DE19939818C1 - Verfahren zum Steuern eines Antriebstranges eines Fahrzeuges mit zwei Lastschaltkupplungen - Google Patents

Verfahren zum Steuern eines Antriebstranges eines Fahrzeuges mit zwei Lastschaltkupplungen

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Abstract

Die Erfindung hat ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges zum Gegenstand, bei welchem während der Fahrt eine Lastschaltkupplung zur Drehmomentübertragung eingerückt und der Eingriffspunkt einer parallelen ausgerückten Lastschaltkupplung durch einen instationären Einrückvorgang ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines zur Drehmomentübertragung zwischen einem Antriebsmotor und Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges vorgesehenen Antriebsstranges mit zwei im Kraftfluss parallel zueinander angeordneten Lastschaltkupplungen.
Aus der DE 196 52 244 A1 sind Verfahren zum Steuern eines nur eine Lastschaltkupplung aufweisenden Antriebsstranges eines Fahrzeuges bekannt, bei denen der Eingriffspunkt der Lastschaltkuplung jeweils bei Fahrzeugstillstand ermittelt wird.
Unter Eingriffspunkt oder kiss-point soll die Lage der Anpressplatte verstanden sein, ab der die eine Reibfläche der Kupplungsscheibe mit der Reibfläche der Schwungscheibe und die andere mit der Reibfläche der Anpressplatte in Kontakt treten. D. h., wenn die Lastschaltkupplung eingerückt wird, setzt ab dem Eingriffspunkt die Drehmomentübertragung ein.
Unabhängig hiervon sind aus der US 5,711,409 Verfahren zum Steuern von zwei im Kraftfluss vor einem sogenannten Doppelkupplungsgetriebe eines Fahrzeuges sowie parallel zueinander angeordneten und in besonderer Weise betätigbaren Einscheiben - Lastschaltkupplungen bekannt, bei denen die beiden Reibscheiben axial zwischen zwei hydraulisch betätigbaren Druckplatten angeordnet und an einer axial zwischen ihnen angeordneten Widerlagerplatte abstützbar sind, wobei das Besondere darin besteht, dass die beiden Druckplatten unter Zwischenschaltung eines axial federnd zusammenspannbaren und radial ausserhalb der Reibscheiben angeordneten Übertragungsgliedes direkt gegeneinander abstützbar sind, wodurch die jeweils an einer Reibscheibe resultierende Einrückkraft durch die Vorspannkraft bzw. Federkraft des Übertragungsgliedes und die Druckkraft der der anderen Reibscheibe zugehörigen Druckplatte reduzierbar bzw. beeinflussbar ist. Dabei werden Verfahren vorgeschlagen, bei denen während eines Gangwechsels entweder eine bekannte Überschneidungssteuerung der Lastschaltkupplungen oder eine drehmomentlose Schaltphase bzw. eine dritte Variante vorgesehen ist, bei der die eine Lastschaltkupplung unmittelbar dann eingerückt wird, sobald die andere drehmomentlos geworden ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung gemäss Patentanspruch 1, den Eingriffspunkt oder kiss-point der Lastschaltkupplungen während der Fahrt zu ermitteln. Dies ist gegenüber den bekannten Verfahren von Vorteil, weil der Eingriffspunkt u. a. temperaturabhängig ist und sich deswegen während einer längeren Fahrt im gleichen Gang verlagert, ohne dass er adaptiert werden kann. Bspw. für die automatische Steuerung eines sogenannten Doppelkupplungsgetriebes ist die Kenntnis des jeweiligen Eingriffspunktes unerlässlich.
Das Verfahren nach der Erfindung benötigt keinen zusätzlichen Hardware-Aufwand, sondern nutzt übliche Aktorik und elektronische Steuereinheiten, die in bekannter Weise sowieso vorhanden sind.
Die abhängigen Verfahrensansprüche 2 bis 9 haben weitere vorteilhafte Massnahmen zur Ermittlung des Eingriffspunkts oder kiss-pointes während der Fahrt gemäss der Erfindung zum Gegenstand.
Das Verfahren nach der Erfindung kann auf unter der Wirkung eines Aktors aktiv öffnende Lastschaltkupplungen und auf unter der Wirkung eines Aktors aktiv schliessende Lastschaltkupplungen angewendet werden.
Des weiteren ist das Verfahren nach der Erfindung auch auf Lastschaltkupplungen anwendbar, bei denen federnde Mittel - bspw. eine Tellerfeder - eine Anpressung erzeugen, so dass nur z. B. 50% des Nenndrehmomentes des Antriebsmotores übertragen werden können. Um ein höheres Drehmoment zu übertragen, muss ein Aktor die Anpressung erhöhen. Um eine derartige Lastschaltkupplung auszurücken, muss der Aktor auch eine Kraft gegen die Tellerfeder aufbringen können. Die Anpressung durch die federnden Mittel kann auch anders gewählt sein. Es kann sinnvoll sein, dass die federnden Mittel zwischen 10% und 90% des Nenndrehmomentes des Antriebsmotores übertragen können, wenn der Aktor keine Anpresskraft aufbringt.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung können auch zwei Lastschaltkupplungen verwendet werden, von denen die eine unter der Wirkung eines Aktors aktiv öffnend und die andere unter der Wirkung eines Aktors aktiv schliessend ausgebildet ist.
Schliesslich kann das Verfahren nach der Erfindung auch auf ein- oder mehrscheibige Trocken- oder Nasskupplungen angewendet werden.
Das Verfahren nach der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten 2-Wege- Vorgelegegetriebes (Doppelkupplungsgetriebe) näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 ein Getriebeschema des Doppelkupplungsgetriebes, das mit der zugehörigen Aktorik und Steuerung nach Art eines Blockschaltbildes verknüpft ist,
Fig. 2 einen Ablaufplan des erfindungsgemässen Verfahrens zur Ermittlung des Eingriffspunktes bei einer Lastschaltkupplung des Doppelkupplungsgetriebes von Fig. 1.
Unter Bezugnahme zunächst auf die Fig. 1 liegen in einem Antriebsstrang für die Drehmomentübertragung zwischen einem Antriebsmotor und Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges eine vom Antriebsmotor antreibbare Eingangswelle E, zwei zueinander im Kraftfluss parallel angeordnete Vorgelege-Teilgetriebe a und b sowie eine mit den Fahrzeugrädern in üblicher Weise in Antriebsverbindung stehende und koaxial zur Eingangswelle E angeordnete Ausgangswelle A.
Das Teilgetriebe a weist eine als Hohlwelle ausgebildete Vorgelegewelle V1 auf, welche parallel zur Eingangswelle E liegt und durch eine Getriebekonstante C1 mit einer zur Eingangswelle E koaxialen Zwischenwelle Z1 in Antriebsverbindung steht. Diese Zwischenwelle Z1 ist durch eine ein- und ausrückbare reibschlüssige Lastschaltkupplung K1 mit der Eingangswelle E verbunden. Die Vorgelegewelle V1 des Teilgetriebes a ist durch eine dem 1. Gang zugeordnete Zahnradstufe 1 und durch eine dem 3. Gang zugeordnete Zahnradstufe 3 mit der Ausgangswelle A verbunden, wobei die Losräder dieser Zahnradstufe 1 und 3 durch synchronisierte ein- und ausrückbare Zahnradkupplungen s1 und s3 mit der Ausgangswelle A kuppelbar sind. Die Zahnradkupplung s3 ist Teil einer Wechselkupplung s3/s5, deren zweite synchronisierte Kupplung s5 zur Bildung eines direkten 5. Vorwärtsganges das Kuppeln der Ausgangswelle A mit der Zwischenwelle Z1 ermöglicht.
Das Teilgetriebe b weist eine die Vorgelegewelle V1 durchsetzende Vorgelegewelle V2 auf, welche durch eine Getriebekonstante C2 mit einer koaxial zur Eingangswelle E liegenden Zwischenwelle Z2 verbunden ist. Diese als Hohlwelle ausgebildete und von der Zwischenwelle Z1 durchsetzte Zwischenwelle Z2 ist mit der Eingangswelle E durch eine zweite ein- und ausrückbare reibschlüssige Lastschaltkupplung K2 verbunden. Die Vorgelegewelle V2 ist durch eine einem Rückwärtsgang zugeordnete Zahnradstufe R, durch eine dem 2. Gang zugeordnete Zahnradstufe 2, durch eine dem 4. Gang zugeordnete Zahnradstufe 4 und durch eine dem 6. Gang zugeordnete Zahnradstufe 6 mit der Ausgangswelle A verbunden, wobei die Losräder dieser Zahnradstufen durch zugehörige synchronisierte Zahnradkupplungen sR, s2, s4 und s6 jeweils mit der Ausgangswelle A kuppelbar sind.
Die Lastschaltkupplungen K1 und K2 werden jeweils durch einen mit vorzugsweise elektrischer Hilfskraft betriebenen Aktor AK1 bzw. AK2 betätigt, welche durch eine elektronische Getriebesteuereinheit EGS angesteuert werden, die Eingangssignale u. a. eines Drehzahlsensors DE für die Drehzahl der Eingangswelle E, eines Drehzahlsensors DK1 für die Sekundärdrehzahl der Lastschaltkupplung K1, eines Drehzahlsensors DK2 für die Sekundärdrehzahl der Lastschaltkupplung K2, eines Drehzahlsensors DA für die Drehzahl der Ausgangswelle A sowie in nicht mehr dargestellter Weise einer vom Fahrer betätigbaren Wähl- und Schalteinrichtung verarbeitet.
Die Zahnradkupplungen s1. . . . s6, sR zum Schalten der sechs Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges werden durch eine getriebeinnere Schaltvorrichtung ISV betätigt, welche ihrerseits durch einen Aktor AKW zum Wählen der Gänge und durch einen Aktor AKS zum Schalten der Gänge betätigt wird.
Die mit vorzugsweise elektrischer Hilfskraft betriebenen Aktoren AKW und AKS werden ebenfalls von der elektronischen Getriebesteuerung EGS angesteuert.
Die momentane Lage der Aktoren AK1 und AK2 bzw. der jeweiligen Kupplungshälften zueinander in der durch einen Pfeil angegebenen x-Richtung bei den Lastschaltkupplungen K1 und K2 wird in nicht mehr dargestellter Weise ebenfalls durch Sensoren erfasst und mit entsprechenden Eingangssignalen in die elektronische Getriebesteuerung EGS eingegeben. In entsprechender, ebenfalls nicht mehr dargestellter Weise wird die jeweilige Lage in x-Richtung der Aktoren zum Betätigen der Zahnradkupplungen s1. . . . s6, sR erfasst und mit zugehörigen Eingangssignalen in die elektronische Getriebesteuerung EGS eingegeben.
Der Drehzahlsensor DA für die Drehzahl der Ausgangswelle A und damit für die Fahrgeschwindigkeit und ggfls. auch die elektronische Getriebesteuerung EGS stehen noch in bekannter Weise mit einer elektronischen Motorsteuereinheit EMS in Verbindung, welche die Leistungsabgabe des die Eingangswelle E antreibenden Antriebsmotors steuert. Die elektronischen Steuerungen EGS und EMS können auch in eine zentrale Steuereinheit implementiert sein.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird im Fahrbetrieb des Fahrzeuges der statische Zustand des 2-Wege-Vorgelegegetriebes (Doppelkupplungsgetriebe) für die Ermittlung des Eingriffspunktes der Lastschaltkupplungen K1 und K2 genutzt, da in diesem Zustand keine Gangschaltung erfolgt und somit immer eines der beiden Teilgetriebe a, b lastfrei ist, bei dem dann der Eingriffspunkt oder kiss-point der zugehörigen Lastschaltkupplung detektiert werden kann.
Das Verfahren nach der Erfindung ist im folgenden anhand eines Beispieles bei dem Antriebsstrang der Fig. 1 erläutert.
Es sei der 3. Gang eingelegt und die Fahrgeschwindigkeit wesentlich höher als Null. Die Zahnradkupplung s3 stellt mit der Vorgelegewelle V1 eine drehfeste Verbindung her. Die Lastschaltkupplung K1 ist eingerückt - dagegen die Lastschaltkupplung K2 ausgerückt. Die Zahnradkupplungen s1, s2, s4, s5 und s6 sind ausgerückt. Bei ausgerückter Lastschaltkupplung K2 wird sich die Vorgelegewelle V2 infolge Reibung nur mit einer niedrigen Winkelgeschwindigkeit drehen oder stillstehen, so dass zwischen der Kupplungsscheibe und der Anpressplatte eine Relativdrehung stattfindet. In diesem Zustand wird die Lastschaltkupplung durch den Aktor AK2 langsam eingerückt. Gleichzeitig wird die Winkelgeschwindigkeit als Funktion der Zeit erfasst. Erreicht die Lastschaltkupplung K2 nun den kiss-point, dann steigt die Winkelgeschwindigkeit der Vorgelegewelle V2 rasch an, bis die Lastschaltkupplung K2 von dem Gleitzustand in den Haftzustand übergeht. Aus der Zuordnung zwischen dem Anstieg der Winkelgeschwindigkeit und der Stellung des Aktors AK2 kann auf den kiss-point geschlossen werden.
Für den Fall, dass sich die Vorgelegewelle V2 des lastfreien Teilgetriebes b mit einer Winkelgeschwindigkeit dreht, so dass die Relativdrehung in der ausgerückten Lastschaltkuppung K2 relativ klein ist, kann diese Vorgelegewelle V2 durch Ansynchronisieren mit dem höchsten Gang verzögert werden. Dabei wird unter Ansynchronisierung ein kurzes Betätigen der synchronisierten Zahnradkupplung s6 verstanden, ohne dass der zugehörige höchste Gang durchgeschaltet wird. Im Anschluss daran kann, wie oben beschrieben, der kiss-point ermittelt werden.
Wenn das Fahrzeug mit ausgeschaltetem Antriebsmotor stillgesetzt wird, kann die Lage des kiss-pointes in einem Festwertspeicher der elektronischen Getriebesteuerung EGS abgespeichert werden, so dass bei einem nachfolgenden Startvorgang auf die entsprechenden alten Daten zurückgegriffen werden kann.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Ermittlung des Eingriffspunktes nach der Erfindung könnte bei der Lastschaltkupplung K1 des Teilgetriebes a von Fig. 1 bspw. nach dem Signalflussplan der Fig. 2 wie folgt ablaufen:
Durch einen Taktgeber T wird eine Startstufe ST zyklisch angestossen, welche einen ersten Verfahrensschritt VS1 initiiert, in welchem überprüft wird, ob die Lastschaltkupplung K1 des Teilgeriebes a betriebsbedingt ausgerückt ist.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird dieser Prüfschritt wiederholt.
Wenn die Lastschaltkupplung K1 jedoch betriebsbedingt ausgerückt ist, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt VS2 überprüft, ob in dem Teilgetriebe a einer der möglichen Gänge 1, 3 und 5 eingelegt ist.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird zu einem übernächsten Verfahrensschritt VS4 übergegangen.
Wenn der Verfahrensschritt VS2 jedoch ergibt, dass ein Gang im Teilgetriebe a eingelegt ist, wird ein dritter Verfahrensschritt VS3 ausgelöst, in welchem der eingelegte Gang des Teilgetriebes a ausgerückt wird.
Nach dem Ausrücken des Ganges im Teilgetriebe a wird ebenfalls in den Verfahrensschritt VS4 übergegangen, in welchem die Lastschaltkupplung K1 des Teilgetriebes a um einen Weg dx eingerückt wird.
Sodann werden in einem folgenden Verfahrensschritt VS5 die momentane Position der Lastschaltkupplung K1 sowie die zugehörige Winkelgeschwindigkeit der Vorgelegewelle V1 abgespeichert.
Anschliessend wird in einem weiteren Verfahrensschritt VS6 überprüft, ob die Lastschaltkupplung K1 vom Gleitzustand in Haftzustand übergegangen ist.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird zu dem Verfahrensschritt VS4 zurückgekehrt.
Ist die Lastschaltkupplung K1 jedoch in den Haftzustand gelangt, wird in einem weiteren Verfahrensschritt VS7 aus der Zuordnung des Kupplungsweges x zur Winkelgeschwindigkeit der Vorgelegewelle V1 der Eingriffspunkt bestimmt.
Sodann können die Lastschaltkupplung K1 wieder ausgerückt und die Koordinaten des Eingriffspunktes abgespeichert werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Steuern eines zur Drehmomentübertragung zwischen einem Antriebsmotor und Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges vorgesehenen Antriebsstranges, bei dem in einem Verfahrensschritt die Fahrgeschwindigkeit durch Einrücken einer ein- und zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung ausrückbaren reibschlüssigen Lastschaltkupplung (K1 oder K2) ungleich Null ist und eine zur eingerückten Lastschaltkupplung im Kraftfluß parallel angeordnete ein- und zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung ausrückbare reibschlüssige Lastschaltkupplung (K2 oder K1) im ausgerückten lastfreien Zustand gehalten wird, und bei dem in einem Verfahrensschritt bei von Null wesentlich verschiedener Differenzdrehzahl der ausgerückten lastfreien Lastschaltkupplung (K2 oder K1) die letztere wenigstens teilweise eingerückt und das Erreichen des Eingriffspunktes dieser Lastschaltkupplung ermittelt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einrücken der lastfreien Lastschaltkupplung (K2 oder K1) zur Ermittlung ihres Eingriffspunktes in einem Verfahrensschritt überprüft wird, ob die Differenzdrehzahl dieser lastfreien Lastschaltkupplung ungleich Null ist und bei Vorliegen einer von Null nicht wesentlich verschiedenen Differenzdrehzahl eine höhere Differenzdrehzahl eingestellt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Eingriffspunktes ein mit Beginn des Einrückens auftretender Kupplungsweg gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Eingriffspunktes die zeitliche Drehzahländerung einer Kupplungshälfte gemessen wird.
5. Verfahren nach einen der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahrensschritt zur Erhöhung der Differenzdrehzahl die Drehzahl (DK2 oder DK1) der sekundärseitigen Kupplungshälfte (Z2 oder Z1) verringert wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung der Drehzahl der sekundärseitigen Kupplungshälfte (Z2 oder Z1) eine in dem letztere mit den Fahrzeugrädern in Antriebsverbindung bringenden Teil des Antriebsstranges liegende synchronisierte ein- und ausrückbare Zahnradkupplung (s2. . . s6 oder s1. . . s3) zum Ankuppeln eines Zahnrades an seine Welle im Einrücksinne betätigt wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einrücken der lastfreien Lastschaltkupplung (K2 oder K1) der die sekundärseitige Kupplungshälfte (Z2 oder Z1) mit den Fahrzeugrädern in Antriebsverbindung bringende Teil des Antriebsstranges unterbrochen wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der sekundärseitigen Kupplungshälfte (Z2 oder Z1) der lastfreien Lastschaltkupplung (K2 oder K1) verbundene Zahnradkupplung zum Ankuppeln eines Zahnrades an seine Welle zur Unterbrechung des Antriebsstranges ausgerückt wird.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt bei abgeschaltetem Antriebsmotor und bei einer Fahrgeschwindigkeit gleich Null die dem Eingriffspunkt zugehörigen Parameter- Messwerte in einem Festwertspeicher abgelegt werden.
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