DE3129681A1 - "anordnung zur regelung des uebertragbaren momentes von reibschaltelementen" - Google Patents

"anordnung zur regelung des uebertragbaren momentes von reibschaltelementen"

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Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Paint 13 507/4 Stuttgart-Untertürkheim
Anordnung' zur Regelung des übertragenen Momentes von
Reibschaltelementen '
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung des übertragenen Momentes von Reibschaltelementen in unter Last schaltenden Wechselgetrieben mit Meßwertgebern für Eingangs- und' Ausgangsdrehzahlen des Wechselgetriebes und einer elektronischen Steuervorrichtung, welches mittels der Meßwertgebersignale ein Ausgangssignal für den Kupplungsdruck erzeugt.
Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus der DE-OS 28 35 051 sowie der DE-OS 21 24 024 bekannt. Sie sollen dazu dienen, vielstufige Wechselgetriebe zu schalten, deren Steuerung allein mittels hydraulischer bzw. mechanischer Maßnahmen in der Regel nicht mehr möglich ist=
——6 =- "··"--· Daim 13 507/4
Diese bekannten Anordnungen ermöglichen jedoch kein hinreichend reproduzierbares Schaltverhalten. Dies beruht insbesondere darauf, daß keine Schaltzeit vorgegeben ist, innerhalb der ein Schaltvorgang abgeschlossen sein soll.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, den Anpreßdruck der Kupplungsscheiben so zu steuern, daß deren Relativdrehzahl in wählbarer Zeit (Schaltzeit) unabhängig von allen äußeren Einflüssen zu Null gemacht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. ■
Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß das von einer Kupplung übertragene Moment.KL· sich additiv zusammensetzt aus einem momentan nötigen Moment M^ und einem Zusatzmoment WL.., wobei unter M das minimale Kupplungsmoment verstanden wird, welches notwendig ist, um die momentane Relativdrehzahl der Kupplungsscheiben konstant zu halten, und wobei das Überschußmoment MxJj allein die zeitliche Veränderung der Relativdrehzahlen der Kupplungsscheiben bestimmt.
Allgemein gilt also, daß die Relativdrehzahl der Kupplungsscheiben zunimmt, wenn das von der Kupplung übertragene
Daim 13 507/4
Moment M„ kleiner ist als das notwendige Moment MLn,. und abnimmt, wenn das übertragene Moment IL. größer ist als das notwendige Moment Mx,.,. Falls IL, = Mx...,, bleibt die Relativdrehzahl, d.h. die Drehzahldifferenz der Kupplungsscheiben konstant.
Wenn also das notwendige Moment Mx^, welches übrigens dem Schnittmoment der Kupplung im geschlossenen Zustand entspricht, hinreichend genau bestimmt werden kann, so läßt sich durch Vorgabe eines Überschußmomentes IL.,, die Relativdrehzahl der Kupplungsscheiben innerhalb der Schaltzeit in vorgebbarer Weise bestimmen.
Für das von der Kupplung übertragene Moment gilt nun Μκ=α2μρ(η = MKt|-*MKy
Für das Überschußmoment gilt
KU Q1
Da Μ™, = M - Μ« wird somit das' notwendige Moment gemäß der Erfindung zu jedem Zeitpunkt.während des Schaltvorganges, welcher innerhalb der Schaltzeit ■ T abgeschlossen ist, aus dem gemessenen Kupplungsdruck ρ sowie der zeitlichen Veränderung der Relativdrehzahl der Kupplungsscheiben, welche ohne weiteres aus der Messung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Wechselgetriebes bestimmt werden kann,
31296ST
Daim 13 507/4
festgestellt.
Der Erfindung liegt also der allgemeine Gedanke zugrunde,' das jeweils momentan notwendige Moment M„ durch Messung der Getriebeeingangs- und ausgangsdrehzahlen sowie des ·' Kupplungsdruckes zu bestimmen und mit einem Überschußmoment zu überlagern, welches aus einer vorzugebenden Funktion · f (t) und der gemessenen Relativdrehzahl der Kupplungsscheiben bestimmt wird. Da allein das Überschußmoment WLj. für die zeitliche Veränderung der Relativdrehzahl bestimmend ist," und andererseits das notwendige Moment M^ durch Messungen zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden kann, läßt sich erfindungsgemäß ein eindeutig vorgebbares Schaltverhalten bei vorgebbarer Schaltzeit erzielen. Es ist lediglich notwendig, daß f (t) den im Anspruch 1 angegebenen Bedingungen genügt. . .
Vorzugsweise wird für f (t) die im Anspruch 2 angegebene Funktion vorgegeben. In diesem Falle ergibt sich für die Relativdrehzahl ii innerhalb·der für den Schaltvorgang vorgegebenen Zeitspanne T der folgende Verlauf:
j ^ T ' J mi
mit η0= const.
, e_ und j sind wählbare rationale Zahlen.
13 507/4
Da in diesem Falle die Relativdrehzahl zum Zeitpunkt t = T verschwindet, ist unabhängig von der Wahl der vorzugebenden Konstanten e , e2 und j Ruckfreiheit am Ende des Schaltvorganges gewährleistet..
Auch am Beginn des Schaltvorganges kann Ruckfreiheit erzielt werden, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, vergl. Anspruch 3, e.. = .1 gewählt wird, denn in diesem Falle verschwindet die Zeitableitung der Relativdrehzahl zum Zeitpunkt t = 0.
Mit den frei vorgebbaren Konstanten e2 und j können, z.B. im Hinblick auf den Komfort, die maximale Änderungsgeschwindigkeit des Zusatzmomentes M„, d.h. die zweite Zeitableitung τη (t) der Relativdrehzahl der Kupplungsscheiben am Schaltanfang bestimmt werden, denn es gilt:
Außerdem können im Hinblick auf Komfort und Verschleiß sowohl der Zeitpunkt tM als auch die absolute Höhe des Maximalwertes des Zusatzmomentes hLn, d.h. die maximale Änderungsgeschwindigkeit der Relativdrehzahl festgelegt werden, da gilt:
-TO ΐ "*·" ·:· Daim 13 507/4
Erfindungsgemäß kann also gewährleistet werden, daß die Relativdrehzahl T) nach Ablauf der Schaltzeit T auch dann ruckfrei gegen Null geht, wenn aus Komfortgründen das von der Kupplung übertragene Moment M-. bzw. dessen zeitliche Änderung beschränkt werden soll oder die Dynamik der von der elektronischen Steuervorrichtung gesteuerten Stellglieder den von der Steuervorrichtung gewünschten Momentenverlauf nicht erlaubt.
Die Konstanten ai. und a2 werden durch die Getriebe- bzw. Fahrzeugkonstruktion vorgegeben. Der Anspruch 4 gibt die zweckmäßxgerweise für a1 und a~ einzusetzenden Größen wieder.
Der Reibkoeffizient μ kann gemäß Anspruch 5 ■ bestimmt werden. Aus
MK = MKN+MKÜ "
MK = α2μρ(ί) · ·
folgt für einen Zeitpunkt t = t1 innerhalb des Schaltintervalles T
α2μρ(ψ=ΜΚΝ It1I + X
und für einen darauffolgenden Zeitpunkt t_ = t + Δ t, wobei Λ t die Taktzeit der Steuervorrichtung ist:
Q2 μρ (I2) = MjJ11It2)* ~— "Π (t2 )
Wird nun vorausgesetzt, daß a , a_ und μ .konstant sind, so ergibt sich unter der Annahme, daß
MKN 1*1 )* MKN {t2l
durch Subtraktion der beiden Gleichungen der im Anspruch angegebene Wert des Reibungskoeffizienten.
Dabei ist besonders vorteilhaft, daß gegebenenfalls fehlerhaft vorgegebene Werte für a.. und a~ in weitem Umfange durch eine entsprechende Änderung des berechneten Reibungskoeffizienten μ kompensiert werden. Es genügt also, für a1 und a„ mittlere Werte konstant vorzugeben, beispielsweise für.ein mittleres Fahrzeuggewicht, ohne daß das Schaltverhalten bei Änderungen der Fahrzeugeigenschaften, beispielsweise der Beladung, wesentlich verändert würden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Lamellenkupplung bekannter Art und
- 12 - " Palm 13 507/4
Fig. 2 ein Schema der erfindungsgemäßen Anordnung.
Gemäß Fig. 1 besteht die bezüglich einer Drehachse 1 · rotationssymmetrische Lamellenkupplung im wesentlichen aus " einem Außejilamellenträger 2 mit den. daran verschiebbar angeordneten, Außenlamellen 3 und einem Innehlamellenträger mit den Innenlamellen 5. Am Außenlamellenträger 2 ist ein im Querschnitt ringförmiges Kolbenzylinder-Aggregat 6 angeordnet, dessen ringförmiger Kolben 7 gegen den Druck einer Feder 8 durch ölzufuhr bei 9 in den ringförmigen Zylinder 10 verschoben werden kann und dabei die Außenlamellen 3 auf die Innenlamellen 5 aufdrückt. R und r bezeichnen den äußeren bzw. inneren a a
Durchmesser des Innenraumes des ringförmigen Zylinders Rx und r bezeichnen den äußeren bzw. inneren Radius der Innenlamellen. Für den äquivalenten Reibradius R der Lamellen ergibt sich dann in bekannter Weise
2(R3 L-rL 3)
Gemäß Fig. 2 besteht das von der erfindungsgemäßen Anordnung zu steuernde System aus einem Antrieb 20, einem Ge- · triebe 21 mit Kupplung 22 sowie der anzutreibenden Vorrichtung, d.h. dem Fahrzeug 23. Der Druck ρ der Kupplung wird mittels eines Ventiles 24 eingestellt, welches mittels einer
elektronischen Steuervorrichtung 25 gesteuert wird. Die Steuervorrichtung 25 gibt dazu ein entsprechendes Steuersignal U an ein nicht dargestelltes Steuerorgan, dessen Stellglied das Ventil 24 verstellt.
Eingangsseitig ist die Steuervorrichtung 25 an Meßwertgeber 26 und 27 gekoppelt, von denen der eine die Drehzahl auf der Eingangsseite des Getriebes mißt, während die Drehzahl auf der Äusgangsseite des Getriebes vom anderen Meßwertgeber festgestellt wird. Außerdem ist erfindungsgemäß ein weiterer Meßwertgeber 28 vorgesehen, mit dem der Kupplungsdruck, d.h. der Druck im Kolbenzylinder-Aggregat 6 der Fig. 1, festgestellt und an einen weiteren Eingang der Steuervorrichtung 25 gegeben wird.
Außerdem erhält die Steuervorrichtung 25 vom Getriebe 21 eingangsseitig noch ein Signal i, welches das Übersetzungsverhältnis des einzulegenden Ganges wiedergibt.
Die eingangsseitig an die Steuervorrichtung 25 gegebenen Signale werden von derselben wie folgt verarbeitet:
Aus dem Signal für die eingangsseitige Drehzahl ω £ des Getriebes 21 und dem Signal für dessen ausgangsseitige Drehzahl ω λ wird gemäß
■η = ωΕ -ΐωΑ
-Ί4- "" "" Daim 13 507/4
die Relativdrehzahl η bestimmt. Aus der Relativdrehzahl wird einerseits, beispielsweise durch Berechnung ent- · sprechender Differenzenquotienten, die Zeitableitung der Relativdrehzahl bestimmt. Diese wird daraufhin mit dem Faktor 1/a* multipliziert.
Andererseits wird die Relativdrehzahl mit der Funktion f (t) multipliziert. . ,
Das vom Meßwertgeber 28 erzeugte Signal wird mit a_ und dem Reibungskoeffizienten μ multipliziert, so daß ein Signal entsprechend a2 μ ρ erzeugt wird. Von diesem
wird das — ή (t) entsprechende Signal subtrahiert. Zu a1 ■ -
dem dabei gebildeten Signal, wird das dem Produkt "η (t)f(t) entsprechende Signal addiert. Somit entsteht ein Summensignal, welches in einer Endstufe 30 in das dazu analoge " Ausgangssignal U umgewandelt wird. '
Der Reibungskoeffizient μ kann von der Steuervorrichtung jeweils zu Beginn eines Schaltvorganges gemäß den Angaben im Anspruch 5 berechnet werden.
Als Steuervorrichtung 25 kann ein im Fahrzeug auch für andere Zwecke, z.B. zur Zündungssteuerung oder Bremssteuerung, vorhandener Mikroprozessor verwendet werden.
Leerseite

Claims (5)

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 13 507/4 Stuttgart-Untertürkheim 24. Juli 1981 Anordnung zur Regelung des übertragenen Momentes von Reibschaltelementen Ansprüche · . ' ·
1.J Anordnung zur Regelung des übertragenen Momentes von Reibschaltelementen in unter Last zu schaltenden Wechselgetrieben mit Meßwertgebern für Ein- und Ausgangsdrehzahlen des Wechselgetriebes und einer elektronischen Steuervorrichtung, welche mittels der Meßwertgebersignale ein Ausgangssignal für den Kupplungsdruck erzeugt, dadurch gekennzeichnet , daß eingangsseitig der Steuervorrichtung (25) ein weiterer Meßwertgeber (28) für den Kupplungsdruck (p) angeordnet ist und die Steuervorrichtung (25) innerhalb, einer vorgebbaren Schaltzeit (T) .ein der folgenden Beziehung entsprechendes Ausgangssignal (U) erzeugt U (t) = a2 μρ tt) - !--η (t) +f
- 2- Daim 13 507/4
wobei
T Dauer des Schaltvorganges (Schaltzeit) t Zeitpunkt während des Schaltvorganges,
d.h. 0 £= t < T
p(t) Kupplungsdruck zum Zeitpunkt t a* , a„ vorzugebende Konstanten
Reibungskoeffizient der Kupplung (22) η (t) Relativdrehzahl der Kupplungselemente
zum Zeitpunkt t ' " •η (t) . Zeitableitung der Relativdrehzahl zum ·
Zeitpunkt t . ' .
f (t) eine vorzugebende stetige Funktion,
derart, daß gilt: " ".
f (0) η (0) = f (T) η (T) = 0
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
gewählt wird.
3. .Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß e.. F 1 vorgegeben wird. .
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für ^1 und a2 folgende Werte
vorgegeben werden ". ' ■
Co + ί 2 C1 + 2i Gq
Q1 = -A ! χ
C1C2-C
- $'-' " '"" Daim 13 507/4
wobei
c Gesamttraghe.itsmoment des Triebwerksstranges. vor dem Getriebe (21)
c Gesamtträgheitsmoment des Triebwerksstranges nach dem Getriebe (21), einschließlich Differential und Fahrzeugaufbau
c . Trägheitsmasse der im Planetengetriebe mitdrehenden Koppelwellen
"% Servomomentfaktor
i Übersetzungsverhältnis des einzulegenden Ganges
i Anzahl der Reibflächen bzw. Lamellen der
Kupplung (22)
R äquivalenter Reibradius der Lamellen (5) F Querschnitt des Zylinder-Kolben-Aggregates (6)
zum Andruck der Reibflächen, bzw. Lamellen.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Reibungskoeffizienten (/*·) der Kupplung (22) der folgende Wert benutzt wird
η- 1
Q1Q2 p It"]) - P (12 )
r 4 -" Paint 13 507/4
und t1 sowie t^ zwei aufeinanderfolgende Taktzeiten der Steuervorrichtung (25) sind.
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