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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wieder-Schließen der
Kupplung während
eines Gangswechsels und insbesondere während eines Gangwechsels, der
durch ein manuelles Schaltgetriebe mit Kraft-unterstützter Steuerung ausgeführt wird,
auf welches sich die folgende Beschreibung speziell beziehen wird,
ohne die Allgemeingültigkeit
zu beschränken.
Die Maßnahmen
des Oberbegriffes des Anspruches 1 sind aus dem Stand der Technik
wohl bekannt.
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Manuelle
Schaltgetriebe mit Kraft-unterstützter
Steuerung werden zunehmend üblich,
welche baulich vollkommen ähnlich
einem manuellen Getriebe des konventionellen Typs sind, mit der
Ausnahme, dass Pedale und Steuerhebel, welche durch den Benutzer
betätigt
werden können,
durch entsprechende elektrische oder hydraulische Kraft-unterstützte Betätigungselemente
ersetzt sind. Bei Benutzung eines manuellen Schaltgetriebes mit
Kraft-unterstützter Steuerung
muss der Benutzer nur die Anweisung, zu einem höheren oder niedrigeren Gang
zu wechseln, übermitteln
und das Steuersystem führt
automatisch das Schalten durch Einwirken auf die Drosselklappen-Steuerung
und auf die verschiedenen Kraft-unterstützten Betätigungselemente aus.
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Bei
normalen Fahrbedingungen wird ein manuelles Schaltgetriebe mit Kraft-unterstützter Steuerung
gewünscht,
um den Passagieren des Fahrzeuges während den Phasen des Schaltens
ein hohes Niveau an Komfort zu gewährleisten; neueste Studien
haben gezeigt, dass, um ein hohes Niveau an Komfort den Passagieren
zu garantieren, das Schalten innerhalb kurzer Zeit und ohne Zunahme
von Schwingungen stattfinden muss, welche durch die Passagiere wahrgenommen
werden können.
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Bei
Abschluss der Schaltvorgänge
muss die Kupplung wieder geschlossen werden, um die Antriebswelle
und die Hauptwelle des Getriebes in Verbindung miteinander zu bringen;
insbesondere nachdem die neue Übersetzung
in einem ansteigenden Wechsel vorliegt (d. h., wenn die neue Übersetzung „länger" als die vorangehende
ist), fährt
das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit, welche fast identisch mit
der Geschwindigkeit vor der Schaltaktion ist, dreht der Motor mit
einer Geschwindigkeit, welche im Wesentlichen die gleiche ist, wie
die, die für
das Fahrzeug durch die vorhergehende Übersetzung erzielt wurde, und
rotiert die Hauptwelle des Getriebes mit einer Geschwindigkeit,
die die gleiche ist, wie die, die für das Fahrzeug durch die neue Übersetzung
erhalten wird, und rotiert folglich langsamer als die Antriebswelle.
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In
dieser Situation sollte die Kupplung in der kleinstmöglichen
Zeitdauer geschlossen werden, um die Schaltdauer auf ein Minimum
zu reduzieren; jedoch ist dieses operative Verfahren nur an der
Grenze zum sportlichen Fahren akzeptabel, da es eine Reihe von Schwankungen
in der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeuges, welche deutlich von
den Passagieren bemerkt werden können,
mit einer sich ergebenden Minderung des Fahrkomforts hervorruft.
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Um
die Kupplung bei Abschluss der Schaltvorgänge zu schließen, ist
es bekannt, sowohl die Kraft-unterstützte Steuerung der Kupplung
als auch die Kraft-unterstützte
Steuerung der Drosselklappe progressiv und simultan derart zu betätigen, dass
sowohl das durch die Kupplung übertragene
Drehmoment als auch das durch den Motor erzeugte Drehmoment simultan
und progressiv erhöht
werden. Jedoch wurde festgestellt, dass diese Methodik nur im Stande
ist, durch die Passagiere wahrnehmbare Beanspru chungen zu vermeiden,
wenn diese innerhalb relativ langer Zeitintervalle ausgeführt wird.
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Die
US 6,061,619 offenbart ein
elektronisches Betriebssystem für
eine automatisch verstellbare Kupplung in einem Antriebsstrang zwischen
einem Verbrennungsmotor und einem manuell schaltbaren Getriebe eines
Kraftfahrzeuges, welches einen Microcontroller einsetzt, welcher
die Drehmoment-Übertragung
durch die Kupplung regelt, um anfänglich einen Wechsel von einem
ausgekuppelten Zustand zu einem Zustand anfänglichen Eingriffs mit einem
maximalen Schlupf zu bewirken immer wenn die Synchronisation des
Getriebes nach einem manuellen Schalten des Getriebes in eine andere
Getriebe-Übersetzung,
bei derjenigen Drehzahl einer Eingangs- und/oder einer Ausgangs-Komponente des
Getriebes stattfindet, welche einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
wie z. B. denjenigen, der der maximal zulässigen Drehzahl des Motors
entspricht. Der Microcontroller ändert
den Schlupf der Kupplung, bis sich die Drehzahl der Eingangs- und/oder
Ausgangs-Komponente des Getriebes mindestens auf den vorbestimmten
Grenzwert reduziert.
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Die
DE 42 04 401 offenbart eine
Einheit zum Steuern des Ausgangs-Drehmoments
eines automatischen Getriebes während
eines Schaltvorgangs in einem Motor-angetriebenen Fahrzeug bei einem durch
den Fahrer eingestellten Wert, wobei das Getriebe mindestens zwei
Getriebe-Übersetzungen
aufweist, die wahlweise über
Kupplungen eingekuppelt werden können.
Beim Hochschalten steht die der höheren Übersetzung zugeordnete Kupplung
zuerst kontinuierlich in einer zeitgesteuerten Weise in Eingriff,
wobei zeitgleich das Motor-Drehmoment entsprechend erhöht wird,
um das Ausgangs-Drehmoment konstant zu halten. Wenn die erste, der
niedrigeren Übersetzung
zugeordnete Kupplung kein Drehmoment mehr überträgt, wird diese ausgerückt. Daraufhin
wird die zweite Kupplung durch Reduzieren des Motor-Drehmomentes
auf ihre Synchron-Rotationsgeschwindigkeit gebracht und ohne Schlupf weiter
angetrieben. Das Hinunterschalten findet in umgekehrter Weise statt.
Bei derartigen Schaltvorgängen
wird ein größerer Schalt-Komfort
ohne Erschütterungen
erreicht.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum
Wieder-Schließen
der Kupplung während
des Schaltens bereitzustellen, welches frei von den beschriebenen
Nachteilen ist und welches insbesondere einfach sowie wirtschaftlich
auszuführen
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Wieder-Schließen der Kupplung während des
Schaltens bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 angegeben ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert,
welche eine nicht-beschränkende
Ausführungsform
von dieser veranschaulichen, in welcher:
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1 eine
schematische Ansicht des Motors und der Antriebseinheiten eines
Fahrzeuges ist, das mit einem Kraft-unterstützten manuellen Getriebe ausgestattet
ist;
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2 die
zeitliche Entwicklung von einigen Größen während eines Vorganges eines
Wieder-Schließens
der Kupplung veranschaulicht, der gemäß dem Verfahren ausgeführt wird,
welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; und
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3 ein
Blockdiagramm eines Teiles einer Steuereinheit in 1 zeigt.
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In 1 bezeichnet 1 die
Antriebseinheiten als Ganzes eines bekannten Fahrzeuges, welche
die Bewegung aus einem Motor 2 zu einem Paar Antriebsräder 3 übertragen
können.
Die Antriebseinheiten 1 umfassen eine Kupplung 4,
ein manuelles Schaltgetriebe 5 mit Kraft-unterstützter Steuerung und
ein Differenzial 6; das Getriebe 5 umfasst wiederum
eine Hauptwelle 7, welche mit einer Winkelgeschwindigkeit ω1(t) rotiert, und eine Vorgelegewelle 8, welche
mit einer Winkelgeschwindigkeit ω2(t) rotiert, und überträgt die Bewegung auf die Antriebsräder 3 durch
das Differenzial 6 und ein Paar Achswellen 9. Durch
die Zwischenschaltung der Kupplung 4 ist die Hauptwelle 7 mit
einer Antriebswelle 10 verbunden, welche durch den Motor 2 in
Drehung versetzt wird und mit einer Winkelgeschwindigkeit ωm(t) rotiert.
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Die
Antriebseinheiten 1 sind außerdem versehen mit einer hydraulischen
Kraft-unterstützten Steuerung 11 eines
bekannten Typs, welche die Kupplung 4 steuern kann, und
mit einer hydraulischen Kraft-unterstützten Steuerung 12 eines
bekannten Typs, welche die Position der Vorgelegewelle 8 steuern
kann, um die Antriebsübersetzung
zu bestimmen, welche zwischen der Hauptwelle 7 und der Vorgelegewelle 8 vorliegt.
Die Kraft-unterstützten Steuerungen 11 und 12 werden
durch eine Steuereinheit 13 gesteuert, welche mit einer
Reihe Sensoren (welche bekannt und nicht dargestellt sind) verbunden
ist, um die Befehle des Fahrers zu detektieren und den Wert einiger
Referenz-Größen des
Motors 2 und der Antriebseinheiten 1 zu messen.
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In
einem entsprechenden Speicher (welcher bekannt und nicht dargestellt
ist) in der Steuereinheit 13 ist die Funktion Tcl(x) des Durchgriffes der Kupplung 4 gespeichert,
welche für
jede Position x der Kupplung 4 (oder eher für jede Position
x des Scheibenantriebs der Kupplung 4) das Dreh moment Tcl, das durch die Kupplung 4 selbst übertragen
wird, von der Antriebswelle 10 zu der Hauptwelle 7 des
Getriebes 5 angibt. Im Allgemeinen kann die Funktion Tcl(x) des Durchgriffes der Kupplung 4 aus
der Gleichung [0] erhalten werden, in welcher F(x) die durch den Scheibenantrieb
der Kupplung ausgeübte
Kraft ist, μ der
Reibungskoeffizient zwischen den Scheiben der Kupplung 4 ist,
und SIGN() eine binäre
Vorzeichen-Funktion ist, und den Wert ±1 annimmt, was davon abhängig ist,
ob die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 größer oder
kleiner als die Winkelgeschwindigkeit ω1(t)
der Hauptwelle 7 ist. Tcl(x) = F(x)*μ*SIGN(ωm(t) – ω1(t)) [0]
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Während des
Schaltens von einer augenblicklichen Getriebestufe A zu einer nachfolgenden, höheren Getriebestufe
B (d. h., welche ein längeres Übersetzungs-Verhältnis aufweist)
befehligt die Steuereinheit 13 die Kraft-unterstützten Steuerungen 11 und 12,
ein Öffnen
der Kupplung 4 auszuführen,
um die Getriebestufe A freizugeben, um mit der Getriebestufe B in
Eingriff zu gelangen, und um letztendlich die Kupplung 4 zu
schließen.
Während
der oben beschriebenen Schaltvorgänge hält die Steuereinheit 13 das
durch den Motor 2 erzeugte Antriebs-Drehmoment Tm ständig
unter Kontrolle, um die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
der Antriebswelle 10 im Wesentlichen gleich den erforderlichen
Werten zu halten.
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Während der
Phase des Wieder-Schließens der
Kupplung 4, nachdem die Getriebestufe B in Eingriff gebracht
wurde, wird die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
der Antriebswelle 10 angepasst, um mit der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 übereinzustimmen,
wobei die Winkelgeschwindigkeit ω1(t) durch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges
festgesetzt wird, da die Hauptwelle 7 mit den Antriebsrädern 3 durch
die Achswellen 9, das Differenzial 6, die Vorgelegewelle 8 und
den Getriebestrang der Getriebestufe B winkeltreu verbunden ist.
Während
der Phase des Wieder-Schließens der
Kupplung 4 rutscht die Kupplung 4 selbst und übertragt
ein Drehmoment Tcl zwischen der Antriebswelle 10 und
der Hauptwelle 7; in dieser Situation wird das Bewegungs-Gesetz
durch die Gleichung [1] geliefert, in welcher Jm das
Trägheitsmoment
des Motors 2 darstellt, und ω'm(t) die Drift über eine
Zeitdauer der Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
der Antriebswelle 10 darstellt, d. h. die Winkel-Beschleunigung
der Antriebswelle 10. Jm*ω'm(t) = Tm(t) – Tcl(t) [1]
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Zwei
andere Gleichungen werden direkt aus der Gleichung [1] hergeleitet: ω'm(t) = (Tm(t) – Tcl(t))/Jm [2] Tcl(t)
= Tm(t) – Jm*ω'm(t) [3]
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Um
ein relativ schnelles Wieder-Schließen der Kupplung 4 durchzuführen, was
zugleich den Passagieren Komfort garantiert, ist es vorteilhaft,
den Motor 2 zu regeln, um ein Erzeugen eines nutzbaren Drehmomentes
zu verhindern (in der Tat erzeugt bei diesen Bedingungen der Motor
ein Antriebs-Drehmoment Tm, welches leicht
negativ infolge der Wirkung der Reibungs-Drehmomente ist), und nur
teilweise die Kupplung 4 wieder zu schließen, um
beispielsweise die Kupplung 4 selbst zum Übertragen
eines konstanten vorbestimmten Drehmomentes Tcl*
zu der Hauptwelle 7 des Getriebes für eine Zeitdauer zu bringen,
welche ausreichend ist, um die überschüssige kinetische
Energie der Antriebswelle 10 zu verbrauchen, und um die
Antriebswelle 10 im Wesentlichen mit einer Winkelgeschwindigkeit ωm(t) zur Rotation zu bringen, welche der
Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 gleichkommt.
Unter diesen Bedingungen erzeugt der Motor 2 in der Tat
mechanische Energie, welche kleiner als diejenige ist, die für die Kraftübertragung
benötigt
wird und durch die Kupplung 4 übertragen wird, und der Energie-Fehlbetrag
wird durch Abgabe der der Antriebswelle 10 innewohnenden
kinetischen Energie wiedergewonnen, welche die Drehzahl vermindert.
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Wenn
die Antriebswelle 10 eine Winkelgeschwindigkeit ωm(t) erreicht, welche nahe der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 liegt, wird
der Motor 2 geregelt, um progressiv ein positives Antriebs-Drehmoment
Tm wieder herzustellen; wenn die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 sehr nahe
an, d. h. im Wesentlichen identisch mit der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 ist, wird
die Kupplung 4 vollständig
geschlossen und das Schalten ist folglich abgeschlossen.
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Mit
anderen Worten besteht das Verfahren zum Schließen der Kupplung 4 aus
einem schnellen Stellen der Kupplung 4 in eine vorbestimmte
Position x*, um ein konstantes Drehmoment Tcl*
(welches im Wesentlichen gleich dem Antriebs-Drehmoment T* ist,
welches durch den Motor 2 unmittelbar vor dem Schalten
bereitgestellt wird) zu übertragen,
und aus einem Halten der Kupplung 4 in der vorbestimmten Position
x*, bis eine Synchronisation zwischen der Antriebswelle 10 und
der Hauptwelle 7 stattfindet. Insbesondere wird der Motor 2 geregelt,
um ein Null-Drehmoment Tm (oder allgemeiner,
ein Drehmoment, welches kleiner als das durch die Kupplung 4 übertragene
Drehmoment Tcl* ist) zu liefern, bis die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 nahe der
Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 ist; an diesem
Punkt wird der Motor 2 geregelt, um das gelieferte Drehmoment
Tm progressiv zu erhöhen, und die Kupplung 4 wird
nur wieder vollständig geschlossen,
wenn die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle im Wesentlichen gleich
(d. h. sehr nahe) der Winkelgeschwindigkeit ω1(t)
der Hauptwelle 7 ist.
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Vor
dem Schalten weist das Fahrzeug im Allgemeinen eine Beschleunigung
a* auf, welche durch ein von dem Motor 2 geliefertes Antriebs-Drehmoment T* durch
den Einfluss der Fahr-Aktivitäten
des Fahrers erzeugt wird; um maximalen Komfort zu garantieren, ist
es außerdem
für die
Schaltvorgänge
erforderlich, eine minimale Störung
der Fahrt des Fahrzeuges zu verursachen. Es ist folglich für das durch die
Kupplung 4 während
der Phase der Reduzierung der Drehzahl der Antriebswelle 10 übertragene
Drehmoment Tcl* vorteilhaft, im Wesentlichen
gleich dem Drehmoment T* zu sein, um das Bewegungsgesetz des Fahrzeuges
unverändert
zu lassen und um ein Herbeiführen
von Störungen
für die
Passagiere zu verhindern.
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Während der
Schaltvorgänge
bestimmt die Steuereinheit 13 den Wert des Antriebs-Drehmomentes
T*, das von dem Motor 2 vor dem Schalten geliefert wird,
und bestimmt über
die Funktion Tcl(x) des Durchgriffes der
Kupplung 4 die Position x*, an welche die Kupplung 4 selbst
(oder eher der Scheibenantrieb der Kupplung 4) gestellt
werden muss, um ein Drehmoment Tcl* zu übertragen,
welches im Wesentlichen gleich dem Drehmoment T* (minus den Reibungs-Drehmomenten)
ist.
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Es
ist wichtig, zu beachten, dass von dem Standpunkt der Antriebsräder 3 (d.
h. von dem Standpunkt des Fahrzeuges) die Schaltvorgänge zu dem Zeitpunkt
abgeschlossen sind, bei welchem die Kupplung 4 in die Position
x* gestellt worden ist, um das Drehmoment Tcl* zu übertragen,
da von diesem Zeitpunkt aus an die Antriebsräder wieder das Drehmoment T*
aufnehmen, welches sie vor dem Schalten empfangen haben. Dieses
Drehmoment T* wird offensichtlich von dem Motor 2 geliefert,
und in einer an fänglichen
Phase wird es auf Kosten der kinetischen Energie der Antriebswelle 10 (welche
folglich ihre Geschwindigkeit reduziert, um mit der Hauptwelle 7 synchron
zu laufen) erzeugt, während
es in einer nachfolgenden Phase wieder durch den Motor 2 durch
Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird.
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Es
ist aus der vorherigen Beschreibung offensichtlich, dass die Kraftübertragung
zu dem Fahrzeug mit dem vollständigen
Wieder-Schließen
der Kupplung 4 wieder hergestellt ist, bevor das Schalten endgültig beendet
ist, da die Antriebsräder 3 eine vollständige Kraftübertragung
empfangen, sobald die Phase der Synchronisation der Antriebswelle 10 mit der
Hauptwelle 7 beginnt, da bereits während dieser Phase die Hauptwelle 7 von
der Kupplung 4 ein Drehmoment Tcl*
empfängt,
welches im Wesentlichen gleich dem Drehmoment T* ist, das vor dem
Schalten empfangen wurde. Auf diese Weise wird vom Standpunkt des
Fahrzeuges aus die tatsächliche
Schaltdauer reduziert, da die Phase des Null-Übertragungs-Drehmomentes reduziert
wird.
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2 veranschaulicht
die zeitliche Entwicklung der Position x(t) der Kupplung 4 und
die zeitliche Entwicklung der Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 während der
Phase des Wieder-Schließens
der Kupplung 4; insbesondere wird der Eingriff der Getriebestufe
B bei einem Zeitpunkt t0 beendet, der demjenigen
entspricht, bei welchem die Kupplung 4 schnell von einer Öffnungs-Position
in eine vorbestimmte Zwischenposition gestellt wird, um ein konstantes
Drehmoment Tcl* (im Wesentlichen gleich
dem Antriebs-Drehmoment T*, das von dem Motor 2 unmittelbar
vor dem Schalten geliefert wird) zu übertragen. Die Kupplung 4 wird
in der vorbestimmten Position x* bis zu einem Zeitpunkt t2 gehalten, bei welchem die Synchronisation
der Antriebswelle 10 und der Hauptwelle 7 beendet ist;
zu dem Zeitpunkt t2 wird die Kupplung wieder
vollständig geschlossen
und der Gangwechsel ist abgeschlossen.
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Zwischen
dem Zeitpunkt t0, bei welchem die Kupplung 4 schnell
von einer Position des vollständigen Öffnens in
die vorbestimmte Zwischenposition x* gestellt wird, um das konstante
Drehmoment Tcl* zu übertragen, und dem Zeitpunkt
t1, bei welchem die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 nahe der
Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 ist (d. h.
zwischen den zwei Geschwindigkeiten ωm(t)
und ω1(t)), liegt ein Unterschied zwischen 50 und
200 Umdrehungen vor und der Motor 2 wird durch die Steuereinheit 13 geregelt,
um ein Null-Drehmoment Tm(t) (oder allgemeiner
ein Drehmoment, welches kleiner als das durch die Kupplung 4 übertragene
Drehmoment Tcl* ist) zu liefern. Ausgehend
von dem Zeitpunkt t1, bei welchem die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 nahe der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 ist, wird
der Motor 2 durch die Steuereinheit 13 geregelt, um
das gelieferte Drehmoment Tm(t) progressiv
zu erhöhen,
um beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
der Antriebswelle 10 gemäß einem Bewegungsgesetz eines
parabolischen Typs zu variieren, welches im Wesentlichen der Tangens
zu der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 ist (Winkelgeschwindigkeit ω1(t) im Wesentlichen konstant in dem betrachteten
Zeitintervall).
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Aus
der vorherigen Information ist es offensichtlich, dass die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 vor dem
Zeitpunkt t0 eine Drift ω'm(t) über eine
Zeitdauer aufweist, welche konstant und leicht negativ ist, wie
eindeutig der Gleichung [2] entnommen werden kann, da das durch
die Kupplung 4 übertragene
Drehmoment Tcl(t) Null ist und das durch den
Motor 2 erzeugte Antriebs-Drehmoment Tm(t) leicht
negativ wegen der Auswirkung der Reibungs-Drehmomente ist (die Kraftstoff-Zufuhr
zu dem Motor 2 ist gestoppt und der Motor erzeugt kein brauchbares
Drehmoment). Folglich weist die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 vor dem
Zeitpunkt t0 ein lineares Bewegungsgesetz
auf, welches einen leicht negativen Gradienten besitzt.
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Die
Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 zwischen
dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 weist eine Drift ω'm(t) über eine
Zeitdauer auf, welche konstant und stark negativ ist, wie klar aus
der Gleichung [2] ersichtlich ist, da das durch die Kupplung 4 übertragene
Drehmoment Tcl(t) konstant ist und gleich
dem von dem Motor 2 gelieferten Antriebs-Drehmoment T*
unmittelbar vor dem Schalten ist, und das durch den Motor 2 erzeugte
Antriebs-Drehmoment Tm(t) leicht negativ
infolge der Wirkung der Reibungs-Drehmomente ist (die Kraftstoff-Zufuhr
zu dem Motor ist gestoppt und der Motor erzeugt kein nutzbares Drehmoment).
Folglich weist die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
der Antriebswelle 10 zwischen dem Zeitpunkt t0 und
dem Zeitpunkt t1 ein lineares Bewegungsgesetz
mit einem ausgeprägten negativen
Gradienten auf.
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Die
Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 zwischen
dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 weist eine negative Drift ωm(t) und einen Betrag auf, welcher in einer
linearen Weise über
eine Zeitdauer abnimmt infolge der Wirkung der progressiven Zunahme
des durch den Motor 2 erzeugten Antriebs-Drehmomentes Tm(t) unter Steuerung der Steuereinheit 13.
Als Ergebnis der Gleichung [2] ist das durch die Kupplung 4 übertragene
Drehmoment Tcl(t) konstant und ist gleich
dem von dem Motor 2 gelieferten Antriebs-Drehmoment T*
unmittelbar vor dem Schalten, und das durch den Motor 2 erzeugte Antriebs-Drehmoment
Tm(t) steigt in einer linearen Weise an,
was auf die Wirkung der durch die Steuereinheit 13 aufgebrachten
Regelungen zurückzuführen ist.
Die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 zwischen
dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 weist folglich ein parabolisches Bewegungsgesetz
auf; falls die Drift ω'm(t)
der Winkelgeschwindigkeit ωm(t) eine lineare Zunahme über eine
Zeitdauer aufweist, weist die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) in der Tat ein Bewegungsgesetz eines
parabolischen Typs auf.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform muss
das Bewegungsgesetz der Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
nicht ein Gesetz eines parabolischen Typs sein. Jedoch ist die Verwendung
eines parabolischen Typs besonders vorteilhaft, da das Gesetz eines
parabolischen Typs es möglich
macht, die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
anzupassen, bis sie mit der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) in einer extrem sanften und graduellen
Weise synchron läuft
(da die Parabel der Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
derart ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen der Tangens zu
der geraden Linie der Winkelgeschwindigkeit ω1(t)
ist); die Bildung eines parabolischen Bewegungsgesetzes ist außerdem relativ
einfach, da es verlangt, dass die Drift ω'm(t) der Winkelgeschwindigkeit ωm(t) eine Zunahme aufweist, welche über eine
Zeitdauer linear ist, d. h. (auf Basis der Gleichung [2]) es verlangt, dass
das durch den Motor 2 erzeugte Antriebs-Drehmoment Tm(t) eine Zunahme aufweist, welche über eine
Zeitdauer linear ist.
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Wie
in 3 veranschaulicht ist, umfasst die Steuereinheit 13 einen
Generierungsblock 14, welcher ausgehend von dem Zeitpunkt
t1 ein Referenzsignal ωmrif(t)
erzeugt, welches die ideale Entwicklung angibt, welche die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) zwischen dem Zeitpunkt t1 und
dem Zeitpunkt t2 annehmen sollte. Die Steuereinheit 13 umfasst
außerdem einen
Ansteuerblock 15, welcher als Eingaben das Referenzsignal ωmrif(t), den Messwert der Winkelgeschwindigkeit ω(t), den
Messwert der Drift ω'm(t)
der Winkelgeschwindigkeit ωm(t) und den Messwert des durch die Kupp lung 4 übertragenen
Drehmomentes Tcl(t) empfängt, und den Motor 2 derart
steuern kann, dass die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
zum Folgen der Entwicklung des Referenzsignals ωmrif(t)
in einer vorbestimmten Toleranz gebracht wird.
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Der
Ansteuerblock 15 steuert das Drehmoment des Motors 2,
d. h. er teilt einem Steuersystem (welches bekannt und nicht dargestellt
ist) des Motors 2 den Wert des Ziel-Drehmomentes Tmob(t) mit, welches der Motor 2 liefern
muss, sodass die Winkelgeschwindigkeit ωm(t)
der Entwicklung des Referenzsignals ωmrif(t)
folgt. Der Wert des Ziel-Drehmomentes Tmob(t)
wird durch den Ansteuerblock 15 durch die Summe zweier
Beiträge
Tmob1(t) und Tmob2(t)
bestimmt, welche unabhängig
voneinander sind; der Wert Tmob1(t) wird
durch eine Steuerungs-Logik auf Basis des durch die Kupplung 4 übertragenen
Drehmomentes Tcl(t) bestimmt, während der
Wert Tmob2(t) durch eine Regelungs-Logik
auf Basis der Differenz zwischen der Winkelgeschwindigkeit ωm(t) und dem Referenzsignal ωmrif(t) bestimmt wird. Detaillierter betrachtet
wird der Wert des Ziel-Drehmomentes durch Anwenden der unten aufgeführten Gleichungen [4],[5]
und [6] bestimmt, in welchen K der Zuwachs-Koeffizient ist, welcher
von der Betriebs-Bedingung abhängig
ist. Tmob(t)
= Tmob1(t) + Tmob2(t) [4] Tmob1(t)
= K*(ωmrif(t) – ωm(t)) [5] Tmob2(t)
= Tcl(t) + Jm*ω'm(t) [6]
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Durch Ändern des
Wertes des Zuwachs-Koeffizienten K und/oder der Entwicklung des
Referenzsignals ωmrif(t) ist es möglich, sowohl die Dauer des Zeitabstandes,
welcher zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem
Zeitpunkt t2 (d. h. der Phase der Wieder-Lieferung
eines Drehmomentes bei Vollendung des Schaltens) vergeht, als auch
den Gradienten zu variieren, mit welchem sich die Winkelgeschwindigkeit ωm(t) der Antriebswelle 10 der Winkelgeschwindigkeit ω1(t) der Hauptwelle 7 annähert.
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Es
ist wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Dauer der Phase der
Wieder-Lieferung eines Drehmomentes im Wesentlichen keine Wirkung
auf das dynamische Verhalten des Fahrzeuges hat, da die Kraftübertragung
auf die Antriebsräder 3 bereits wiedergewonnen
ist, ausgehend von dem Zeitpunkt t1, wie
vorher beschrieben.