DE3624755A1 - Antriebseinrichtung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Antriebseinrichtung fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein
Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der britischen Offenlegungsschrift 21 45 492 ist es
bekannt, Drehschwingungen im Antriebsstrang eines Kraft
fahrzeugs dadurch zu dämpfen, daß die im Drehmomentüber
tragungsweg zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe ange
ordnete Reibungskupplung geringfügig geöffnet und ein vor
bestimmter Schlupf der Kupplung zugelassen wird. Bei der
bekannten Antriebsanordnung wird der Schlupf, d.h. die Dif
ferenz der Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine und der
Eingangsdrehzahl des Getriebes mittels eines die Motordreh
zahl erfassenden Drehzahlsensors gesteuert. Bei der be
kannten Anordnung können sich jedoch Betriebssituationen
ergeben, in welchen die Kupplung durch den motordrehzahl
abhängig eingestellten Schlupf unnötig erwärmt wird und un
nötig Kraftstoff verbraucht wird. Darüberhinaus erhöht sich
der Verschleiß der Kupplung. Bei der bekannten Antriebs
anordnung läßt sich der Schlupf nur schwer auf solche Dreh
zahlbereiche begrenzen, in welchen Eigenresonanzen des An
triebsstrangs auftreten bzw. auf drehschwingungserzeugende
Betriebssituationen, wie zum Beispiel bei schnellen Ände
rungen des Antriebsmoments.
Aus der DE-OS 34 15 092 ist eine andere Antriebsanordnung
bekannt, bei welcher zu Drehschwingungen im Antriebsstrang
die Reibungskupplung auf einen geringen Schlupf einge
stellt wird. Der Schlupfbetrieb der Kupplung wird durch
einen am Getriebegehäuse angebrachten Beschleunigungs
sensor ausgelöst.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für
ein Kraftfahrzeug, bei welcher zur Dämpfung von Getriebe
geräuschen und zur Dämpfung von Drehschwingungen ein
Schlupf der Reibungskupplung eingestellt wird, so zu ver
bessern, daß die thermische Belastung und der Verschleiß
der Kupplung verringert und die Regelung des Schlupfs
exakter durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Im Rahmen der Erfindung regelt die Schlupfregelanordnung
die Reibungskupplung entsprechend einer beispielsweise
empirisch ermittelten Charakteristik des für die Schwin
gungsdämpfung und Geräuschminderung erforderlichen
Schlupfs abhängig von der Motordrehzahl oder der Getrie
beeingangsdrehzahl. Informationen über die Größe des ge
wünschten Schlupfs in Abhängigkeit von der Drehzahl können
beispielsweise in einem Tabellenspeicher der Schlupfregel
anordnung gespeichert sein. Die Schlupf-Drehzahl-Charakte
ristik ist jedoch von einer Vielzahl Parameter abhängig,
zu denen nicht zuletzt die Betriebssituationen und die von
Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedliche Ausstattung gehören.
Darüberhinaus kann sich die Charakteristik im Verlauf der
Lebensdauer des Fahrzeugs ändern. Um diesen Anforderungen
zu genügen, muß die vorbestimmte Schlupf-Drehzahl-Charak
teristik in aller Regel auf Schlupfwerte eingestellt sein,
die über den im Einzelfall tatsächlich erforderlichen
Schlupfwerten liegen. Zu große Schlupfwerte erhöhen jedoch
die thermische Belastung und den Verschleiß der Kupplung.
Im Rahmen der Erfindung spricht der Schwingungssensor auf
Schwingungen im Tonfrequenzbereich an und liefert ein dem
Schallpegel entsprechendes Signal. Die Schlupfregelanord
nung speichert eine Schlupf-Drehzahl-Charakteristik mit
Schlupfwerten für den maximal zulässigen Schlupf der Kupp
lung. Diese Charakteristik bestimmt jedoch lediglich einen
Grenzwert, der im Betrieb der Kupplung nicht überschritten
werden darf, um Kupplungsschäden zu vermeiden. Im Betrieb
verringert die Schlupfregelanordnung den tatsächlichen
Schlupf abhängig von dem mittels des Schwingungssensors
erfaßten Schallpegel. Mit anderen Worten, der Schlupf wird
auf einen Wert kleiner als den maximal zulässigen Schlupf
verringert, wenn es der durch die Schwingungen hervorgeru
fene Geräuschpegel erlaubt. Der Schwingungssensor kann
hierbei auf Körperschall, beispielsweise des Getriebes,
oder auch auf Luftschall, beispielsweise in dem Fahrgast
raum des Fahrzeugs, ansprechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schlupf
regelanordnung eine Steuerung, die abhängig von dem Signal
des Schwingungssensors einen Steuerparameterwert erzeugt,
der sich mit dem Signal des Schwingungssensors ändert. Der
Schlupf der Kupplung wird abhängig von diesem Steuerpara
meterwert eingestellt, da der vom Schwingungssensor erfaßte
Schallpegel nicht zuletzt von den momentanen Betriebs
bedingungen des Fahrzeugs abhängt, stellt die Steuerung den
Schlupf der Kupplung zunächst entsprechend der vorbestimmten
Schlupf-Drehzahl-Charakteristik auf den maximal zulässigen
Schlupf ein, wobei sich dann der kleinste, in der momentanen
Betriebssituation erreichbare Schallpegel ergibt. Ausgehend
von dem bei eingestelltem maximal zulässigen Schlupf erge
benden Steuerparameterwert, wird der Schlupf vorzugsweise in
Schritten verringert, bis ein zweiter, durch den maximal
gewünschten Schallpegel bestimmter Grenzwert
des Steuerparameters erreicht ist.
Bei dem Steuerparameter kann es sich um den über eine vor
bestimmte Zeitspanne gemittelten zeitlichen Mittelwert des
Signals des Schwingungssensors handeln. Die Schlupfregel
anordnung mindert in dieser Ausführungsform den Schlupf
schrittweise so lange, bis sich der Schallpegel um einen
vorbestimmten, beispielsweise konstanten Wert über den
beim maximal zulässigen Schlupf auftretenden Schallpegel
wert hinaus erhöht hat.
Die Ansprechzeit der Schlupfregelanordnung kann gegenüber
der vorstehend erläuterten Ausführungsform verkürzt wer
den, wenn als Steuerparameter der Quotient einer Änderung
des Schallpegels bezogen auf eine Änderung des Schlupfs
ausgenutzt wird. Zwischen dem Schlupf und dem Schallpegel
existiert ein hinreichend eindeutig empirisch ermittel
barer, nicht linearer Zusammenhang, dessen Charakteristik
mit abnehmendem Schlupf bzw. zunehmendem Schallpegel ein
asymptotisches Verhalten zeigt. Beispielsweise in einem
Tabellenspeicher der Schlupfregelanordnung können in Ab
hängigkeit von der Drehzahl Grenzwerte des Quotienten ge
speichert sein, die es der Schlupfregelanordnung erlauben,
den bei maximal zulässigem Schlupf ermittelten Quotienten
schrittweise so weit zu verringern, bis dieser gespeicher
te Grenzwert erreicht ist.
Bei dem Schwingungssensor kann es sich um einen Beschleu
nigungssensor handeln, der auf Vibrationsbeschleunigungen,
beispielsweise des Getriebes, der Schalteinrichtungen des
Getriebes oder eines dem Getriebe nachgeschalteten Diffe
rentialgetriebes anspricht. Der Beschleunigungssensor er
faßt vorzugsweise Beschleunigungen quer zur Fahrtrichtung
in der Ebene der Fahrbahn, um Störbeschleunigungen auf
grund des Fahrbetriebs auszuschalten. Alternativ oder ge
gebenenfalls auch zusätzlich kann der Schwingungssensor
ein im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Mikro
phon oder dergleichen umfassen. Dem Schwingungssensor
können Filterschaltungen nachgeschaltet sein, die selektiv
auf das die Antriebsgeräusche erzeugende Schallspektrum
ansprechen.
Im Rahmen der Erfindung sind keine weiteren vom Fahrbe
trieb abhängigen Beeinflussungsgrößen, beispielsweise
keine momentabhängige Steuerung, erforderlich. Die
Schlupfregelschaltung arbeitet sowohl im Zugbetrieb als
auch im Schubbetrieb des Antriebsstrangs. Gleichwohl kön
nen in den Regelkreis zusätzliche Signale eingeführt wer
den, beispielsweise Signale, die eine Voreilung des Regel
systems in Abhängigkeit von der Zeitkonstante bewirken.
Von Vorteil für die Minderung von Drehschwingungen in dem
Antriebsstrang ist auch ein Oszillator, der den Schlupf
der Kupplung mit einer, verglichen mit der Schlupfampli
tude kleinen Amplitude, moduliert. Die Modulationsfrequenz
soll hierbei größer als die Zündfolgefrequenz sein und et
wa das Zwei- bis Zehnfache der Zündfolgefrequenz betragen.
Durch die Überlagerung der Modulationsschwingung, die den
Schlupf mit der Modulationsfrequenz periodisch mindert und
erhöht, lassen sich Eigenfrequenzschwingungen des An
triebsstrangs mindern, wenn nicht gar vermeiden. Die Modu
lationsfrequenz darf jedoch kein ganzzahliges Vielfaches
der Erregerfrequenz sein.
Darüberhinaus läßt sich die Schlupfregelanordnung zur
Überwachung der die Kupplung thermisch belastenden Kupp
lungsarbeit ausnutzen, wobei der momentane Schlupf so ver
ringert wird, daß die Wärmeabfuhr der Kupplung gewährlei
stet ist.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung an
hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Antriebs
anordnung für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 ein Diagramm, welches den maximal zulässigen
Schlupf S max in Abhängigkeit von der Getriebeeingangsdrehzahl
n zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, welches den gewünschten Schlupf S
in Abhängigkeit vom Schallpegel L zeigt;
Fig. 4 ein Programmablaufdiagramm zur Erläuterung der
Funktionsweise einer ersten Ausführungsform der in
Fig. 1 dargestellten Antriebsanordnung und
Fig. 5 ein Programmablaufdiagramm einer zweiten Ausfüh
rungsform der in Fig. 1 dargestellten Antriebs
anordnung.
Fig. 1 zeigt schematisch die Antriebseinrichtung eines
Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine 1, deren Kurbel
welle 3 über eine Reibungkupplung 5 herkömmlicher Bauart mit
einer Eingangswelle 7 eines manuell zu schaltenden Getriebes
9 verbunden ist. Eine Ausgangswelle 11 des Getriebes 9 treibt
über ein Differentialgetriebe 13 wenigstens eines der Räder
paare, beispielsweise die Hinterräder des Kraftfahrzeugs. Die
Reibungskupplung 5 wird von einem Servo-Positionierantrieb 15
zwischen einer vollständig eingekuppelten und einer vollstän
dig ausgekuppelten Position ihres Ausrückers 17 gesteuert. Ein
von einem Kupplungspedal 19 aus bedienbarer Positionsgeber 21
steuert in üblicher Weise den Kupplungsbetrieb. Das Getriebe
9 kann alternativ auch als automatisches Getriebe ausgebildet
sein, dessen Gänge abhängig von einer Programmsteuerung ge
schaltet werden. Die Programmsteuerung steuert in diesem Fall
auch den Positionsgeber 21.
In dem durch die Komponenten 1, 5, 9 und 13 gebildeten An
triebsstrang des Kraftfahrzeugs können Drehschwingungen auf
treten, die bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen durch Tor
sionsschwingungsdämpfer, insbesondere in der Kupplungsscheibe
der Reibungskupplung, gedämpft werden. In dem Antriebsstrang
der Fig. 1 werden Drehschwingungen und damit zusammenhän
gende Geräusche, insbesondere des Getriebes 9, dadurch ge
dämpft, daß die Reibungskupplung 5 im Fahrbetrieb während der
Übertragung des Antriebsdrehmoments nicht vollständig ein
gekuppelt wird, sondern geringfügig geöffnet wird, so daß sie
das Drehmoment mit einem Schlupf vorbestimmter Größe über
trägt. Der Schlupf wird mittels einer in Fig. 1 schematisch
dargestellten Schlupfregelschaltung geregelt. Zur Ermittlung
des Schlupfs der Reibungskupplung 5 wird mittels eines Dreh
zahlsensors 23 die Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine 1,
d.h. die Eingangsdrehzahl der Reibungskupplung 5, gemessen.
Mittels eines Drehzahlsensors 25 wird die Ausgangsdrehzahl
der Reibungskupplung 5, d.h. die Eingangsdrehzahl des Ge
triebes 9 ermittelt. Eine Subtraktionsschaltung 27 liefert an
ihrem Ausgang 29 ein der Drehzahldifferenz und damit dem
Ist-Schlupf proportionales Signal. Eine Subtraktionsschaltung
31 subtrahiert das Ist-Signal von einem bei 33 zugeführten,
den gewünschten Schlupf repräsentierenden Soll-Signal und
liefert über eine Leitung 35 ein Fehlersignal, welches den
Antrieb 15 der Reibungskupplung 5 unabhängig von der Betäti
gung des Kupplungspedals 19 so steuert, daß die Kupplung 5
mit dem Soll-Schlupf arbeitet.
Die Größe des Soll-Schlupfs wird von einer Programmsteue
rung 37 zum Beispiel in Form eines Mikroprozessors oder der
gleichen einerseits abhängig von der mittels des Drehzahl
sensors 25 erfaßten Eingangsdrehzahl n des Getriebes 9, dem
Ist-Schlupfsignal und einem mittels eines Beschleunigungs
sensors 39 z.B. am Gehäuse des Getriebes 9 erfaßten Schallpe
gelsignals L gesteuert. Der Beschleunigungssensor 39 erfaßt
den Pegel von Vibrationsbeschleunigungen quer zur Fahrtrich
tung des Kraftfahrzeugs und parallel zur Fahrbahnebene.
Vibrationsbeschleunigungen in dieser Orientierung werden
durch die z.B. von Fahrbahnunebenheiten während der Fahrt
hervorgerufenen Beschleunigungskräfte nur wenig beeinflußt.
Der Beschleunigungssensor 39 ist über eine Filterschaltung
41, die auf das Spektrum der im Antriebsstrang auftretenden
Tonfrequenzen abgestimmt ist, an die Programmsteuerung 37
angeschlossen. Die nachfolgend noch näher erläuterte Pro
grammsteuerung 37 begrenzt das den gewünschten Schlupf
repräsentierende Soll-Signal auf einen maximal zulässigen
Wert des Schlupfs S max , und zwar in Abhängigkeit von der
mittels des Drehzahlsensors 25 erfaßten Drehzahl n der
Getriebeeingangswelle 7. Fig. 2 zeigt die Charakteristik
der Drehzahl n. Die Charakteristik wird beispielsweise
auf empirischem Wege so bemessen, daß einerseits die
thermische Belastung der Kupplung innerhalb zulässiger
Grenzen bleibt und andererseits der zur Geräuschminderung
und Schwingungsdämpfung benötigte Schlupf sichergestellt
ist. Der maximal zulässige Schlupf S max nimmt mit wachsender
der Drehzahl ab, wobei aber im Bereich von Resonanzstel
len der Schwingungen Überhöhungen des Schlupfverlaufs
vorgesehen sein können. Der Verlauf des maximal zulässi
gen Schlupfs S max in Abhängigkeit von der Drehzahl n ist
in einem Speicher 43 der Programmsteuerung 37 insbesonde
re in Tabellenform gespeichert.
Die Schwingungseigenschaften des Antriebsstrangs unter
scheiden sich von Kraftfahrzeug zu Kraftfahrzeug infolge
unterschiedlicher Motoreigenschaften, unterschiedlicher
Getriebedimensionierung, unterschiedlicher Fahrzeugausstat
tung, wie zum Beispiel mit Schiebedach oder ohne Schiebe
dach oder unterschiedlicher Schalldämmungsmaßnahmen. Um
diesen Unterschieden Rechnung zu tragen, ist der in dem
Speicher 43 gespeicherte Wert des maximal zulässigen
Schlupfs S max zumindest in Drehzahlteilbereichen größer
als für die Schwingungsdämpfung im konkreten Fall unbe
dingt erforderlich wäre. Um trotz dieser Maßnahme die
thermische Belastbarkeit und den Verschleiß der Kupplung
besonders klein zu halten, mindert die Programmsteuerung
37 den Soll-Schlupf abhängig von dem mittels des Beschleu
nigungssensors 39 erfaßten Schallpegel L. Fig. 3 zeigt den
Zusammenhang zwischen dem Schlupf S der Kupplung und dem
durch Schwingungen des Antriebsstrangs erzeugten Schall
pegel L. Mit zunehmendem Schlupf nimmt der Schallpegel L
ab. Dementsprechend ist dem maximal zulässigen Schlupf
S max ein minimaler Schallpegel L min zugeordnet. Die Pro
grammsteuerung 37 stellt, wie nachstehend noch näher er
läutert wird, zunächst die Kupplung 5 so ein, daß sie mit
dem der aktuellen Drehzahl entsprechenden maximal zulässi
gen Schlupf S max schlupft und dementsprechend der Beschleunigungssensor
39 den minimalen Schallpegel L min erfaßt.
Nachfolgend mindert die Programmsteuerung 37 den
Soll-Schlupf S auf einen Wert S min in Abhängigkeit vom
Schallpegel L, der hierbei von dem Wert L min auf einen
Wert L max zunimmt.
In einer ersten Variante der Erfindung ist der Wert L max
vorgegeben und zwar entweder als konstanter Wert oder aber
in von der Drehzahl n abhängiger Form. Die Programmsteue
rung 37 erzeugt hierbei das Schlupf-Sollwert-Signal so,
daß der vorgegebene Schallpegel L max eingehalten wird.
Bei der vorstehend erläuterten Variante kann es bei man
chen Betriebssituationen, insbesondere mit stark schwan
kendem Außengeräuschpegel, zu Regelungenauigkeiten kommen.
Dies kann vermieden werden, wenn, wie in einer zweiten
Variante vorgesehen ist, das Schlupf-Sollwert-Signal S
ausgehend von dem maximal zulässigen Schlupf S max nur so
weit gemindert wird, bis der Schallpegel ausgehend von dem
minimalen Schallpegel L min um einen vorbestimmten Pegeländerungswert
Δ L erhöht ist. Da der Schallpegel L min den
Außengeräuschpegel mitberücksichtigt, ist diese Variante
unabhängig vom Außengeräuschpegel.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Programmablaufdiagramm für
die zweite Variante. In dem Blockdiagramm bezeichnet der
Funktionsblock 45 den Start der Brennkraftmaschine oder
den Beginn des Einrückens der Kupplung. Ein kontinuierlich
arbeitender Funktionsblock 47 ermittelt aus den Momentan
werten der Getriebeeingangsdrehzahl n einen zeitlichen
Mittelwert über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg. Die
Zeitspanne ist so bemessen, daß Schwankungen der Drehzahl
aufgrund des Ungleichförmigkeitsgrads der Brennkraftma
schine eliminiert werden, der zeitliche Mittelwert der
Drehzahl jedoch einer beim Gaspedal abhängigen Beschleunigung
oder Bremsen der Brennkraftmaschine sich ändernden
Drehzahl folgt. In einem als Funktionsblock 49 dargestellten
Tabellenspeicher ist eine Tabelle der maximal zulässigen
Schlupfwerte S max in Abhängigkeit von der mittleren
Drehzahl gespeichert, wobei die Tabelle die Werte S max
in Drehzahlschritten Δ enthält. Nach Auslösung des Funktionsblocks
47 liefert der Funktionsblock 49 den der
momentanen Drehzahl zugeordneten Wert S max als Sollwertsignal,
welches die Kupplung 5 (Fig. 1) auf den maximal
zulässigen Schlupf S max einstellt. Dies ist durch einen
Funktionsblock 51 angedeutet. Ein Funktionsblock 53 ermittelt
bei auf den maximal zulässigen Schlupf eingestellter
Kupplung einen zeitlichen Mittelwert des Schallpegels
min , der von zeitlichen Schwankungen aufgrund des Ungleichförmigkeitsgrads
der Brennkraftmaschine bereinigt
ist. Entsprechend einem Funktionsblock 55 folgt nun ein
Schlupfverringerungsschritt, bei welchem die Kupplung um
einen vorbestimmten Wert zur Verringerung des Schlupfs
eingerückt wird. Bei dem schrittweisen Einrücken der Kupplung
kann die Kupplung entsprechend einem vorbestimmten
Schlupfschritt oder einem vorbestimmten Positionsschritt
ihres Ausrückers oder auch um einen vorbestimmten Schlupfänderungsfaktor
oder dergleichen verstellt werden. In
einem Entscheidungsblock 57 wird nachfolgend überprüft, ob
sich seit der Ermittlung der Drehzahl im Funktionsblock
47 die Drehzahl so weit geändert hat, daß nach der
Tabelle des Funktionsblocks 49 ein anderer Wert des maximal
zulässigen Schlupfs S max auszuwählen wäre. Es wird mit
anderen Worten überprüft, ob die mittlere Drehzahl noch
innerhalb desselben Tabellenschritts ΔKn liegt. Hat sich
die Drehzahl über den Drehzahlschritt hinaus geändert,
so springt das Programm zum Funktionsblock 49 zurück. Hat
sich die Drehzahl nicht relevant geändert, so wird in
einem Entscheidungsblock 59 überprüft, ob der mittlere
Schallpegel , welcher analog zum Funktionsblock 53 ermittelt
wird, kleiner oder gleich ist dem minimalen mittleren
Schallpegel min , vermehrt um einen vorbestimmten
konstanten Schallpegelzuwachs Δ L. Der Schallpegelzuwachs
Δ L legt, wie vorstehend erläutert wurde, die Grenze fest,
bis zu der der Schlupf ausgehend vom maximal zulässigen
Schlupf S max vermindert werden kann, wenn die Geräuschentwicklung
und die Schwingungsdämpfung in vorbestimmten
Grenzen bleiben soll. Ist kleiner als dieser Grenzpegel,
so springt das Programm in den Funktionsblock 55 und führt
einen weiteren, den Schlupf verringernden Schritt aus. Das
Programm arbeitet adaptiv und selbstregelnd. Ist der mittlere
Schallpegel größer als der vorstehend erwähnte
Grenzwert, so wird der vorangegangene Schlupfverringe
rungsschritt des Funktionsblocks 55 in analoger Weise ent
sprechend einem Funktionsblock 61 rückgängig gemacht, wo
bei die Kupplung um einen Schritt geöffnet wird. Auch hier
kann der Öffnungsschritt durch einen konstanten Schlupf
änderungsschritt oder Ausrücker-Positionsänderungsschritt
oder Schlupfänderungsfaktor bestimmt sein. Ein Entscheidungsblock
63 überprüft auf den Schlupfvergrößerungsschritt
folgend, ob der nunmehr eingestellte Schlupf
kleiner oder gleich dem maximal zulässigen Schlupf S max
ist. Ist S kleiner oder gleich S max so wird das Programm
zum Entscheidungsblock 57 zurückgeführt. Übersteigt S den
maximal zulässigen Schlupf S max , so springt das Programm
zum Entscheidungsblock 47 zurück.
Bei der vorstehend erläuterten Regelstrategie muß auf jeden
Schlupfänderungsschritt der Funktionsblöcke 55 und 61
zunächst die Reaktion des Schallpegels L abgewartet werden,
bevor der Entscheidungsblock 59 abgefragt werden
kann. Die für die Justierung der Kupplung erforderliche
Zeitspanne begrenzt die Ansprechzeit der Regelanordnung.
Die Ansprechzeit der Regelung kann durch die nachfolgend
erläuterte Regelstrategie verkürzt werden. Diese Regelstrategie
macht sich zunutze, daß sich die Kurvensteigung
des Schlupfs S in Abhängigkeit vom Schallpegel L ändert.
Der Funktionsverlauf S (L) ist von der Drehzahl n abhängig
und läßt sich empirisch ermitteln. Dementsprechend kann
für die von der Drehzahl abhängige Charakteristik des
maximal zulässigen Schlupfs S max ein drehzahlabhängiger
Quotient Δ L : Δ S ermitteln, welcher der Bedingung genügt,
daß
ist. Der Quotient Δ L/ Δ S bildet einen
Steuerparametergrenzwert, der es erlaubt, ausgehend von dem maximal
zulässigen Schlupf S max den Schlupf so weit zu verringern,
bis der Schallpegel von seinem Minimalwert L min um den Be
trag Δ L erhöht wurde, wobei jedoch die Reaktion des An
triebsstrangs auf Schlupfänderungen nicht abgewartet wer
den muß.
Fig. 5 zeigt ein dem Ablaufdiagramm der Fig. 4 entspre
chendes Ablaufdiagramm für eine quotientenabhängige Rege
lung, wobei funktionsgleiche Funktionsblöcke mit denselben
Bezugszahlen, vermehrt um den Buchstaben a, bezeichnet
sind. Zur Erläuterung dieser Funktions- und Entscheidungs
blöcke, wird auf die Beschreibung der Fig. 4 Bezug genom
men. Im Unterschied zum Tabellenspeicher des Funktions
blocks 49 speichert der Tabellenspeicher des Funktions
blocks 49 a nicht nur eine Tabelle der maximal zulässigen
Schlupfwerte S max in Abhängigkeit von der mittleren Drehzahl
, sondern auch eine Tabelle des Quotienten Δ L/Δ S in
Abhängigkeit der mittleren Getriebeeingangsdrehzahl .
Beide Tabellen haben hierbei die gleiche Schrittweite Δ .
Nach dem Start des Programmablaufs durch den Funktionsblock
45 a liefert der Funktionsblock 49 a den der ermittelten
Drehzahl zugeordneten Wert des maximal zulässigen
Schlupfs S max , und die Kupplung wird entsprechend dem
Funktionsblock 51 a auf diesen Wert eingestellt. In dem
Funktionsblock 53 a wird aus den momentanen Werten des
Schlupfs S und des Schallpegels L ein Momentanwert des
Quotienten der momentanen Schallpegeländerung δ L zur mo
mentanen Schlupfänderung δ S ermittelt und hieraus ein
zeitlicher Mittelwert gebildet, der von kurzzeitigen
Schwankungen, wie sie beispielsweise aufgrund des Un
gleichförmigkeitsgrads der Brennkraftmaschine auftreten,
bereinigt ist. Bei auf maximal zulässigem Schlupf ein
gestellter Kupplung entspricht dieser Momentanwert des
Quotienten der Steigung der in Fig. 3 dargestellten Kurve
L(S) im Punkte L min , S max . Der momentane Quotient Δ L/ δ S
bildet den Steuerparameter, der auf den Schlupfverringe
rungsschritt des Funktionsblocks 55 a und des Entschei
dungsblocks 57 a folgend in dem Entscheidungsblock 59 a mit
dem aus der Tabelle des Funktionsblocks 49 a entnommenen
Grenzwertquotienten Δ L/Δ S verglichen wird. Die Blöcke 55 a
und 57 a entsprechen hierbei den Blöcken 55 und 57 in
Fig. 4. Auch im Ablaufdiagramm der Fig. 5 folgen auf den
Entscheidungsblock 59 a ein Funktionsblock 61 a mit einem
Schlupfvergrößerungsschritt sowie ein Entscheidungsblock
63 a, der bei Vergrößerung des Schlupfs das Einhalten des
maximal zulässigen Schlupfs S max überwacht. Die Blöcke 61 a
und 63 a entsprechen den Blöcken 61 und 63 in Fig. 4. Der
Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die
Blöcke 49 a, 53 a und 59 a auch für die Überwachung des in
versen Quotienten ausgelegt sein können. Ferner wurde im
Vorstehenden die Schlupfregelung als von der Getriebe
eingangsdrehzahl abhängig erläutert. Analog dazu kann der
in den Tabellenspeichern gespeicherte Wert des maximal zu
lässigen Schlupfs oder des zur Regelung benutzten Quotien
ten Δ L/Δ S auch von der Motordrehzahl abhängig tabelliert
sein. Die Programmsteuerung 37 wird dementsprechend von
dem Drehzahlsensor 23 gesteuert.
Die schallpegelabhängige Steuerung des Schlupf-Sollwerts
erlaubt eine im wesentlichen verzögerungsfreie Anpassung
des Schlupfs der Reibungskupplung 5 an geänderte Betriebs
situationen, beispielsweise an plötzliches Gasgeben. Darü
berhinaus wird die thermische Belastung der Reibungskupp
lung 5 gemindert, da sich der Schlupf an dem tatsächlich
erzeugten Geräuschpegel orientiert. Die Schlupfregelschal
tung eignet sich gleichermaßen für den Zugbetrieb als auch
den Schubbetrieb des Antriebsstrangs.
In Fig. 1 erfaßt der Beschleunigungssensor 39 Querbeschleu
nigungen des Getriebes 9. Wenngleich diese Meßart bevorzugt
ist, eignet sich doch jede andere Meßmethode zur Erfassung
der durch Torsionsschwingungen des Antriebsstrangs erzeugten
Geräusche. In Fig. 1 ist bei 65 als Alternative ein am
Differenzialgetriebe 13 angebrachter Beschleunigungssensor
dargestellt. Geeignet sind auch im Fahrgastraum des Kraft
fahrzeugs angeordnete Mikrophone 67, die den Geräuschpegel
im Fahrgastraum erfassen.
Dem Schlupf-Sollwertsignal wird, wie Fig. 1 zeigt, über
eine Summationsstufe 69 zusätzlich aus einem Oszillator
71 ein Modulationssignal überlagert, welches eine Modula
tion des Schlupfs der Reibungskupplung 5 bewirkt. Die
Modulationsamplitude ist, verglichen mit der Schlupfampli
tude, klein. Durch die Modulation des Schlupfs kann die
Anregung von Eigenfrequenzschwingungen des Antriebsstrangs
vermieden oder zumindest vermindert werden. Die Modula
tionsfrequenz ist bevorzugt größer als die Zündfrequenz
der Brennkraftmaschine 1 und liegt zweckmäßigerweise bei
dem etwa zwei- bis zehnfachen der Zündfrequenz. Die Modu
lationsfrequenz kann variabel sein und insbesondere von
der Motordrehzahl abhängen.
Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel einer die
Schaltkupplung des Antriebsstrangs bildenden Reibungskupp
lung erläutert. Bei der Reibungskupplung kann es sich aber
auch um die Überbrückungskupplung eines Drehmomentwandlers
oder dergleichen handeln. Die Überbrückungskupplung wird
vorzugsweise auf hydraulischem Wege direkt von der hydrau
lischen Steuerung eines automatischen Getriebes gesteuert.
Claims (15)
1. Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- a) eine Brennkraftmaschine (1),
- b) ein Getriebe (9),
- c) eine im Drehmomentübertragungsweg zwischen einer Ausgangswelle (3) der Brennkraftmaschine (1) und einer Eingangswelle (7) des Getriebes (9) angeordnete Reibungskupplung (5),
- d) einen Stellantrieb (15) für die Reibungskupplung (5),
- e) eine Schlupfsensoreinrichtung (23, 25, 27), die den Schlupf zwischen der Ausgangswelle (3) der Brennkraft maschine (1) und der Eingangswelle (7) des Getriebes (9) erfaßt,
- f) eine den Stellantrieb (15) abhängig von dem mittels der Schlupfsensoreinrichtung (23, 25, 27) erfaßten Schlupf zur Erzeugung eines gewünschten Schlupfs steuernden Schlupfregelanordnung,
- g) einen auf Schwingungen, die von der Brennkraftmaschi ne hervorgerufen werden, ansprechenden Schwingungs sensor (39, 41; 65; 67), der die Größe des von der Schlupfregelanordnung festgelegten, gewünschten Schlupfs abhängig von der Schwingung steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungssensor (39,
41; 65; 67) auf tonfrequente Schwingungen anspricht und
ein dem Schallpegel entsprechendes Signal erzeugt,
daß die Schlupfregelanordnung einen die Drehzahl (n) an
einer vorbestimmten Stelle des Drehmomentübertragungs
wegs erfassenden Drehzahlsensor (25) aufweist und einen
Maximalwert (S max ) des gewünschten Schlupfs entsprechend
einer vorbestimmten Maximalwert-Charakteristik in Abhän
gigkeit von der Drehzahl an der vorbestimmten Stelle des
Drehmomentübertragungswegs festlegt
und daß die Schlupfregelanordnung eine auf das Signal
des Schwingungssensors (39, 41; 65; 67) ansprechende
Steuerung (37, 43) umfaßt, die die Größe des gewünsch
ten Schlupfs in Abhängigkeit von dem mittels des Schwin
gungssensors (39, 41; 65; 67) erfaßten Schallpegel auf
einen Wert kleiner als den Maximalwert (S max ) einstellt.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung Signaltrans
formationsmittel (53; 53 a) umfaßt, die abhängig von dem
Signal des Schwingungssensors (39, 41; 65; 67) einen
Steuerparameterwert erzeugen,
daß die Steuerung (37) die Schlupfregelanordnung zu
nächst auf den entsprechend der vorbestimmten Maximal
wert-Charakteristik festgelegten Maximalwert (S max ) des
Schlupfs einstellt und bei entsprechend dem Maximalwert
(S max ) schlupfender Reibungskupplung (5) einen ersten
Grenzwert des Steuerparameters ermittelt,
daß die Steuerung (37) Speichermittel (43; 49 a) umfaßt,
die Informationen für die Erzeugung eines zweiten, einem
kleineren Schlupf als dem Maximalwert zugeordneten
Grenzwert des Steuerparameters speichern
und daß die Steuerung (37) dann den Wert des Schlupfs
schrittweise verringert, bis der bei verringertem
Schlupf erzeugte Steuerparameterwert den zweiten Grenz
wert erreicht.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltransformations
mittel (53) einen die Größe des Schallpegels repräsen
tierenden Steuerparameterwert ( ) erzeugt und daß die
Steuerung als zweiten Grenzwert den ersten Grenzwert
( min ) vermehrt um einen von der Information der Spei
chermittel (49) festgelegten Betrag (Δ L) erzeugt und den
Wert des Schlupfs schrittweise verringert, bis der bei
verringertem Schlupf erzeugte Steuerparameterwert
kleiner ist als der zweite Grenzwert.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltransformations
mittel (53 a) einen den Quotienten aus dem Wert der Ände
rung des von dem Schwingungssensor (39, 41; 65; 67)
erfaßten Schallpegels (δ L) und der Änderung des von der
Schlupfsensoreinrichtung (23, 25, 27) erfaßten Schlupfs
(S) repräsentierenden Steuerparameterwert erzeugt und
daß die Steuerung (37) den Wert des Schlupfs schritt
weise verringert, bis der Steuerparameterwert den in den
Speichermitteln gespeicherten zweiten Grenzwert (Δ L/Δ S)
erreicht.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermittel als Ta
bellenspeichermittel (49; 49 a) ausgebildet sind und die
Informationen zur Erzeugung des zweiten Grenzwerts in
von der Drehzahl an der vorbestimmten Stelle des Dreh
momentübertragungswegs abhängiger Form speichern.
6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltransformations
mittel (53; 53 a) den auf ein vorbestimmtes Zeitintervall
bezogenen zeitlichen Mittelwert der Momentanwerte des
Steuerparameters mit dem zweiten Grenzwert vergleicht.
7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfregelanordnung
zur drehzahlabhängigen Speicherung der Maximalwerte des
gewünschten Schlupfs Tabellenspeichermittel (49; 49 a)
umfaßt.
8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfregelanordnung
den Schlupf so regelt, daß der Steuerparameterwert im
wesentlichen auf dem zweiten Grenzwert konstant gehalten
wird.
9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (25) ein
der Drehzahl am Eingang (7) des Getriebes (9) entspre
chendes Signal erzeugt.
10. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungssensor als
Beschleunigungssensor (39; 65) ausgebildet ist, der auf
im wesentlichen horizontal quer zur Fahrtrichtung
gerichtete Vibrationsbeschleunigungen des Getriebes (9)
oder eines Differentialgetriebes (13) anspricht.
11. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungssensor als
im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes
Mikrophon (67) ausgebildet ist.
12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfregelanordnung eine
Modulationsanordnung (69, 71) umfaßt, die einem den Stell
antrieb (15) steuernden Steuersignal ein Modulationssignal
kleinerer Amplitude überlagert.
13. Antriebseinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Modulations
signals größer als die Zündfolgefrequenz der Brennkraft
maschine (1) ist.
14. Antriebseinrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Modulation
signals das Zwei- bis Zehnfache der Zündfolgefrequenz ist.
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FICHTEL & SACHS AG, 8720 SCHWEINFURT, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: MANNESMANN SACHS AG, 97422 SCHWEINFURT, DE |
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