfahrbereiches im Betrieb des Drehmomentübertragungssystems kann das Auftreten von Schwingungsresonanzen im gesamten Motordrehzahlbereich derart berücksichtigt werden, dass bei einem im Betrieb nicht schlupfendem Drehmomentübertragungssystem die Resonanzüberhöhung der Drehzahlschwankung in einem Drehzahlbereich dadurch unterdrückt bzw. gedämpft wird, dass Schlupf gezielt eingestellt wird und die bei einem im Betrieb schlupfenden Drehmomentübertragungssystem vorhandene Resonanz bei einer anderen Drehzahl dadurch unterdrückt bzw. gedämpft wird, dass bei einer Drehzahl, die geringer oder höher ist als die Resonanzdrehzahl des schlupfenden Systems, der Schlupf verhindert und somit ein quasi nicht schlupfendes System eingestellt wird. Als quasi nicht schlupfendes System kann z. B. ein System angesehen werden, bei welchem der Einsatz von Schlupf zur Torsionsschwingungsdämpfung verhindert wird, ein kurzfristiges Rutschen bei erhöhten, kurzzeitigen Momentspitzen jedoch möglich ist.

Je nach Anwendungsfall und mechanischen Verhältnissen im jeweiligen Triebstrang der unterschiedlichen Fahrzeuge kann die Resonanzdrehzahl des nicht schlupfenden Systems geringer, gleich oder größer sein als die Resonanzdrehzahl des schlupfenden Systems. Zur Schwingungsdämpfung wird nach dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren eine Torsionsschwingungsdämpfung dadurch erzielt, dass das System gezielt zwischen einem schlupfenden und einem nicht schlupfenden Zustand unterscheidet und die Steuerung derart ausgestaltet ist, dass im Falle einer Schwingungsresonanz des jeweiligen schlupfenden oder nicht schlupfenden Zustandes in den jeweils anderen oder einen jeweils anderen Zustand umgeschaltet wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabe ist dadurch gelöst, dass bei Drehmomentübertragungssystemen, ein Torsionsschwingungsdämpfer Drehmomentungleichförmigkeiten zumindest über einen Teilbereich des nominalen Motormomentes isoliert und Torsionsschwingungen durch das gezielte Einsetzen oder Verhindern von Schlupf gedämpft werden, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer seine die Drehungleichförmigkeiten vermindernden Eigenschaften lediglich über einen ersten Teilbereich der nutzbaren Motordrehzahl entfaltet und Schlupf zur Minderung der Drehungleichförmigkeiten lediglich für diesen Teilbereich der nutzbaren Motordrehzahl eingesetzt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, dass ein Drehmomentübertragungssystem realisiert wird mit einer eine Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer aufweisenden Kupplung, wobei bei vorliegen eines Drehzahlbereiches, in welchem das System ohne vorhandenen Schlupf im Triebstrang eine Torsionsschwingungsresonanz aufweist, Schlupf zur Torsionsschwingungsdämpfung eingestellt wird und bei Vorliegen eines Drehzahlbereiches, in welchem das schlupfende System eine Schwingungsresonanz aufweist, der Schlupf zur besseren Torsionsschwingungsdämpfung im wesentlichen verhindert wird und somit eine im wesentlichen schlupffreie Drehmomentübertragung durch die Kupplung erfolgt.

Vorteilhaft kann es sich bei einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren auszeichnen, dass der Schlupf in Abhängigkeit von charakteristischen Drehzahlen bzw. Kenngrößen oder in Abhängigkeit von dem Durchschreiten der Drehzahl durch spezifische Grenzwerte eingestellt oder verhindert oder verändert wird, um eine in den jeweiligen Teilbereichen bevorzugte Torsionsschwingungsdämpfung zu erzielen.

Es kann für das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems zweckmäßig sein, wenn der nutzbare Drehzahlbereich des Motors in zwei Drehzahlbereiche aufgeteilt wird und in einem dieser beiden Drehzahlbereiche Schlupf zur Torsionsschwingungsdämpfung eingesetzt wird und in einem anderen der beiden Drehzahlbereiche eine Torsionsschwingungsdämpfung gezielt ohne Schlupf realisiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise dadurch realisiert werden, dass der Torsionsschwingungsdämpfer ohne zusätzliche Reibungsdämpfung ausgebildet ist oder eine geringe Reibungsdämpfung im Torsionsschwingungsdämpfer vorhanden ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn der Torsionsschwingungsdämpfer einen Dämpfer beinhaltet, dessen maximales Verdrehmoment geringer ist als das Nominalmoment der Brennkraftmaschine.

Zweckmäßig kann es ebenso sein, dass der Torsionsschwingungsdämpfer als Dämpfer ausgebildet ist, dessen maximales Verdrehmoment geringer ist als das Nominalmoment der Brennkraftmaschine.

Zweckmäßig kann eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sein, wenn der Torsionsschwingungsdämpfer eine drehelastische Schwingungsdämpfungseinrichtung beinhaltet, welche eine einstufige Federcharakteristik aufweist.

Vorteilhaft kann es bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sein, wenn der Torsionsschwingungsdämpfer eine mehrstufige Federcharakteristik aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Torsionsschwingungsdämpfer eine Dämpfungseinrichtung mit zumindest einem Federpaar beinhalten, welches in Zug- und/oder Schubrichtung komprimiert wird.

Gemäß einer Weiterbildung des erfinderischen Gedankens kann bei Betrieb des Drehmomentübertragungssystems mit Schlupf eine dabei auftretende Schwingungsresonanz durch Verringerung oder Unterbindung des Schlupfes gedämpft werden und bei einem Betrieb ohne Schlupf des Drehmomentübertragungssystems eine auftretende Schwingungsresonanz durch die Einstellung eines definierten Schlupfes gedämpft werden.

Vorteilhaft kann eine Ausgestaltung der Erfindung sein, wenn ein Steuer- oder Überwachungssystem – aufgrund von Messsignalen und/oder Systemeingangsgrößen – zwischen zumindest einem Bereich mit Schlupfbetrieb und zumindest einem Bereich ohne Schlupfbetrieb unterscheiden kann und in Abhängigkeit von Messsignale und/oder Systemeingangsgrößen in den einzelnen Bereichen der Schlupf gezielt angesteuert werden kann.

Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn der in zumindest einem Teilbereich einzustellende Schlupf zur Erzeugung der Schwingungsisolation einen parameterabhängigen Grenzwert von 10 min^–1 bis 200 min^–1 nicht überschreitet.

Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn der in zumindest einem Teilbereich einzustellende Schlupf zur Erzeugung der Schwingungsisolation einen Grenzwert von 10 min^–1 bis 200 min^–1 nicht überschreitet.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der einzustellende Schlupf in einem Bereich von 20 min^–1 bis 150 min^–1, vorzugsweise in einem Bereich von 20 min^–1 bis 100 min^–1 liegt.

Zweckmäßig ist es, wenn der Schlupf zum Zwecke der Schwingungsisolation nur in einem begrenzten Drehzahlbereich eingesetzt wird.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Schlupf in den Drehzahlbereichen, in welchen Schlupf zur Isolation von Torsionsschwingungen eingesetzt wird, der Schlupf als Funktion der Motordrehzahl und/oder des Motormoments und/oder der Temperatur und/oder der Drosselklappenstellung und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappenwinkels und/oder des Ansaugdrucks und/oder von Pedalstellungen gesteuert wird.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der zur Schwingungsisolation eingesetzte Schlupf in dem Drehzahlbereich, in welchem Schlupf eingesetzt wird als Funktion der Motordrehzahl ein lokales Maximum aufweist und der Schlupf in Richtung auf zumindest einem Randbereich des Drehzahlbereiches kontinuierlich abnimmt.

Vorteilhaft kann es nach dem erfinderischen Gedanken ebenfalls sein, wenn ein Verfahren zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems realisiert wird, bei welchem ein Torsionsschwingungsdämpfer Drehmomentungleichförmigkeiten isoliert und/oder dämpft und Torsionsschwingungen durch das gezielte Einsetzen oder Verhindern von Schlupf isoliert und/oder gedämpft werden, wobei der nutzbare Drehzahlbereich der Motordrehzahl in Abhängigkeit von Kenngrößen in zumindest zwei Teilbereiche aufgeteilt wird und davon mindestens ein Teilbereich ausgewählt wird, in welchem Schlupf zur Torsionsschwingungsdämpfung eingesetzt wird und mindestens ein weiterer Teilbereich ausgewählt wird, in welchem zur Torsionsschwingungsdämpfung der Schlupf nicht eingesetzt wird oder gezielt verhindert wird und der Torsionsschwingungsdämpfer mit seinen schwingungsisolierenden und/oder schwingungsdämpfenden Eigenschaften und/oder mit seiner Auslegung auf einen Teilastbereich des nominalen Motormomentes auf einen gezielten Einsatz und/oder eine gezielte Abwesenheit von Schlupf optimiert ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles aus der Fahrzeugtechnik näher erläutert. Es zeigen:
1: Eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges mit einem Drehmomentübertragungssystem,
2: ein Signaldiagramm, wobei die Drehzahlschwankung als Drehzahldifferenz zwischen der mittleren Getriebedrehzahl und der Getriebedrehzahl als Funktion der Motordrehzahl aufgetragen ist, wobei vier Anwendungsfälle gezeigt sind.
1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine 2. Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Getriebe 4 ist eine Kupplung 3, wie Reibungskupplung, angeordnet.
Die Kupplung 3 ist im Kraft- bzw. Drehmomentfluss zwischen dem Motor 2 und dem nachgeschalteten Getriebe 4 derart angeordnet, dass das zu übertragende Drehmoment von der Kupplung 3 gesteuert übertragen werden kann. Gleichzeitig können auch Drehmomentungleichförmigkeiten oder Torsionsschwingungen an den Triebstrang übertragen werden.
Zur Dämpfung von Torsionsschwingungen kann ein Torsionsschwingungsdämpfer in der Kupplungsscheibe angeordnet sein, der eine ein- oder mehrstufige Federcharakteristik aufweist und/oder mit Reibungsdämpfungselementen versehen sein kann. Die Reibungskupplung kann eine selbsteinstellende Kupplung sein.
Das Getriebe 4 ist über eine Antriebswelle 5 mit einer Antriebsachse 6 des Fahrzeuges 1 verbunden. Bei der Reibungskupplung 3 wird zwischen einer der Brennkraftmaschine 2 benachbarten Antriebsseite 7 und einer der dem Getriebe 4 zugewandten Abtriebsseite 8 unterschieden.
An ein die drehmomentübertragenen Teile der Kupplung gezielt ein- oder ausrückendes Element kann eine Hydraulikleitung 9 angeschlossen sein, die einen Nehmerzylinder 10 aufweist. Die Hydraulikleitung 9 ist über einen Geberzylinder 11 mit dem Elektromotor 12 verbunden, wobei der Elektromotor 12 und der Geberzylinder 11 in einem Gehäuse zu einem Stellglied 13 zusammengefasst sind. In dem selben Gehäuse ist unmittelbar am Geberzylinder 11 ein Kupplungswegsensor 14 angeordnet. Darüber hinaus kann innerhalb des Stellgliedgehäuses ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Steuergerät auf einer Leiterplatte angeordnet sein.
Das Steuergerät ist mit einem unmittelbar an Verbrennungsmotor angeordneten Drosselklappensensor 15, einem Motordrehzahlsensor 16 und einem an der Antriebsachse 6 angeordneten Tachosensor 17 verbunden. Darüber hinaus weist das Fahrzeug 1 einen Schalthebel 18 auf, der über ein Schaltgestänge auf das Getriebe 4 wirkt. Am Schalthebel 18 ist ein Schaltwegsensor 19 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Steuergerät in Signalverbindung steht. Das Steuergerät gibt dem Elektromotor 12 zur Kupplungsbetätigung eine Stellgröße in Abhängigkeit der Messwerte oder Signale der angeschlossenen Sensorik (14, 15, 16, 17, 19) vor. Hierzu ist in dem Steuergerät ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implimentiert.
Der Elektromotor 12 wirkt in Abhängigkeit von der Vorgabe des Steuergerätes über die Hydraulik (9, 10, 11) auf die selbsteinstellende Kupplung 3. Die Funktion dieser Kupplung 3 ist in den Offenbarungsschriften DE 42 39 291 A1 , DE 43 06 505 A1 , DE 42 39 289 A1 Und DE 43 22 677 A1 bereits eingehend beschrieben. Der Inhalt dieser Schriften wird hiermit ausdrücklich als zum Umfang der Offenbarung der Erfindung gehörig ausgewiesen.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft dadurch gebildet sein, dass die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems über eine mechanische Betätigungsvorrichtung auf die Kupplung einwirkt und diese zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position bewegen kann, um die Funktion der Drehmomentübertragung und Dämpfung von Torsionsschwingungen zu gewährleisten.
Bei einem mechanischen Betätigungssystem kann es sich um ein von einem Stellmotor angetriebenes und positionierbares Gestänge handeln, das mit einer Ausrückgabel verbunden ist und eine Bewegung der Ausrückgabel steuert. Die Ausrückgabel ist mit einem Ausrücklager der Kupplung 3 verbunden und die Kupplung kann durch die gezielte Bewegung des Ausrücklagers gezielt ein- oder ausgerückt werden.
Als Drehmomentübertragungssystem kann ebenso eine Anfahrkupplung eines automatischen Getriebes, wie z. B. eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes gezielt angesteuert werden.
Zur Schwingungsdämpfung von Torsionsschwingungen besteht die Möglichkeit eines gezielten Einsatzes von Schlupf im Drehmomentübertragungssystem.
In diesem Fall kann grundsätzlich zwischen zwei unterschiedlichen mechanischen Systemen bzw. Modellen unterschieden werden, da der Triebstrang bei schlupfendem Betrieb des Drehmomentübertragungssystems andere mechanische Eigenschaften aufweist als der gleiche Triebstrang bei nicht schlupfendem Betrieb des Drehmomentübertragungssystems, d. h. dass sich z. B. die Resonanzfrequenzen dieser beiden Systeme unterscheiden. Dieser Sachverhalt wird in 2 dargestellt bzw. verdeutlicht.
In 2 ist die Charakteristik der Drehzahlschwankung als Funktion der Motordrehzahl aufgetragen. Die Kurve 31, welche durch nicht ausgefüllte Quadrate dargestellt ist, stellt die Drehzahlschwankung eines Drehmomentübertragungssystems der herkömmlichen Art als Funktion der Motordrehzahl dar, wobei kein oder kein optimierter Torsionsschwingungsdämpfer verwendet wird und das System ohne Schlupf arbeitet. Man erkennt bei niedrigen Drehzahlen ein Resonanzmaximum bei ca. 800 bis 1200 Umdrehungen pro Minute mit einer Resonanzbreite A. Zu höheren Drehzahlen hin nimmt die Drehzahlschwankung deutlich ab.
Um einen solchen Verlauf 31 der Drehzahlschwankung als Funktion der Motordrehzahl zu optimieren, wird nach dem Stand der Technik ein optimierter Torsionsschwingungsdämpfer eingesetzt. Ein solcher optimierter Dämpfer in einem Drehmomentübertragungssystem verursacht die Reduzierung der Resonanzamplitude und/oder eine Verschiebung der Resonanzfrequenz, wie es die Linie 32 in 2 zeigt. Die Benutzung eines optimierten Dämpfers mit unterschiedlichen, mehrstufigen Federcharakteristiken und mit einer optimierten Reibungsdämpfung, die ein- oder mehrstufig sein kann, führt dazu, dass das Resonanzmaximum bei Drehzahlen um ca. 800 bis 1200 Umdrehungen pro Minute reduziert wird. Die Nutzung dieses optimierten Dämpfers führt dazu, dass die Drehzahlschwankung im Drehzahlbereich oberhalb ca. 1400 Umdrehungen pro Minute im Vergleich zu dem System ohne optimierten Dämpfer und ohne Schlupf deutlich erhöht wird.
Benutzt man dahingegen einen einfachen Torsionsschwingungsdämpfer ohne zusätzliche Reibungsdämpfungseinrichtung und einer einfachen Federcharakteristik und setzt gezielt Schlupf zur Schwingungsdämpfung ein, wird eine Drehzahlschwankung als Funktion der Motordrehzahl nach der Kurve 33 im Antriebsstrang beobachtet.
Bei niedrigen Drehzahlen bis ca. 1500 Umdrehungen pro Minute wird eine deutliche Reduzierung der Drehzahlschwankung erreicht. Bei einer Drehzahl von ca. 1500 Umdrehungen entsteht bzw. beobachtet man eine Resonanzlinie des schlupfenden Systems, die aufgrund der unterschiedlichen Charakteristik des Antriebstranges im schlupfenden Falle bei einer deutlich höheren Drehzahl des Motors auftreten kann als die Resonanzdrehzahl des im wesentlichen geschlossenen, nicht schlupfenden Systems. Diese Resonanz bei höheren Drehzahlen kann dann auftreten, wenn der Schlupf des Drehmomentübertragungssystems nicht zu groß ist und trotz des Schlupfes ein Drehmoment übertragen wird. Die Drehzahlschwankung für Motordrehzahlen größer als die Resonanzdrehzahl bzw. außerhalb des Resonanzbereiches B ist deutlich geringer als bei einem nicht schlupfenden System mit einem optimierten Dämpfer.
Verwendet man ein Steuerverfahren, nach dem erfinderischen Gedanken, welches gezielt Schlupf einsetzt, um eine Torsionsschwingungsdämpfung zu erzielen, so resultiert die Kennlinie 34.
In einem ersten Drehzahlbereich 40 wird Schlupf eingesetzt, um die Resonanzlinie A des geschlossenen Systems zu unterdrücken. Im Drehzahlbereich oberhalb 1500 Umdrehungen pro Minute wird der Schlupf gezielt vermieden, um die Resonanz des schlupfenden Systems B zu unterdrücken. Dadurch wird erreicht, dass die Drehzahlschwankung als Funktion der Motordrehzahl im nutzbaren Drehzahlbereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl durchweg geringer ist als die Drehzahlschwankung, welche die mit Hilfe eines Torsionsschwingungsdämpfers der optimierten Art, jedoch ohne Schlupf erzielt wird.
Um bei nicht schlupfendem Betrieb im Bereich 41 eine notwendige Schwingungsdämpfung zu erzielen, kann das Drehmomentübertragungssystem einen Torsionsschwingungsdämpfer beinhalten, der eine einfache einstufige Charakteristik aufweist und/oder nur über einen Teilbereich des nomimalen Motormomentes wirksam ist.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems bestehend aus einem Getriebe (4) und einer zwischen diesem und einem Motor (2) angeordneten Kupplung (3), bei welchem Drehungleichförmigkeiten des Motors (2) mittels eines in der Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehenen Torsionsschwingungsdämpfers und gezieltem Einsetzen von Schlupf an der Kupplung (3) vermindert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer seine die Drehungleichförmigkeiten vermindernden Eigenschaften lediglich über einen ersten Teilbereich (40) der nutzbaren Motordrehzahl entfaltet und Schlupf zur Minderung der Drehungleichförmigkeiten lediglich für diesen Teilbereich (40) der nutzbaren Motordrehzahl eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teilbereich (40), in dem bei unbedämpftem Drehmomentübertragungssystem ein erster Resonanzbereich (A) auftritt, Schlupf zur Verminderung der Drehungleichförmigkeiten eingesetzt wird und in einem zweiten Teilbereich (41), in dem sich bei schlupfender Kupplung (3) ein zweiter Resonanzbereich (B) ausbildet, der Schlupf unterbunden wird.
Verfahren zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer im Wesentlichen ohne Reibungsdämpfung ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine drehelastische Schwingungsdämpfungseinrichtung beinhaltet, welche eine einstufige Federcharakteristik aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer ein drehelastisches Schwingungsdämpfungseinrichtung beinhaltet, die eine mehrstufige Federcharakteristik aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine Schwingungsdämpfungseinrichtung mit zumindest einem Federpaar beinhaltet, die in Zug- und/oder Schubrichtung komprimiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuer- oder Überwachungssystem aufgrund von Messsignalen und/oder Systemeingangsgrößen zwischen dem ersten Teilbereich (40) mit Schlupfbetrieb und dem zweiten Teilbereich (41) ohne Schlupfbetrieb unterscheiden kann und in Abhängigkeit von diesen Messsignalen und/oder Systemeingangsgrößen in den einzelnen Teilbereichen (40, 41) der Schlupf gezielt gesteuert werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im ersten Teilbereich (40) einzustellende Schlupf zur Erzeugung der Schwingungsisolation einen vorgebbaren Bereich von 10 min^–1 bis 200 min^–1 einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der im ersten Teilbereich (40) einzustellende Schlupf zur Erzeugung der Schwingungsisolation einen vorgebbaren Bereich von 20 min^–1 bis 100 min^–1 einnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf im ersten Teilbereich (40) als Funktion der Motordrehzahl und/oder des Motormoments und/oder der Temperatur und/oder der Drosselklappenstellung und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappenwinkels und/oder des Ansaugdrucks und/oder von Pedalstellungen gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf innerhalb des Teilbereichs (40) als Funktion der Motordrehzahl in Richtung auf zumindest einen Randbereich des ersten Teilbereichs (40) kontinuierlich abnimmt.