WO2003019030A1

WO2003019030A1 - Antriebsstrang mit regelung zur dämpfung von schwingungen

Info

Publication number: WO2003019030A1
Application number: PCT/DE2002/003020
Authority: WO
Inventors: Stefan Winkelmann; Boris Serebrennikov
Original assignee: Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-17
Publication date: 2003-03-06
Also published as: US8831847B2; KR20040048400A; JP4124730B2; BR0205943A; DE10237710A1; CN1547647A; FR2828916A1; FR2828916B1; CN1318773C; JP2005500494A; US20040260444A1; ITMI20021848A1; DE10293811D2

Abstract

Antriebsstrang bestehend aus einer Antriebseinheit, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und zumindest einer mit zumindest einem Antriebsrad in Wirkverbindung stehenden Getriebeeingangswelle, zwischen der zumindest einen Getriebeeingangswelle und einer Antriebswelle der Antriebseinheit ist eine automatisch betätigbare Reibungskupplung vorgesehen, deren Aus- und Einrückvorgänge mittels eines Steuergeräts zumindest in Abhängigkeit von Signalen einer eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle und einer eine Drehzahl des zumindest einen Antriebsrads erkennenden Sensorvorrichtung gesteuert wird, wobei auftretende Schwingungen in einer Momentenübertragung über Reibflächen der Reibungskupplung gedämpft werden, und wobei eine aus der Drehzahl n(R) einer Getriebeausgangskomponente und aus der Drehzahl n(G) der Getriebeeingangswelle gebildete Grösse VS als Regelparameter zur Dämpfung der Schwingungen dient.

Description

ANTRIEBSSTRANG MIT REGELUNG ZUR DAMPFUNG VON SCHWINGUNGEN

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Antriebseinheit mit einer dazugehörigen Antriebswelle, ein Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und zumindest einem mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbundenen Antriebsrad sowie einer zwischen die Antriebseinheit und das Getriebe geschaltete, automatisiert betätigbare Reibungskupplung.

Derartige Anordnungen gehören seit längerer Zeit zum Stand der Technik. Üblicherweise werden die automatisiert betätigbaren Reibungskupplungen beispielsweise mittels Aktoren betätigt, die nach dem hydraulischen, pneumatischen oder elektromechanischen Prinzip arbeiten. Weiterhin sind hydraulische Nehmerzylinder bekannt, die von einem mittels eines Elektromotors betätigten Geberzylinder beaufschlagt werden. Derartige Aktoren bewirken dabei eine Axialbewegung von entsprechend ausgestalteten Betätigungsmitteln zumeist unter Zwischenschaltung eines Ausrücklagers entlang der Rotationsachse der Antriebswelle beziehungsweise der Getriebeeingangswelle und wirken dabei axial auf einen axial wirksamen Energiespeicher, beispielsweise eine Tellerfeder, der eine mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbundene Kupplungsscheibe mit Reibbelägen gegen Reibeingriffsflächen des mit der Antriebswelle der Antriebseinheit drehfest verbundenen Kupplungsdruckplatten axial verspannt. Hierdurch entsteht ein Reibschluss, der das Drehmoment der Antriebseinheit, beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, auf die Getriebeeingangswelle überträgt. Nach entsprechender Wandlung im Getriebe treibt das übertragene Moment über die Getriebeausgangswelle und ein Differential die Antriebsräder an. Das Getriebe kann hierbei ein handgeschaltetes oder mittels Aktoren automatisiert betätigtes Getriebe mit verschiedenen Übersetzungsstufen sein.

Insbesondere bei der Übertragung von Drehmomenten in der Schlupfphase der Kupplung, d.h. bei einer Differenzdrehzahl zwischen der Antriebswelle und der Getriebeeingangswelle, kann infolge von Bauteilabweichungen, Axialschwingungen des Antriebsstrangs, Belageigenschaften und dergleichen ein sogenanntes Rupfen entstehen. Dieses Rupfen äußert sich darin, dass ein sogenannter stick-slip-Effekt entsteht, der sich in einem vorübergehenden Haften des Reibbelags der Kupplungsscheibe an den Gegenreibflächen der Kupplungsdruckplatten mit anschließendem Lösen der Haftreibung äußert. Dadurch entstehen im Antriebsstrang und darüber hinaus im gesamten Fahrzeug sogenannte Rupfschwingungen, die dem Fahrkomfort und der Haltbarkeit verschiedener Bauteile im Kraftfahrzeug negativ entgegenstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Rupfschwingungen zu dämpfen, den Fahrkomfort zu steigern und/oder die Stabilität des Antriebstrangs zu verbessern. Weiterhin soll die Steuerung der automatisiert betätigbaren Kupplung verbessert werden.

Die Erfindung wird durch einen Antriebstrang bestehend aus einer Antriebseinheit, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und zumindest einer mit zumindest einem Antriebsrad in Wirkverbindung stehenden Getriebeausgangswelle gelöst, wobei zwischen der zumindest einer Getriebeeingangswelle und einer Antriebswelle der Antriebseinheit automatisch betätigbarer Reibungskupplung angeordnet ist, deren Aus- und Einrückvorgänge mittels eines Steuergeräts zumindest in Abhängigkeit von Signalen einer eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle und einer eine Drehzahl des zumindest einen Antriebsrad erkennenden Sensorvorrichtung gesteuert wird und auftretende Schwingungen in einer Momentenübertragung über die Reibflächen der Reibungskupplung gedämpft werden, indem eine aus der Drehzahl einer Getriebeausgangsteils, beispielsweise der Drehzahl des zumindest einen Antriebsrads oder der Drehzahl der Getriebeausgangswelle, und aus der Drehzahl der Getriebeeingangswelle gebildete Größe als Regelparameter zur Dämpfung der Schwingung dient.

Im Sinne der Erfindung kann die Antriebseinheit vorzugsweise aus einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle bestehen, es können jedoch auch Turbinen und andere derartige für den Antrieb von Kraftfahrzeugen geeignete Aggregate verwendet werden. Das Getriebe ist vorzugsweise als Getriebe mit mehreren Zahnradpaarungen zur Bildung von Gängen mit festen Übersetzungsstufen ausgebildet, die zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle schaltbar angeordnet sind, wodurch jeweils eine Übersetzungsstufe mit der entsprechenden Übersetzung schaltbar ist. Diese Art Getriebe kann von Hand beispielsweise mittels eines Schalthebels und entsprechendem Schaltgestänge schaltbar sein, wobei über einen Mechanismus, beispielsweise einen Schalthebel zum Wählen einer Schaltgasse und zum Schalten entsprechende Schaltungen ausgeführt werden können. Alternativ kann das Getriebe sequentiell mittels einer Schaltwalze oder eines Ziehkeils betätigt werden. Die manuellen Betätigungsmittel können durch entsprechende Getriebeaktoren ersetzt sein, so dass ein vollautomatisches Getriebe resultiert. Weiterhin versteht sich, dass das Getriebe mehrere Getriebeeingangswellen und/oder Getriebeausgangswellen aufweisen kann, so dass bei entsprechender Ausführung zum einen ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen ausgeführt sein kann, wobei jede Getriebeeingangswelle über eine Kupplung verfügen kann, die über entsprechende Möglichkeiten zur Dämpfung des Rupfens verfügen kann. Hierbei seien insbesondere die sogenannten Doppelkupplungsgetriebe erwähnt, bei denen über eine Kupplung eine Zahnradpaarung geschaltet ist, mit der das Fahrzeug betrieben wird, während die nächste Übersetzung auf der anderen Getriebeeingangswelle bereits eingelegt werden kann. Es versteht sich, dass eine Anordnung zum Dämpfen des Rupfens nach dem erfinderischen Gedanken auch für automatische Getriebe mit Drehmomentwandlern und Wandlerüberbrückungskupplung und/oder Flüssigkeitskupplung vorteilhaft sein kann, wobei die Definition des Rupfens in diesem Zusammenhang auch den slip-stick-Effekt bei einer nasslaufenden Kupplungen umfasst. Als Getriebe in diesem Sinne können verzweigte und nicht verzweigte Umschlingungsmittel- getriebe (CVT), Stufenautomaten, Toroidgetriebe, Harmonic-Drive-Getriebe und leistungsverzweigte Getriebe vorteilhaft sein.

Die Reibungskupplung wird nach dem erfinderischen Gedanken automatisiert betätigt, indem ein axial entlang der Rotationsachse wirksames, von einem Aktor angetriebenes Betätigungselement auf die Verspannung der drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbundenen Kupplungsscheibe mit den drehfest mit der Antriebswelle der Antriebseinheit verbundenen Druckplatten einwirkt. Die Verspannung zwischen Kupplungsscheibe und Druckplatten erfolgt gewöhnlicher Weise mittels eines axial wirksamen Energiespeichers, dessen Wirkung vom Aktor, beispielsweise unter Zwischenschaltung des Betätigungselements, das zumindest ein Ausrücklager und die nötigen kinematischen Hilfsmittel zwischen Aktor und Ausrücklager umfasst, beispielsweise einen auf das Ausrücklager einwirkenden konzentrisch um die Getriebeeingangswelle oder parallel zu diesem angeordneten Nehmerzylinder, der über eine hydraulische Leitungen mit dem vom elekt- rischen Aktor betätigten Geberzylinder beaufschlagt wird, geregelt wird. Eingeschlossen sind dabei sämtliche Formen der Kupplungsbetätigung beispielsweise an sich bekannte gedrückte, gezogene, zugedrückte bzw. zugezogene Kupplungen. Die Funktionsweise dieser verschiedenen Arten ergibt sich aus der jeweiligen Anordnung des axial wirksamen Energiespeichers wie Tellerfeder, wobei jeweils in dessen entspanntem Zustand eine geöffnete oder geschlossene Kupplungsposition resultieren kann und diese Position jeweils durch Drücken oder Ziehen an den Anlenkvorrichtungen, beispielsweise Tellerfederzungen, des Energiespeichers in die hierzu korrespondierende Position - geschlossen oder geöffnet - gebracht werden kann. Der Aktor kann beispielsweise ein hydraulischer Nehmerzylinder sein, der von einer entsprechenden Druckversorgungseinrichtung beispielsweise einer Pumpe über ein Steuergerät angesteuert mit Druck beaufschlagt wird. Alternativ hierzu kann der Nehmerzylinder von einem Geberzylinder beaufschlagt werden, der von einem mittels eines Steuergerätes gesteuerten Elektromotors betätigt wird. Weitere, vorteilhafte Alternativen können hydropneumatische oder pneumatische Ge- ber/Nehmerzylindereinheiten sein. Besonders vorteilhaft kann auch die Verwendung eines Elektromotors sein, der über ein entsprechendes Wandlergetriebe die rotatorische Bewegung des Rotors in eine Axialbewegung umsetzt und mittels dieser Axialbewegung die Kupplung ein- und ausrückt. Es versteht sich, dass entsprechend in eine Richtung gerichtete Druck- oder Betätigungskräfte des Aktors durch entsprechende Gegendruckmittel und Kompensationsmittel beispielsweise mittels axial wirksamer Energiespeicher oder Rückstellkräfte der Tellerfeder reversiert werden können so dass eine zusätzliche Arbeitsleistung des Aktors gemindert oder vernachlässigt werden kann. Alternativ hierzu kann ein Aktor insbesondere ein elektrischer Aktor axial in beide Richtungen fest mit den Anlenkmitteln zum Betätigen der Kupplung verbunden sein, so dass der Aktor in beide Richtungen unter Aufwendung einer Arbeitsleistung wirksam sein kann.

Nach dem erfinderischen Gedanken enthält der Antriebsstrang verschiedene Sensorvorrichtungen, die in der Lage sind, Signale des Antriebsstrangs an ein Steuergerät zu übertragen, wobei das Steuergerät die entsprechenden Signale zur Steuerung des Antriebsstrangs auswertet. Beispielsweise können zum Erkennen des Rupfens der Reibungskupplung verschiedene Signale miteinander verarbeitet werden. Nachdem das Steuergerät durch die Verarbeitung der Signale erkannt hat, dass ein Rupfen vorliegt, wird ein entsprechendes Steuersignal in korrigierter Weise an den Aktor weitergegeben, um das Rupfen zu dämpfen beziehungsweise zu kompensieren. Es kann zum Beispiel vorteilhaft sein, hierzu die Drehzahl der Antriebswelle und die Drehzahl der Getnebeeingangswelle miteinander zu verarbeiten und bezüglich einer Differenzdrehzahl beider Wellen zu untersuchen. Hierbei kann durch entsprechende Signalauswertung unterschieden werden zwischen einer in Drehrichtung der Antriebswelle gleichsinnigen Schwingung, die das Rupfen charakterisiert, einem Schlupf und zwischen einer der Drehrichtung überlagerten Schwingung, die aus der Drehungleichförmigkeit der Antriebseinheit resultiert. Werden diese beiden Schwingungsarten voneinander getrennt und der Schlupf berücksichtigt, beispielsweise indem die typischen Drehungleichförmigkeiten in Abhängigkeit von Drehzahl, Lastanforderung an die Antriebseinheit sowie weiteren, charakteristischen Parametern der Antriebseinheit wie beispielsweise Temperatur sowie Steuerparameter einer Brennkraftmaschine wie Zündwinkel, Drosselklappenstellung und dergleichen kompensiert werden, so kann das Schwingungsbild des Rupfens in Abhängigkeit von der Zeit analysiert werden und der Aktor kann entsprechend zur Kompensation des Rupfens angesteuert werden.

Besonders vorteilhaft kann die Auswertung von Sensorsignalen der Drehzahl der Getriebeeingangswelle in Verbindung mit der Drehzahl zumindest eines Antriebsrads sein. Die Drehzahl der Getriebeeingangswelle kann dabei mittels Drehzahlsensoren ermittelt werden, in vorteilhafter Weise steht für die Drehzahl des Antriebsrads ein Drehzahlsensor des Antiblockiersystems zur Verfügung. Nach Untersuchungen hat sich überraschend gezeigt, dass durch eine Differenzbildung der beiden Drehzahlsignale Rupfen erkannt werden kann, indem eine Größe VS gebildet wird, die aus der Drehzahl n(R) des Antriebsrads und aus der Drehzahl n(G) der Getriebeeingangswelle gebildet wird. Diese Größe VS kann als Regelparameter direkt oder indirekt für die Flächenpressung der Reibflächen der Kupplungsscheibe und der Druckplatten der Kupplung dienen. Die Größe VS lässt sich dabei besonders vorteilhaft als

VS = n(G) - n(R) ^* F(i)

darstellen, wobei der Faktor F(i) die Übersetzung des gerade eingelegten Gangs darstellt. Nach dem erfinderischen Gedanken kann weiterhin ein über die Kupplung übertragenes Moment geregelt werden, indem für die entsprechende Lastanforderung des Fahrers beziehungsweise der Fahrsituation entsprechendes von der Antriebseinheit abzugebendes Drehmoment bei auftretendem Rupfen um einen von der Größe VS abhängigen Betrag moduliert wird, so dass sich für das tatsächlich über die Kupplung übertragene Moment ein korrigiertes Drehmoment M(korr) in folgenderweise ergibt:

M(korr) = M -(n(G) -n(R) * F(i)) * K,

wobei der Korrekturfaktor K einen sogenannten Applikationsparameter darstellt, der Fahrzeug- bzw. gegebenenfalls, situationsabhängig im Steuergerät, beispielsweise in Form eines Tabellenwertes oder als Rechenalgorithmus vorgegeben sein kann. Für K<0 tritt eine Dämpfung des Rupfens ein.

Es versteht sich, dass die Kompensation des Rupfens als eine zeitlich abhängige Steuerung erfolgt, d. h, dass die Erfassung der Signale und die Umsetzung der Korrekturgrößen wie beispielsweise korrigiertes Drehmoment schneller erfolgen muss, als der Frequenz des Rupfens. Die typische Frequenz für das Rupfen d. h. die zeitliche Abfolge zwischen der Haftung des Reibbelags an der Reibfläche der Druckplatten mit anschließendem Lösen des Reibbelags, ist in der Regel kleiner als 20 Hz, in den meisten Fällen bei typischerweise 10-12 Hz. Der Kupplungsaktor oder üblicherweise auch Kupplungssteiler genannt, ist dabei vorteilhafterweise bezüglich seiner Ansteuerung mindestens mit der selben Frequenz oder schneller ansteuerbar. Die Einstellung des korrigierten Drehmoments M(korr) erfolgt dabei durch Axialverlagerung des Aktors, der in diesem Frequenzbereich nicht mehr zwangsläufig eine ideale Zuordnung des tatsächlich zurückgelegten Weges zu dem vorgegebenen Sollweg aufweisen muss. Eine Korrektur des Aktors kann dahingehend erfolgen, dass in Abhängigkeit von der Rupffrequenz und/oder der Rupfamplitude eine entsprechende Kompensation des Sollwegs vorgegeben wird, um die nötigen tatsächlich zurückgelegten Aktorwege zu erzielen. Zur optimalen Dämpfung der Rupfschwingungen reagiert der Aktor bezüglich seines Aktorweges entgegengesetzt zu der Amplitude der Rupfschwingung, das heißt im Falle des Haftens der Kupplungsschei- be an den Druckplatten der Kupplung wird die Flächenpressung durch den Aktor zurückgenommen und bei sich lösender Kupplungsscheibe entsprechend verstärkt. Dabei ist zu beachten, dass zwischen dem erkannten Rupfsignal und der einzustellenden Flächenpressung bzw. einzustellenden zu übertragenden korrigierten Moment M(korr) eine Phasenverschiebung auftreten kann, die entsprechend in der Steuerung zu berücksichtigen ist.

Zur Vereinfachung des gesamten Kupplungsteuerungsverfahrens kann es vorteilhaft sein, eine Detektion des Rupfens nur in für Rupfen besonders anfälligen Phasen der Kupplungsteuerung anzuwenden, beispielsweise während der Schlupfphasen der Kupplung. Diese können bei entsprechender Auswertung der im Antriebsstrang zur Verfügung Sensorsignale, beispielsweise durch Ermittlung der Differenzdrehzahl zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle, erkannt werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, bei abnehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Dämpfung des Rupfens abzuschalten, sobald das Fahrzeug eine Geschwindigkeit nahe null erreicht hat.

Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert, dabei zeigt die Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang und Figur 2 ein Diagramm zur Bestimmung des Rupfens.

Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Fahrzeug 1 , bei dem die Erfindung besonders vorteilhaft zur Anwendung kommen kann. Die Kupplung 4 ist vorliegend im Kraftfluß zwischen Antriebsmotor 2 und Getriebevorrichtung 6 angeordnet; zweckmäßigerweise ist zwischen Antriebsmotor 2 und der Kupplung 4 eine geteilte Schwungmasse angeordnet, deren Teilmassen gegeneinander unter Zwischenschaltung einer Feder- Dämpfer-Einrichtung verdrehbar sind, wodurch wesentlich insbesondere die schwingungstechnischen Eigenschaften des Antriebsstranges verbessert werden. Vorzugsweise wird die Erfindung mit einer Dämpfungseinrichtung zum Aufnehmen bzw. Ausgleichen von Drehstößen bzw. Einrichtung zum kompensieren von Drehstößen bzw. Drehstoß mindernder Einrichtung bzw. Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen kombiniert, wie sie insbesondere in den Veröffentlichungen DE OS 34 18 671 , DE OS 34 11 092, DE OS 34 11 239, DE OS 36 30 398, DE OS 36 28 774 und DE OS 3721 712 der Anmelde- rin beschrieben ist, deren Offenbarungen auch zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung'gehörten.

Das Fahrzeug 1 wird von einem Antriebsmotor 2 mit einer Kurbelwelle 68, der vorliegend als Verbrennungsmotor wie Otto- oder Dieselmotor dargestellt ist, angetrieben; in einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Antrieb auch mittels Hybridantrieb, elektromotorisch oder hydromotorisch erfolgen. Die Kupplung 4, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Reibungskupplung, mittels derer der Antriebsmotor 2 von der Getriebevorrichtung 6 insbesondere zum Anfahren oder zur Durchführung von Schaltvorgängen trennbar ist. Durch Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung wird über die Kupplungszustände eingerückt, schlupfend, ausgerückt entsprechend mehr oder weniger Moment übertragen. Hierzu werden eine Anpreßplatte und eine Druckplatte - zusammengefasst als die Druckplatten bezeichnet - axial relativ gegeneinander verschoben und nehmen eine zwischengeschaltete, mit der - nur angedeuteten - Getriebeeingangswelle 69 drehfest verbunden Reibscheibe mehr oder weniger mit. Die als Kupplung ausgebildete Kupplung 4 ist vorteilhaft selbstnachstellend, d.h. der Verschleiß der Reibbeläge wird derart ausgeglichen, daß eine konstante geringe Ausrückkraft gewährleistet ist. Vorzugsweise wird die Erfindung mit einer Reibungskupplung kombiniert, wie sie insbesondere in den Anmeldungen DE OS 42 39 291 , DE OS 42 39 289 und DE OS 43 06 505 der Anmelderin beschrieben ist, deren Offenbarungen auch zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gehörten.

Mittels einer Getriebeausgangswelle 8 sind die Räder 12 des Fahrzeuges 1 über ein Differential 10 angetrieben. Den angetriebenen Rädern 12 sind Drehzahlsensoren 60, 61 zugeordnet, wobei gegebenenfalls auch nur ein Drehzahlsensor 60 oder 61 vorgesehen sein kann, die jeweils ein Signal entsprechend der Drehzahl der Räder 12 erzeugen; zusätzlich oder alternativ ist ein Sensor 52 an anderer geeigneter Stelle im Antriebsstrang, beispielsweise an der Welle 8, zur Ermittlung der Getriebeausgangsdrehzahl vorgesehen. Die Getriebeeingangsdrehzahl kann mittels eines weiteren Sensors 67, der hier direkt an der Getriebeeingangswelle 69 angeordnet ist, in anderen Ausführungsbeispielen auch an anderer Stelle angebracht sein kann, ermittelt werden oder auch aus der Antriebsmotordrehzahl bei vollständig eingerückter Kupplung unter Berücksichtigung und Kompensation entsprechender Störgrößen, beispielsweise Torsionsschwingungen, Dre- hungleichförmigkeiten und dergleichen, bestimmt werden. Das Übersetzungsverhältnis eines eingelegten Gangs kann beispielsweise mittels eines Vergleichs der Drehzahlen vor und nach dem Getriebe, beispielsweise mittels Sensoren zur Bestimmung der Motordrehzahl oder Getriebeeingangswellendrehzahl beziehungsweise der Getriebeaus- gangswellendrehzahl oder einer Raddrehzahl oder durch Informationen insbesondere von Sensoren zur Steuerung von Betätigungsmechanismen für die automatisierte Kupplung und/oder gegebenenfalls für das automatisierte Getriebe festgestellt werden.

Eine Betätigung der Reibungskupplung 4, die vorteilhaft gedrückt, in einem anderen Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise auch gezogen ausgeführt werden kann, erfolgt vorliegend mittels einer Betätigungseinrichtung 46, wie Kupplungsaktor. Zur Betätigung des Getriebes 6 ist eine zwei Aktoren 48 und 50 umfassende Betätigungseinrichtung vorgesehen, wobei einer der Aktoren eine Wählbetätigung und der andere eine Schaltbetätigung durchführt. Der Kupplungsaktor 46 ist als elektrohydraulisches System ausgeführt, wobei eine Ein- bzw. Ausrückbewegung mittels eines elektrischen Antriebes beispielsweise mittels eines elektrischen Gleichstrommotors erzeugt und über eine hydraulische Strecke auf das Ausrücksystem übertragen wird. Die Getriebeaktoren 48, 50 sind als elektrische Antriebe beispielsweise als elektrische Gleichstrommotoren ausgeführt, die über eine Kinematik mit den bewegten Gliedern im Getriebe 6 in Verbindung stehen, die zur Festlegung des Übersetzungsverhältnisses betätigt werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel, insbesondere wenn große Betätigungskräfte gefordert sind, kann es auch sehr zweckmäßig sein, ein hydraulisches System zur Betätigung vorzusehen.

Die Steuerung der Kupplung 4 und des Getriebes 6 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 44, die zweckmäßigerweise mit dem Kupplungsaktor 46 eine bauliche Einheit bildet, wobei es in einem anderen Ausführungsbeispiel auch von Vorteil sein kann, diese an anderer Stelle im Fahrzeug anzubringen. Die Betätigung von Kupplung 4 und Getriebe 6 kann in einer automatischen Betriebsart durch die Steuereinrichtung 44 automatisiert erfolgen, oder in einer manuellen Betriebsart durch eine Fahrereingabe mittels einer Fahrereingabevorrichtung 70, wie Schalthebel, wobei die Eingabe mittels Sensor 71 erfasst wird. In der automatischen Betriebsart werden Übersetzungsstufenwechsel durch eine entsprechende Ansteuerung der Aktoren 46, 48 und 50 gemäß Kennlinien durch- geführt, die in einem der Steuereinrichtung 44 zugeordneten Speicher abgelegt sind. Es sind eine Mehrzahl -von durch zumindest eine Kennlinie festgelegter Fahrprogramme vorhanden, zwischen denen der Fahrer wählen kann, wie ein sportliches Fahrprogramm, in dem der Antriebsmotor 2 leistungsoptimiert betrieben wird, ein Economy-Programm, in welchen der Antriebsmotor 2 verbrauchsoptimiert betrieben wird oder ein Winter- Programm, in dem das Fahrzeug 1 fahrsicherheitsoptimiert betrieben wird; weiterhin sind im beschriebenen Ausführungsbeispiel Kennlinien adaptiv beispielsweise an das Fahrerverhalten und/oder an andere Randbedingungen wie Fahrbahnreibung, Außentemperatur etc. anpaßbar.

Eine Steuereinrichtung 18 steuert den Antriebsmotor 2 über Einflussnahme auf Gemischzuführung oder Zusammensetzung, wobei in der Figur stellvertretend eine Drosselklappe 22 dargestellt ist, deren Öffnungswinkel mittels eines Winkelgebers 20 erfasst wird und dessen Signal der Steuereinrichtung 18 zur Verfügung steht. Bei anderen Ausführungen der Antriebsmotorregelung wird der Steuereinrichtung 18, falls es sich um einen Verbrennungsmotor handelt, ein entsprechendes Signal zur Verfügung gestellt, anhand dessen die Gemischzusammensetzung und/oder das zugeführte Volumen bestimmt werden kann; zweckmäßigerweise wird auch das Signal einer vorhandenen Lambdasonde verwendet. Weiterhin steht der Steuereinrichtung 18 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Signal eines vom Fahrer betätigten Lasthebels 14, dessen Stellung mittels eines Sensors 16 erfasst wird, ein Signal über eine Motordrehzahl, erzeugt durch einen Drehzahlsensor 28, der der Motorabtriebswelle zugeordnet ist, ein Signal eines Saugrohr- drucksensors 26 sowie ein Signal eines Kühlwassertemperatursensors 24 zur Verfügung.

Die Steuereinrichtungen 18 und 44 können in baulich und/oder funktionell getrennten Teilbereichen ausgebildet sein, dann sind sie zweckmäßigerweise beispielsweise mittels eines CAN-Bus 54 oder eine andere elektrische Verbindung zum Datenaustausch miteinander verbunden. Jedoch kann es auch vorteilhaft sein, die Bereiche der Steuereinrichtungen zusammenzufassen, insbesondere da eine Zuordnung der Funktionen nicht immer eindeutig möglich ist und ein Zusammenwirken notwendig ist. Insbesondere kann während bestimmten Phasen des Übersetzungsstufenwechsels die Steuereinrichtung 44 den Antriebsmotor 2 bezüglich der Drehzahl und/oder des Momentes steuern.

Sowohl der Kupplungsaktor 46 als auch die Getriebeaktoren 48 und 50 erzeugen Signale, aus denen eine Aktorposition zumindest abgeleitet werden kann, welche der Steuereinrichtung 44 zur Verfügung stehen. Die Positionsermittlung erfolgt vorliegend innerhalb des Aktors, wobei ein Inkrementalgeber verwendet wird, der die Aktorposition in Bezug zu einem Referenzpunkt bestimmt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch zweckmäßig sein, den Geber außerhalb des Aktors anzuordnen und/oder eine absolute Positionsbestimmung beispielsweise mittels eines Potentiometers vorzusehen. Eine Bestimmung der Aktorposition ist in Hinblick auf den Kupplungsaktor insbesondere deshalb von großer Bedeutung, als hierdurch der Greifpunkt der Kupplung 4 einem bestimmten Einrückweg und somit einer Aktorposition zuordenbar wird. Vorteilhaft wird der Greifpunkt der Kupplung 4 bei Inbetriebnahme und während des Betriebs wiederholt neu bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von Parametern wie Kupplungsverschleiß, Kupplungstemperatur etc. Eine Bestimmung der Getriebeaktorpositionen ist in Hinblick auf die Bestimmung des eingelegten Übersetzungsverhältnisses wichtig.

Weiterhin stehen der Steuereinrichtung 44 Signale von Drehzahlsensoren 62 und 63 der nicht angetriebenen Räder 65 und 66 zur Verfügung. Zur Bestimmung einer Fahrzeuggeschwindigkeit kann es sinnvoll sein, den Durchschnittswert der Drehzahlsensoren 62 und 63 bzw. 60 und 61 heranzuziehen, um Drehzahlunterschiede etwa bei Kurvenfahrt auszugleichen. Mittels der Drehzahlesignale kann die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und darüber hinaus auch eine Schlupferkennung durchgeführt werden. In der Figur sind Ausgabeverbindungen der Steuereinrichtungen als durchgezogene Linien dargestellt, Eingabeverbindungen sind gestrichelt dargestellt. Die Verbindung der Sensoren 61 , 62 und 63 zur Steuereinrichtung ist nur angedeutet.

Das an der Reibungskupplung 4 auftretende Rupfen kann durch Auswertung der Drehzahl des Motordrehzahlsensors 28 und des Drehzahlsensors 67 der Getriebeeingangswelle 69 erfolgen. Hierbei sind Schwingungen durch Drehungleichförmigkeiten sowie der Schlupf der Kupplung 4 in nicht voll eingerücktem Zustand zu kompensieren. Zusätzlich können für diese Kompensation nicht ausschließlich Signale und Informationen der Mo- torsteuerung wie gespeicherte Kennfelder und Sensordaten, Informationen aus der Kupplungssteuerung wie Aktorwege, Aktorschwingungen, Aktorlasten, beispielsweise Aktorströme bei Verwendung eines elektrischen Aktors sowie Informationen der Getriebesteuerung wie Sensorsignale, Ganginformationen, Getriebeeingangs- und Getriebe- ausgangswellendrehzahlen, Raddrehzahlen und dergleichen herangezogen werden.

Als besonders vorteilhaft zur Erkennung und Dämpfung von Rupfen der Kupplung 4 hat sich die Auswertung der Drehzahlen der Getriebeeingangswelle 69 und der Drehzahl hinter dem Getriebe in Richtung Antriebsrad 12 erwiesen. Dabei kann die letztere Drehzahl aus einem der Raddrehzahlsensoren 60, 61 ermittelt werden, wobei eine Kombination der beiden Sensoren zur Mittelung des Signals ebenfalls vorteilhaft sein kann. Falls ein separater Sensor 52 an der Ausgangswelle 8 zur Verfügung steht, kann anstelle der Raddrehzahlsensoren auch dieser ausgewertet werden. In Versuchen hat sich gezeigt, dass insbesondere durch die Bildung der Differenz der Drehzahlen vor und nach dem Getriebe 6 ein Rupfen erkannt und sogar quantitativ bezüglich Frequenz und Amplitude ausgewertet werden kann. Die Signale der Sensoren 67 und 52 beziehungsweise 60, 61 werden mit der entsprechenden Erfassungsrate, die vorteilhafterweise schneller als die Frequenz des Rupfens ist, an das Steuergerät 44 übertragen und dort ausgewertet. Beim Vorliegen von Schlupf wird ein neues, zur Dämpfung des Rupfens dienliches Sollmoment, das die Kupplung auf das Getriebe 6 übertragen soll berechnet und in einen Aktorweg des Aktors 46 umgesetzt. Der Aktor 46 wird daher in Abhängigkeit von der Frequenz und der Amplitude des Rupfens moduliert betrieben. Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung eines elektrischen Aktors die Qualität der Dämpfung von der Massenträgheit des Rotors und der Qualität der Beschleunigung des Rotors der Elektromaschine abhängt, so dass es sehr vorteilhaft ist, einen elektrischen Aktor als Elektromaschine einzusetzen, der elektronisch kommutiert ist, so dass neben einem vorteilhaft geringem Bauraum eine kleine Massenträgheit des Rotors vorgesehen werden kann, da auf den Wickelkörper im Rotor verzichtet werden kann.

Figur 2 zeigt ein zweiteiliges Diagramm, bei dem im Teilbild a der zeitliche Verlauf 101 der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 69 und der zeitliche Verlauf 102 eines der Radrehzahlsensoren 60, 61 dargestellt ist, wobei der Verlauf 102 mit der aktuell eingestellten Getriebeübersetzung multipliziert ist. Aus den unterschiedlichen Verläufen resultiert in Teilbild b der zeitliche Ablauf 103 der Differenz VS der beiden Kurven 101 , 102. Bei sich einstellendem Rupfen wird im Bereich 101a eine deutliche Änderung des Kurvenverlaufs der Kurve 101 sichtbar, dem der Verlauf der Kurve 102 durch die dämpfende Wirkung der Getriebekomponenten nicht entspricht, so dass durch die Differenzbildung im entsprechenden zeitlichen Bereich beim Auftreten von Schlupf ein entsprechend hoher Anstieg 103a ersichtlich ist. Der zeitliche Verlauf der Kurve 103 fließt in die Berechnung eines vom Rupfen abhängig zu korrigierenden Sollmoments, das von der Kupplung 4 übertragen werden soll, ein, so dass zur Übertragung des Sollmoments der Kupplungsaktor 46 entsprechend moduliert wird. Es versteht sich, dass den Berechnungsalgorithmen Filterfunktionen rechnerischer und/oder elektronischer Art überlagert sein können und die Dämpfung des Rupfens in Abhängigkeit vom Überschreiten eines Grenzwerts gegenüber dem vorzugsweise gemittelten Grundsignals 103b aktiviert wird, wobei als Grenzwert ein vielfaches des Grundsignals festgelegt werden kann und der Grundwert aktuell in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation des Kraftfahrzeugs ermittelt werden oder fest in einem Speicher abgelegt sein kann.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche

1. Antriebsstrang bestehend aus einer Antriebseinheit, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und zumindest einer mit zumindest einem Antriebsrad in Wirkverbindung stehenden Getriebeausgangswelle, zwischen der zumindest einen Getriebeeingangswelle und einer Antriebswelle der Antriebseinheit ist eine automatisch betätigbare Reibungskupplung vorgesehen, deren Aus- und Einrückvorgänge mittels eines Steuergeräts zumindest in Abhängigkeit von Signalen einer eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle und einer eine Drehzahl des zumindest einen Antriebsrads erkennenden Sensorvorrichtung gesteuert wird, wobei auftretende Schwingungen in einer Momentenübertragung über Reibflächen der Reibungskupplung gedämpft werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus der Drehzahl n(R) einer Getriebeausgangskomponente und aus der Drehzahl n(G) der Getriebeeingangswelle gebildete Größe VS als Regelparameter zur Dämpfung der Schwingungen dient.

2. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Größe VS als Regelparameter für die Flächenpressung der Reibflächen aufeinander dient.

3. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe VS in folgendem Verhältnis zu der Drehzahl n(G) der Getriebeeingangswelle und der Drehzahl n(R) des zumindest einen Antriebsdrehzahl steht, wobei die Antriebsdrehzahl um einen Faktor F(i) korrigiert ist, der eine im Getriebe gebildete Ü- bersetzung i kompensiert:

VS = n(G) - n(R) * F(i)

4. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 2 öder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Reibungskupplung zu übertragendes Drehmoment M um einen Betrag moduliert wird, so dass sich in Abhängigkeit von der Größe VS ein korrigiertes Dreh- moment-M(korr) mit folgendem Zusammenhang unter Berücksichtung eines Korrekturfaktors K ergibt:

M(korr) = M - (n(G) - n(R)*F(i))*K

5. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung mittels eines Kraft/Weg-Systems eingestellt wird, das von einem im wesentlichen axial zur Rotationsachse betätigbaren Aktor moduliert wird.

6. Antriebsstrang insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Aktorweg des Aktors zur Steuerung des korrigierten Drehmoments M(korr) in Abhängigkeit von einer Frequenz und einer Amplitude der Schwingungen korrigiert wird.

7. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfung der Schwingungen während eines Schlupfes der Reibungskupplung erfolgt.

8. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfung der Schwingungen erfolgt, wenn eine mittlere Amplitude einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat.

9. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor eine zur Amplitude der Schwingungen gegenläufige Bewegung ausführt.

10. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dass die Drehzahl der Getriebeausgangskomponente eine Drehzahl zumindest eines Antriebsrads ist.

1. Antriebsstrang insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dass die Drehzahl der Getriebeausgangskomponente eine Drehzahl der Getriebeausgangswelle ist.