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DE102011000331A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines auf eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs wirkenden Drehmoments - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines auf eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs wirkenden Drehmoments Download PDF

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DE102011000331A1
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Germany
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torque
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drive shaft
bearing
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DE201110000331
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English (en)
Inventor
Joachim Thurner
Prof. Rinderknecht Stephan
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Technische Universitaet Darmstadt
Original Assignee
Technische Universitaet Darmstadt
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/14Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/1407Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
    • G01L3/1428Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
    • G01L3/1457Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving resistance strain gauges
    • GPHYSICS
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments, das auf eine in mindestens einem Lager (8, 9, 10, 11) gelagerte Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs wirkt, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist. Eine drehmomentabhängige erste Momentenreaktion des mindestens einen Lagers (8, 9, 10, 11) wird erfasst und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion wird das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt. Ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion wird mindestens ein weiteres Drehmoment bestimmt, das auf mindestens eine weitere Antriebswelle wirkt, wobei die mindestens eine weitere Antriebswelle mit der mindestens einen Drehmomentwandlereinrichtung in Wirkverbindung steht. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des voranstehend beschriebenen Verfahrens mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, die in mindestens einem Lager (8, 9, 10, 11) gelagert ist, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments, das auf eine in mindestens einem Lager gelagerte Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs wirkt, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist.
  • Die Kenntnis der an den verschiedenen Antriebswellen eines Kraftfahrzeugs anliegenden Drehmomente ist für verschiedene Steuerungs- und Regelungssysteme des Kraftfahrzeugs hilfreich beziehungsweise notwendig.
  • Die verschiedenen Antriebswellen in einem Kraftfahrzeug sind üblicherweise mit Drehmomentwandlereinrichtungen wie Schaltgetrieben, Wandlern, Differentialen oder ähnlichem drehfest verbunden. Diese Drehmomentwandlereinrichtungen werden unter anderem dazu eingesetzt, um eine Anpassung der Antriebswellendrehzahlen oder auch eine lastabhängige Leistungsverzweigung auf mehrere Antriebswellen zu ermöglichen.
  • Neben der Kenntnis der an den Antriebswellen des Antriebsstrangs, wie zum Beispiel an den Eingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes oder der Antriebswelle zwischen einem Differential und einem angetriebenen Rad, anliegenden Drehmomente ist zum Beispiel auch die Kenntnis des von einer Überlagerungslenkung an einer Lenkantriebswelle aufgebrachten Drehmoments von Interesse.
  • Beispielsweise basiert die Steuerung moderner Dieselmotoren auf der Kenntnis des von dem Dieselmotor an der Kurbelwelle bereitgestellten Drehmoments. Anstelle der direkten Messung des abgegebenen Drehmoments an der Kurbelwelle wird im Dieselmotorbereich üblicherweise auf eine Approximation des abgegebenen Drehmoments auf Grundlage eines mathematischen Drehmomentmodells in Abhängigkeit der gemessenen Drehzahl, der Solleinspritzmenge und weiterer Motorkenngrößen zurückgegriffen. Für viele Anwendungsfälle reicht die Genauigkeit dieser Approximation allerdings nicht aus.
  • Eine genauere Kenntnis der an den Antriebswellen eines Kraftfahrzeugs anliegenden Drehmomente ist beispielsweise auch für die Steuerung von Doppelkupplungsgetrieben von Bedeutung. Ein bekanntes Verfahren zur direkten Messung des an einer Drehwelle anliegenden Drehmoments ist die Integration einer Drehmomentmesswelle in den Antriebsstrang. Die durch das an der Drehmomentmesswelle anliegende Drehmomente hervorgerufene Torsion der Drehmomentmesswelle wird beispielsweise mit Hilfe von auf der Drehmomentmesswelle angeordneten Dehnungsmessstreifen erfasst und mit Hilfe von Schleifkontakten oder per Funk an eine Auswerteeinheit übertragen. Die Integration einer solchen Drehmomentmesswelle in den Antriebsstrang ist äußerst kostenintensiv und auf Grund der aufwendigen Signalübertragung äußerst fehleranfällig.
  • Weitere bekannte Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments basieren auf optischen oder induktiven Drehwinkeldifferenzmessungen oder der Messung einer Veränderung der magnetischen Permeabilität der Drehwelle. Auch für die Anwendung dieser Messverfahren wird erheblicher zusätzlicher Bauraum benötigt. Zudem ist der Einsatz der entsprechenden Sensoren äußerst kostenintensiv, so dass im Pkw-Bereich auf die wünschenswerte direkte Erfassung der an den Antriebswellen anliegenden Drehmomente bislang weitestgehend verzichtet werden musste.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bestimmung eines an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs anliegenden Drehmoments bereitzustellen, mit dem kostengünstig und auf kleinem Raum eine möglichst genaue Bestimmung des an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine drehmomentabhängige erste Momentenreaktion des mindestens einen Lagers erfasst wird und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt wird.
  • Bei der ersten Momentenreaktion kann es sich beispielsweise um auf Grund des an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments in dem Lager auftretende Lagerreaktionskräfte handeln, die beispielsweise mit Hilfe von einem in einem Auflager angeordnetem Drucksensor erfasst werden können. Es kann sich aber auch um eine durch das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment hervorgerufene drehmomentbedingte Verformung eines starr mit dem Lager verbundenen Gehäuseteils handeln, die beispielsweise mit Hilfe von an einer Außenseite des Gehäuseteils angeordneten Dehnungsmessstreifen erfasst werden kann.
  • Die Bestimmung des die erste Momentenreaktion erzeugenden Drehmoments kann beispielsweise ein mathematisches Modell eingesetzt werden, dass auf einer digital-elektronischen Berechnungsvorrichtung automatisch berechnet wird. Als digital-elektronische Berechnungsvorrichtung kann beispielsweise ein Getriebesteuergerät oder ein Motorsteuergerät eingesetzt werden, das die Messsignale eines Sensors zur Messung der ersten Momentenreaktion erfasst und in dem mathematischen Modell auf einem Mikroprozessor verarbeitet. Es ist beispielweise aber auch möglich, eine separate Auswerteeinheit mit einem Mikroprozessor zur Auswertung der von einem oder mehreren Sensoren erfassten ersten Momentenreaktion einzusetzen. Das auf der digital-elektronischen Berechnungsvorrichtung hinterlegte mathematische Modell beschreibt einen vorab ermittelten Zusammenhang zwischen der erfassten ersten Momentenreaktion und dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment.
  • Das mathematische Modell kann beispielsweise auf Basis physikalischer Zusammenhänge zwischen der erfassten ersten Momentenreaktion und dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment gewonnen werden. Die für das physikalische Modell benötigten Parameter können beispielsweise mit Hilfe bekannter Identifikationsverfahren durch eine Vermessung eines Referenzantriebsstrangs auf einem entsprechenden Prüfstand gewonnen werden. Das mathematische Modell kann aber auch ohne physikalische Vorüberlegungen aus an einem Referenzantriebsstrang erfassten Daten beispielsweise unter Verwendung von Kennfeldern, Kennlinien, neuronalen Netzen, Polynommodellen, oder ähnlichen Modellansätzen gewonnen werden, deren Parameter auf Grundlage bekannter Identifikationsmethoden bestimmt werden.
  • In dem mathematischen Modell können aber auch weitere messtechnisch erfasste physikalische Größen sowie Sollgrößen einer Steuerung wie beispielsweise der Solleinspritzmenge eines Verbrennungsmotors berücksichtigt werden.
  • Es ist auch möglich, die messtechnisch erfasste erste Momentenreaktion zunächst mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens in einen Frequenzbereich beispielsweise unter Verwendung speziell dafür ausgelegter Mikrochips zu transformieren und die so vorverarbeiteten Messsignale anschließend mit Hilfe des mathematischen Modells auszuwerten und das die erste Momentenreaktion auslösende Drehmoment zu bestimmen.
  • Um die an verschiedenen Antriebswellen anliegenden Drehmomente einfach und kostengünstig bestimmen zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion mindestens ein weiteres Drehmoment bestimmt wird, das auf mindestens eine weitere Antriebswelle wirkt, wobei die mindestens eine weitere Antriebswelle mit der mindestens einen Drehmomentwandlereinrichtung in Wirkverbindung steht. Bei der Antriebswelle kann es sich beispielsweise um eine Eingangswelle eines Getriebes handeln. Die Eingangswelle steht über das die Drehmomentwandlereinrichtung bildende Getriebe mit einer Ausgangswelle des Getriebes in Wirkverbindung. Durch Messung einer ersten Momentenreaktion an einem Gehäuse des Getriebes kann, beispielsweise unter Berücksichtigung der durch die unterschiedlichen Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle in dem Messsignal hervorgerufenen drehzahlabhängigen Signalanteile in dem mathematischen Modell, auf die an der Eingangswelle und der Ausgangswelle jeweils anliegenden Drehmomente geschlossen werden.
  • Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass es sich bei der Drehmomentwandlereinrichtung um ein Doppelkupplungsgetriebe handelt. Insbesondere bei der Bestimmung von an einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmomenten ist eine indirekte Bestimmung der Drehmomente auf Basis gemessener Momentenreaktionen zweckmäßig, da der Einbau separater Drehmomentmesswellen in die Eingangswelle und die Ausgangswelle äußerst kostenintensiv ist.
  • Die Kenntnis des an einer der Eingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmoments ist zum Beispiel für die Getriebesteuerung von Bedeutung. Daher ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine erste Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes wirkendes Drehmoment bestimmt wird. Es ist aber auch möglich, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine zweite Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes wirkendes Drehmoment bestimmt wird.
  • Doppelkupplungsbetriebe weisen zwei mit jeweils einer Kupplung verbundene Eingangswellen auf. Die Kupplungen sind zum Beispiel mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden. Die beiden Kupplungen sind so synchronisiert, dass das Drehmoment der Kurbelwelle nur bei Schaltvorgängen kurzzeitig auf beide Eingangswellen wirkt und ansonsten das Drehmoment ausschließlich über jeweils eine der beiden Eingangswellen übertragen wird.
  • Für die Getriebesteuerung ist aber auch das an den Ausgangswellen des Doppelkupplungsgetriebes anliegende Drehmoment von Bedeutung. Daher ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes wirkendes Drehmoment bestimmt wird. Für die Bestimmung des an der Ausgangswelle und an der ersten und/oder der zweiten Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmoments kann auch auf das Messsignal desselben bzw. auf die Messsignale derselben Sensoren zurückgegriffen werden.
  • Um die Bestimmung der an den Eingangswellen anliegenden Drehmomente auch während eines Schaltvorgangs bestimmen zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf die erste Eingangswelle wirkendes Drehmoment und ein auf eine zweite Eingangswelle wirkendes Drehmoment während eines Kupplungsvorgangs bestimmt werden. Es ist aber ebenso möglich, die an den Ausgangswellen anliegenden Drehmomente zu bestimmen.
  • Um die Ermittlung des mathematischen Modells zu vereinfachen und eine möglichst kostengünstige Bestimmung des an der Antriebswelle anliegenden Drehmoments zu erreichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment mit Hilfe eines semi-physikalischen oder empirischen Modells auf Grundlage vorab ermittelter Modellparameter bestimmt wird. Semi-physikalische Modelle zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass bekannte beziehungsweise einfach zu bestimmende physikalische Zusammenhänge beispielsweise zur Festlegung einer Modellstruktur verwendet werden, wobei die Parametrisierung des Modells auf Grundlage von auf einem Referenzprüfstand mit Hilfe entsprechender Vermessungsstrategien aufgezeichneter Messdaten unter Verwendung bekannter Identifikationsverfahren bestimmt werden.
  • Der Grad der Einbeziehung physikalischer Zusammenhänge in die Modellbildung kann je nach Anwendung variieren. Es ist zum Beispiel auch möglich, vollständig auf die Bestimmung physikalischer Zusammenhänge bei der Modellbildung zu verzichten und das mathematische Modell ausschließlich auf Grundlage an einem Referenzprüfstand erfasster Ein- und Ausgangsdaten zu ermitteln. Solche Modelle werden als empirische Modelle beziehungsweise datenbasierte Modelle bezeichnet. Zur Bestimmung empirischer Modelle sind zahlreiche stationäre und dynamische Vermessungsstrategien sowie Identifikationsverfahren bekannt. So können in Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen wie beispielsweise der zur Verfügung stehenden Sensoranordnung zur Bestimmung der Momentenreaktion lineare Modelle, Polynommodelle, Kennfeldmodelle, neuronale Netze, sowie Fuzzy- und Neuro-Fuzzy-Modelle eingesetzt werden.
  • Um sicherzustellen, dass das an der Antriebswelle anliegende Drehmoment zuverlässig in möglichst allen Betriebsbereichen bestimmt werden kann ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Bestimmung des die erste Momentenreaktion erzeugenden Drehmoments ein dynamischer Zusammenhang der ersten Momentenreaktion mit dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment berücksichtigt wird. Üblicherweise wird die Antriebswelle nicht in stationären Betriebspunkten betrieben, sondern es verändern sich zum Beispiel die Antriebswellendrehzahl und das auf die Antriebswelle wirkende Drehmoment regelmäßig und häufig sprungweise. Zur Bestimmung des an die Antriebswelle anliegenden Drehmoments unter Zuhilfenahme der erfassten ersten Momentenreaktion in transienten Zuständen der Antriebswelle sollte daher die Prozessdynamik in dem mathematischen Modell berücksichtigt werden.
  • Bei Verwendung von semi-physikalischen oder empirischen Modellansätzen kann eine lineare Dynamik beispielsweise durch Erweiterung eines nichtlinearen stationären Modells auf eine Hammerstein- oder Wienerstruktur erreicht werden. Es sind aber auch zahlreiche Identifikationsverfahren bekannt, mit denen eine nichtlineare Dynamik in empirischen Modellen auf Basis vorab an einem Referenzprüfstand ermittelter Ein- und Ausgangsdaten berücksichtigt werden kann.
  • Um die Genauigkeit der Drehmomentbestimmung weiter zu erhöhen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eine drehmomentabhängige zweite Momentenreaktion erfasst wird und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion und der mindestens einen zweiten Momentenreaktion das die erste Momentenreaktion und die mindestens eine zweite Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt wird. Bei der zweiten Momentenreaktion kann es sich beispielsweise um eine drehmomentbedingte Verformung eines starr mit dem ersten Lager verbundenen Gehäuseteils oder um eine Auflagerkraft eines zweiten Lagers der Antriebswelle oder einer anderen mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehenden Drehwelle handeln, wobei sich die erste Momentenreaktion und die zweite Momentenreaktion unterscheiden. Auf diese Weise können beispielsweise Störeinflüsse, die sich an verschiedenen Messstellen unterschiedlich auswirken, bei der Bestimmung des Drehmoments berücksichtigt werden.
  • Des Weiteren kann durch den Einsatz mehrerer Sensoren zur Erfassung der ersten und der mindestens zweiten Momentenreaktion ein fehlertolerantes Sensorsystem aufgebaut werden. Der Ausfall eines Sensors kann dann zumindest teilweise durch die weiteren Sensoren kompensiert werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, die in mindestens einem Lager gelagert ist, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Sensoranordnung zur Erfassung mindestens einer drehmomentabhängigen Momentenreaktion des mindestens einen Lagers in einem von der Momentenreaktion beeinflussten Verformungsbereich angeordnet ist und signalübertragend mit einer innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordneten Auswerteeinheit verbunden ist. Die Sensoranordnung kann beispielsweise mehrere Kraftmesssensoren zur Erfassung von Lagerreaktionskräften in verschiedenen Lagern einer Antriebswelle umfassen. Es ist aber auch möglich, dass die Sensoranordnung einen beziehungsweise mehrere Sensoren zur Erfassung einer Verformung eines starr mit mindestens einem der Lager verbundenen Gehäuses aufweist. Die verschiedenen Sensoren sind so an den Lagern der Antriebswelle beziehungsweise starr mit den Lagern der Antriebswelle verbundenen Bauteilen angeordnet, dass verschiedene Momentenreaktionen der Lager erfasst werden können. Es ist aber auch möglich, dass die Sensoranordnung einen einzigen Sensor zur Messung einer einzigen Momentenreaktion umfasst. Die Sensoren können beispielsweise an einer Außenseite eines Gehäuses angebracht sein, das starr mit mindestens einem der Lager der Antriebswelle verbunden ist.
  • Die verschiedenen Sensoren können mit der Auswerteeinheit beispielsweise über eine Kabelverbindung oder per Funk signalübertragend verbunden sein. Die Sensormesswerte können beispielsweise digital unter Verwendung bekannter Bus-Systeme wie CAN oder Profi-Bus übermittelt werden. Es ist aber insbesondere bei Kabelverbindungen auch möglich proportionale, pulsweitenmodulierte oder frequenzmodulierte Spannungs- oder Stromsignale zu übertragen. Die verschiedenen Übertragungsverfahren und die jeweilige Ausgestaltung der Sensoren und der Auswerteeinheit mit Mikrochips, Analog-Digital-Wandlern, Anti-Aliasing-Filtern, Stromversorgung und so weiter sind hinlänglich bekannt.
  • Bei den Auswerteeinheiten kann es sich unter anderem um Getriebesteuergeräte, Motorsteuergeräte oder anderen in Kraftfahrzeugen eingesetzten Steuergeräten handeln. Es ist aber auch möglich, dass eine ausschließlich zur Ermittlung des Drehmoments ausgelegte Auswerteinheit vorgesehen wird. Zudem kann die Auswerteeinheit auch als Einheit in den Sensor integriert werden, so dass an einem digitalen oder elektrischen Ausgang einer Sensoreinheit das ermittelte Drehmoment bereitgestellt wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung mindestens eine Lagermesseinrichtung aufweist und die mindestens eine Lagermesseinrichtung in dem mindestens einen Lager angeordnet ist. Auf diese Weise können in den Lagern der Antriebswelle auftretende Auflagerkräfte erfasst werden. Als Lagermesseinrichtung kommen beispielsweise an dem Lager angeordnete Drucksensoren in Frage. Es ist aber auch möglich die auf das Lager wirkenden Kräfte mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen, piezoelektrischen Kraftsensoren, kapazitiven Kraftsensoren, induktiven Kraftsensoren oder optischen Kraftsensoren messtechnisch zu erfassen.
  • Um die Anordnung der Sensoren zu vereinfachen und auch eine nachträgliche Anbringung zu ermöglichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Sensoranordnung mindestens eine Bauteilmesseinrichtung aufweist und die mindestens eine Bauteilmesseinrichtung an einem starr mit dem mindestens einen Lager verbundenen Bauteil angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Messeinrichtung um einen Dehnungsmessstreifen handeln, der eine drehmomentbedingte Verformung eines Gehäuseteils erfasst.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mindestens eine Bauteilesseinrichtung an einer Außenseite eines Doppelkupplungsgetriebegehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise können sehr einfach und kostengünstig die an der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes anliegenden Drehmomente bestimmt werden.
  • Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensoranordnung Dehnungsmessstreifen aufweist. Dehnungsmessstreifen sind kostengünstig in einer Vielzahl von Varianten beispielsweise auch als piezoresistive Halbleitermodule erhältlich. Es ist aber auch möglich und für viele Anwendungen zweckmäßig, die Momentenreaktionen mit Hilfe anderer Messprinzipien beziehungsweise Sensoren zu erfassen.
  • Einzelheiten der Erfindung werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Doppelkupplungsgetriebes,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Dehnungsmessstreifen an einem Doppelkupplungsgetriebegehäuse.
  • In 1 ist schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe 1 mit einer als Hohlwelle ausgestalteten ersten Eingangswelle 2, einer durch die erste Eingangswelle verlaufende zweite Eingangswelle 3 und einer Ausgangswelle 4 dargestellt. Ein Drehmoment wird über eine mit einem Verbrennungsmotor verbundenen synchronisierten Doppelkupplung 5 in Abhängigkeit einer Kupplungsstellung entweder über die erste Eingangswelle 2 und ein erstes Getriebe 6 auf die Ausgangswelle 4 oder über die zweite Eingangswelle 2 und ein zweites Getriebe 7 auf die Ausgangswelle 4 übertragen.
  • Während eines Schaltvorgangs liegt ein Teil des von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments kurzzeitig sowohl an der ersten Eingangswelle 2 als auch an der zweiten Eingangswelle 3 an. Die erste Eingangswelle 2 ist in einem ersten Lager 8 und die zweite Eingangswelle 3 in einem zweiten Lager 9 gelagert. Die Ausgangswelle 4 ist in einem dritten Lager 10 und in einem vierten Lager 11 gelagert. Die an der ersten Eingangswelle 2, der zweiten Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 4 anliegenden Drehmomente erzeugen in den Lagern Momentenreaktionen, die proportional zu den anliegenden Drehmomenten sind. Durch Erfassung dieser Momentenreaktionen in den Lagern kann mit Hilfe eines auf einem Steuergerät hinterlegten mathematischen Modells das an der ersten Eingangswelle 2, der zweiten Eingangswelle 3 und/oder der Ausgangswelle 4 anliegende Drehmoment bestimmt werden.
  • In 2 ist schematisch ein Ausschnitt einer Außenansicht eines Gehäuses eines Doppelkupplungsgetriebes 1 dargestellt. Zur Verdeutlichung sind das erste Lager 8 der ersten Eingangswelle 2 und das dritte Lager 10 der Ausgangswelle 4 angedeutet. Die an der ersten Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 4 anliegenden Drehmomente erzeugen eine Verformung des Getriebegehäuses 12. Diese Verformung ist proportional zu den an der ersten Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 4 anliegenden Drehmomente. Zur Erfassung dieser Verformung des Getriebegehäuses 12 ist auf dem Getriebegehäuse 12 eine Sensoranordnung 13 bestehend aus einem ersten Dehnungsmessstreifen 14 und einem zweiten Dehnungsmessstreifen 15 angeordnet. Der erste Dehnungsmessstreifen 14 und der zweite Dehnungsmessstreifen 15 sind in einem Winkel so zueinander angeordnet, dass eine Kompensation von auf die von den Dehnungsmessstreifen erfassten Messsignale wirkenden Störeinflüsse durch ein auf einem Steuergerät hinterlegtes mathematisches Modell möglich ist. Da die Dehnungsmessstreifen an einem nicht rotierenden Bauteil des Doppelkupplungsgetriebes 1 angeordnet sind, ist eine Signalübertragung von den Dehnungsmessstreifen zu einem Steuergerät oder einer anderen Auswerteeinheit einfach und kostengünstig möglich. Die zur Erfassung der Momentenreaktion eingesetzten Dehnungsmessstreifen sind kostengünstig und in einer Vielzahl von Varianten handelsüblich erhältlich.
  • Da für die Ermittlung des Drehmoments, bzw. der einzelnen Drehmomente in dem Doppelkupplungsgetriebe 1 keine näheren Kenntnisse oder Annahmen über die zu Grunde liegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten erforderlich sind und lediglich ein aussagekräftiger Zusammenhang zwischen dem verursachenden Drehmoment und der gemessenen Momentenreaktion bestehen muss, kann die Momentenreaktion an nahezu jeder beliebigen Stelle in oder an dem Doppelkupplungsgetriebe 1 erfasst und gemessen werden, sofern das betreffende Bauteil, bzw. der relevante Bereich starr mit mindestens einem Lager 8, 9, 10 oder 11 verbunden ist, das die Antriebswelle 2, 3, 4 mit dem Drehmoment aufnimmt. Die Sensoranordnung 13, bzw. mindestens einer der Dehnungsmessstreifen 14, 15 können demzufolge unmittelbar an den Lagern 8, 9, 10 oder 11 oder aber beabstandet zu diesen Lagern 8, 9, 10 oder 11 an einer geeigneten Stelle an einer Innenseite oder an einer Außenseite des Getriebegehäuses 12 des Doppelkupplungsgetriebes 1 angeordnet werden. Eine Anordnung an der Außenseite des Getriebegehäuses 12 ist auch deshalb vorteilhaft, weil die Anbringung der Sensoranordnung 13 nachträglich und ohne Eingriff in das Doppelkupplungsgetriebe 1 erfolgen kann.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments, das auf eine in mindestens einem Lager gelagerte Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs wirkt, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehmomentabhängige erste Momentenreaktion des mindestens einen Lagers (8, 9, 10, 11) erfasst wird und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion mindestens ein weiteres Drehmoment bestimmt wird, das auf mindestens eine weitere Antriebswelle wirkt, wobei die mindestens eine weitere Antriebswelle mit der mindestens einen Drehmomentwandlereinrichtung in Wirkverbindung steht.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Drehmomentwandlereinrichtung um ein Doppelkupplungsgetriebe (1) handelt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine erste Eingangswelle (2) des Doppelkupplungsgetriebes (1) wirkendes Drehmoment bestimmt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf eine Ausgangswelle (4) des Doppelkupplungsgetriebes (1) wirkendes Drehmoment bestimmt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion ein auf die erste Eingangswelle (2) wirkendes Drehmoment und ein auf eine zweite Eingangswelle (3) wirkendes Drehmoment während eines Kupplungsvorgangs bestimmt werden.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die erste Momentenreaktion erzeugende Drehmoment mit Hilfe eines semi-physikalischen oder empirischen Modells auf Grundlage vorab ermittelter Modellparameter bestimmt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des die erste Momentenreaktion erzeugenden Drehmoments ein dynamischer Zusammenhang der ersten Momentenreaktion mit dem an der Antriebswelle anliegenden Drehmoment berücksichtigt wird.
  9. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine drehmomentabhängige zweite Momentenreaktion erfasst wird und ausgehend von der erfassten ersten Momentenreaktion und der mindestens einen zweiten Momentenreaktion das die erste Momentenreaktion und die mindestens eine zweite Momentenreaktion erzeugende Drehmoment ermittelt wird.
  10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, die in mindestens einem Lager gelagert ist, wobei die Antriebswelle mit mindestens einer Drehmomentwandlereinrichtung drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (13) zur Erfassung mindestens einer drehmomentabhängigen Momentenreaktion des mindestens einen Lagers (8, 9, 10, 11) in einem von der Momentenreaktion beeinflussten Verformungsbereich angeordnet ist und signalübertragend mit einer innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordneten Auswerteeinheit verbunden ist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (13) mindestens eine Lagermesseinrichtung aufweist und die mindestens eine Lagermesseinrichtung in dem mindestens einen Lager (8, 9, 10, 11) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (13) mindestens eine Bauteilmesseinrichtung aufweist und die mindestens eine Bauteilmesseinrichtung an einem starr mit dem mindestens einen Lager (8, 9, 10, 11) verbundenen Bauteil angeordnet ist.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bauteilmesseinrichtung an einer Außenseite eines Doppelkupplungsgetriebegehäuses (12) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (13) Dehnungsmessstreifen (14, 15) aufweist.
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