WO2003087614A1 - Vorrichtung und verfahren zum überwachen einer kupplung - Google Patents

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Ekkehard Reibold
Johannes Moosheimer
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for monitoring a clutch, in particular an automated clutch, a transmission of a vehicle with an activated creep function.
  • a creep function can be activated in a vehicle with an automated clutch or an automated transmission.
  • continuous crawling can be provided without movement of the vehicle if the vehicle is moving z. B. is on an obstacle or on a slope.
  • a high proportion of friction energy is generated on the slipping clutch, in particular on the clutch disc.
  • the transmission properties of the clutch can also change as a result of the heating or the temperature gradients that form in the clutch unit. Under certain circumstances, it is possible that the torque transmitted by the clutch may increase sharply. This can lead to undesired vehicle movements and thus to safety-critical situations.
  • the present invention is based on the object of proposing a device and a method for monitoring a clutch of the type mentioned at the outset, which avoids safety-critical situations in the vehicle, in particular when the creep function is activated.
  • the object is achieved according to the invention by a method for monitoring a clutch, in particular an automated clutch, of a transmission of a vehicle with an activated creep function, in which a warning signal is output as a driver warning when a predetermined limit value of at least one engine and / or transmission size is reached and / or the clutch transmission properties can be adjusted. Accordingly, a possible monitoring strategy for an automated clutch in an automated clutch management or in an automated transmission during the crawling process, in particular during continuous crawling, is proposed.
  • the clutch temperature can be used.
  • the clutch temperature can preferably be determined or measured with the aid of a temperature sensor or the like. It is also possible for the clutch temperature to be calculated using an appropriate temperature model. For example, a model can be set up from the friction energy on the clutch disc and the existing cooling effects. Cooling effects can e.g. B. occur due to the speed-dependent heat transfer and heat conduction.
  • at least one driver warning is activated when a predetermined predetermined limit value of the clutch temperature is exceeded, i.e. the driver can be warned acoustically, optically and / or mechanically, for example.
  • the monitoring method according to the invention is modified such that the torque transmitted by the clutch is reduced when the clutch temperature rises above a first limit value when creeping.
  • the clutch can only be fully opened when a second limit value is exceeded.
  • the slip speed on the clutch is used as the gear size.
  • the slip speed can be measured with the creep function activated. If a predetermined limit value of the slip speed is exceeded for a predetermined time interval, at least one driver warning can also be activated.
  • a further development can provide that the motor torque and its time derivative are checked or checked as the motor size when the creep condition is activated. is observed. Suitable limit values can be defined especially for these quantities. Since the engine torque due to consumers, such as an air conditioning system or a power steering, can rise sharply for a short time, to distinguish between an influence of consumers and a temperature-related change in the clutch transmission properties, for. B. two limit conditions are met. It can preferably be provided that if the engine torque exceeds a predetermined limit value and the gradient of the engine torque remains below a predetermined limit value, a warning signal is activated and / or the clutch transmission properties are adapted. Further or different conditions are also possible in order to recognize the distinction between the different influences. Furthermore, other motor sizes can also be used in the method according to the invention.
  • driver warnings can be used alternatively or in combination with one another.
  • an acoustic warning for example by a beeper or an announcement
  • an optical warning can also be provided by a flashing warning light or by a text message on a display.
  • a mechanical warning for example by jerking the vehicle
  • the jerk can be caused, for example, by an oscillatory movement of the clutch actuator.
  • the main frequency band should be in the range of the vehicle's natural frequency, so that with small moment amplitudes a clearly noticeable jerk is caused.
  • the jerk can preferably be limited in time, for example for a few seconds and / or repeated with a certain time delay, for example 10 seconds, until a driver reaction occurs, for example by actuating the accelerator pedal or the brake.
  • Clutch transmission properties can be provided according to a further embodiment of the invention that, for. B. the touch point and / or the coefficient of friction of the clutch characteristic is corrected accordingly.
  • the change in the clutch transmission properties should be adapted to the clutch unit in question by carrying out a thorough analysis of the clutch unit. Appropriate weighting factors can then be selected on the basis of the analysis.
  • the monitoring method proposed according to the invention can be used in transmission concepts with an automated clutch, in particular in EKM, ASG, USG, PSG or the like, preferably if a creep function is integrated.
  • the object on which the invention is based can be achieved by a device for monitoring a clutch, in particular an automated clutch, of a transmission of a vehicle, which device comprises at least one device for determining and monitoring a limit value of at least one engine and / or transmission size, wherein in particular by the device or by another device when a predetermined limit value is reached, a warning signal is output as a driver warning and / or the clutch transmission properties are adapted.
  • the device according to the invention can be used in particular to carry out the proposed method. Further advantages and advantageous configurations result from the subclaims.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuges bei einer aktivierten Kriechfunktion vorgeschlagen, bei dem bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes von zumindest einer Motor- und/oder Getriebegröße ein Warnsignal als Fahrerwarnung ausgegeben wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden. Ferner wird eine Vorrichtung zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuges, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens vorgeschlagen, bei der zumindest eine Einrichtung zum Bestimmen und Überwachen eines Grenzwertes von zumindest einer Motor- und/oder Getriebegröße vorgesehen ist, wobei bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes ein Warnsignal als Fahrerwarnung ausgegeben wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen einer Kupplung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuge^ bei einer aktivierten Kriechfunktion.
Insbesondere bei einem Fahrzeug mit einer automatisierten Kupplung oder einem automatisierten Getriebe kann eine Kriechfunktion aktiviert werden. Beispielsweise kann ein Dauerkriechen ohne eine Bewegung des Fahrzeuges vorgesehen sein, wenn sich das Fahrzeug z. B. an einem Hindernis oder an einer Steigung befindet. In dieser Situation kann es vorkommen, dass an der schlupfenden Kupplung ein hoher Reibenergieanteil, insbesondere an der Kupplungsscheibe, entsteht. Dadurch kann ein erhöhter Verschleiß an den Kupplungsbelegen auftreten. Durch die Erwärmung bzw. durch die sich ausbildenden Temperaturgradienten im Kupplungsaggregat können sich auch die Übertragungseigenschaften der Kupplung verändern. Unter Umständen ist es möglich, dass es zu einem starken Anstieg des von der Kupplung übertragenen Moments kommen kann. Dies kann zu unerwünschten Fahrzeugbewegungen und damit zu sicherheitskritischen Situationen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachung einer Kupplung der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welches insbesondere bei aktivierter Kriechfunktion sicherheitskritische Situationen bei dem Fahrzeug vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuges bei einer aktivierten Kriechfunktion gelöst, bei dem bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes von zumindest einer Motor- und/oder Getriebegröße ein Warnsignal als Fahrerwarnung ausgegeben wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden. Demnach wird eine mögliche Überwachungsstrategie für eine automatisierte Kupplung bei einem automatisierten Kupplungsmanagement oder bei einem automatisierten Getriebe beim Kriechvorgang, insbesondere beim Dauerkriechen, vorgeschlagen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann beispielweise als
Getriebegröße die Kupplungstemperatur verwendet werden. Vorzugsweise kann die Kupplungstemperatur mit Hilfe eines Temperatursensors oder dergleichen bestimmt bzw. gemessen werden. Es ist auch möglich, dass die Kupplungstemperatur durch ein entsprechendes Temperatur-Modell berechnet wird. Z. B. kann aus der Reibenergie an der Kupplungsscheibe und vorliegenden Kühleffekten ein Modell aufgestellt werden. Kühleffekte können z. B. durch den drehzahlabhängigen Wärmeübergang und die Wärmeleitung auftreten. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass bei Überschreiten eines vorbestimmten vorgegebenen Grenzwertes der Kupplungstemperatur zumindest eine Fahrerwarnung aktiviert wird, d.h. der Fahrer kann zum Beispiel akustisch, optisch und/oder auch mechanisch entsprechend gewarnt werden.
Es ist auch denkbar, dass das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren derart modifiziert wird, dass das von der Kupplung übertragene Moment abgesenkt wird, wenn die Kupplungstemperatur beim Kriechen über einen ersten Grenzwert steigt. Erst beim Überschreiten eines zweiten Grenzwerts kann die Kupplung vollständig geöffnet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Getriebegröße die Schlupfdrehzahl an der Kupplung verwendet wird. Beispielsweise kann die Schlupfdrehzahl bei aktivierter Kriechfunktion gemessen werden. Wenn für ein vorbestimmtes Zeitintervall ein vorgegebener Grenzwert der Schlupfdrehzahl überschritten wird, kann ebenfalls zumindest eine Fahrerwarnung aktiviert werden.
Eine nächste Weiterbildung kann vorsehen, dass als Motorgröße bei aktiviertem Kriechzustand das Motormoment sowie dessen zeitliche Ableitung überprüft bzw. beobachtet wird. Insbesondere für diese Größen können geeignete Grenzwerte definiert werden. Da das Motormoment aufgrund von Verbrauchern, wie zum Beispiel einer Klimaanlage oder einer Servolenkung, kurzzeitig stark ansteigen kann, sollten zur Unterscheidung zwischen einem Einfluss von Verbrauchern und einer temperaturbedingten Änderung der Kupplungsübertragungseigenschaften z. B. zwei Grenzwertbedingungen erfüllt sein. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass, wenn das Motormoment einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und der Gradient des Motormoments unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes bleibt, ein Warnsignal aktiviert wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden. Es sind auch weitere oder andere Bedingungen möglich, um die Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Einflüssen zu erkennen. Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Motorgrößen verwendet werden.
Vorzugsweise alternativ zu den vorgenannten Maßnahmen kann auch vorgesehen sein, dass mit Hilfe eines Drehmomentensensors direkt das von der Kupplung übertragene Moment als Getriebegröße bestimmt wird. Wenn das bestimmte Kupplungsmoment einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, kann ebenfalls die Fahrerwarnung und/oder die Anpassung der Kupplungsübertragungseigenschaften aktiviert werden.
Es ist auch möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren andere Getriebegrößen zu verwenden. Die vorgeschlagenen Maßnahmen können alternativ oder auch in beliebiger Kombination bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen.
Als Fahrerwarnung können verschiedene Möglichkeiten verwendet werden, die alternativ oder auch in Kombination miteinander verwendet werden. Es ist gemäß einer nächsten Ausgestaltung der Erfindung denkbar, dass eine akustische Warnung, zum Beispiel durch einen Piepser oder eine Ansage, vorgesehen ist. Ferner kann auch eine optische Warnung durch eine blinkende Warnleuchte oder durch eine Textmeldung in einem Display vorgesehen sein. Darüber hinaus ist auch eine mechanische Warnung zum Beispiel durch Ruckein des Fahrzeuges möglich. Das Ruckein kann zum Beispiel durch eine oszillatorische Bewegung des Kupplungsstellers hervorgerufen werden. Dabei sollte das Hauptfrequenzband im Bereich der Fahrzeugeigenfrequenz liegen, sodass mit kleinen Momentenamplituden ein deutlich spürbares Ruckein hervorgerufen wird. Vorzugsweise kann das Ruckein zeitlich begrenzt sein, beispielsweise für einige Sekunden und/oder mit einem gewissen Zeitversatz, zum Beispiel 10 Sekunden, wiederholt werden, so lange, bis eine Fahrerreaktion, beispielsweise durch Betätigen des Gaspedals oder der Bremse, erfolgt.
Als softwareseitige Maßnahmen zur Anpassung der
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Kupplungsübertragungseigenschaften kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass z. B. der Tastpunkt und/oder der Reibwert der Kupplungskennlinie entsprechend korrigiert wird. Jedoch sollten bei dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren die Änderung der Kupplungsübertragungseigenschaf ten auf das betreffende Kupplungsaggregat angepasst werden, in dem eine gründliche Analyse des Kupplungsaggregats durchgeführt wird. Anhand der Analyse können dann entsprechende Gewichtungsfaktoren ausgewählt werden.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Überwachungsverfahren kann bei Getriebekonzepten mit automatisierter Kupplung, insbesondere bei EKM, ASG, USG, PSG oder dergleichen eingesetzt werden, vorzugsweise wenn eine Kriechfunktion integriert ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann vorrichtungsmäßig durch eine Vorrichtung zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuges, gelöst werden, welche zumindest eine Einrichtung zum Bestimmen und Überwachen eines Grenzwertes von zumindest einer Motor- und/oder Getriebegröße umfasst, wobei insbesondere durch die Einrichtung oder auch durch eine andere Einrichtung bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes ein Warnsignal als Fahrerwarnung ausgegeben wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaf ten angepasst werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens verwendet werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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 Merkmalskombinationen 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. Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuges bei einer aktivierten Kriechfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes von zumindest einer Motor- und/oder Getriebegröße ein Warnsignal als Fahrerwarnung ausgegeben wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebegröße die Kupplungstemperatur verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungstemperatur mit einem Temperatursensor bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungstemperatur durch ein Temperaturmodell in Abhängigkeit von der an der Kupplungsscheibe auftretenden Reibenergie und von Kühlungseffekten bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebegröße die Schlupfdrehzahl an der Kupplung verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfdrehzahl bei aktivierter Kriechfunktion gemessen wird, und dass, wenn für ein vorbestimmtes Zeitintervall ein vorgegebener Grenzwert der Schlupfdrehzahl überschritten wird, ein
Warnsignal aktiviert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Motorgröße das Motormoment verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment und/oder der Gradient des Motormoments bei aktivierter Kriechfunktion gemessen oder bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Motormoment einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und der Gradient des Motormoments unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes bleibt, ein Warnsignal aktiviert wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebegröße das Kupplungsmoment verwendet wird.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment mit einem Drehmomentensensor gemessen wird, und dass, wenn das gemessene Kupplungsmoment einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ein Warnsignal aktiviert wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrerwarnung ein akustisches Warnsignal ausgegeben wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrerwarnung ein optisches Warnsignal ausgegeben wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrerwarnung ein mechanisches Warnsignal ausgegeben wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anpassen der Kupplungsübertragungseigenschaften der Tastpunkt der Kupplung und/oder der Reibwert anhand der Kupplungskennlinie korrigiert wird.
16. Vorrichtung zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer automatisierten Kupplung, eines Getriebes eines Fahrzeuges, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Einrichtung zum Bestimmen und/oder Überwachen eines Grenzwertes von zumindest einer Motor- und/oder Getriebegröße vorgesehen ist, wobei bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes ein Warnsignal als Fahrerwarnung ausgegeben wird und/oder die Kupplungsübertragungseigenschaften angepasst werden.
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