WO2013004206A1

WO2013004206A1 - Verfahren zum überwachen einer kupplung

Info

Publication number: WO2013004206A1
Application number: PCT/DE2012/000614
Authority: WO
Inventors: Erhard Hodrus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2014-01-05
Also published as: DE112012002825B4; DE102012209869A1; CN104067016B; CN104067016A; DE112012002825A5

Abstract

Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung (15, 17, 19) eines Triebstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (5), wobei der Kupplung (15, 17, 19) eine Motorausgangswelle (13) vorgeschaltet und eine Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) eines Getriebes (1, 7, 9) des Triebstrangs (3) nachgeschaltet ist, wobei die folgenden Schritten durchgeführt werden: - Offenhalten der Kupplung (15, 17,19) des Getriebes (1, 7, 9), - Auslegen eines Ganges des Getriebes (1, 7, 9), - Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1, 7, 9) kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgrösse, - Abspeichern der ermittelten Drehbeschleunigungsgrösse EMI2.5760 oder einer daraus abgeleiteten Grösse unter Zuordnung einer Bezeichnung des Getriebes (1, 7, 9) sowie unter Zuordnung der Information, ob die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1, 7, 9) grösser oder kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgrösse EMI3.5760 ist, in einem nicht-flüchtigen Speicher.

Description

Verfahren zum Überwachen einer Kupplung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des

Anspruchs 1 sowie ein Getriebe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung, eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Dabei kann beispielsweise ein Eingriffspunkt der Lastschaltkupplung mit Hilfe eines Drehzahlgradienten der Getriebeeingangswelle ermittelt werden. Es ist bekannt, die Lastschaltkupplung einzurücken und dabei ein Drehzahlverhalten der Getriebeeingangswelle zu beobachten, um daraus auf den Tastpunkt der Lastschaltkupplung zu schließen. Die DE 10 2007 025 253 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Eingriffspunkts einer Kupplung eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes eines Fahrzeugs bei laufender Antriebseinheit. Die DE 199 39 818 C1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, bei welchem während der Fahrt eine Lastschaltkupplung zur Drehmomentübertragung eingerückt und der Eingriffspunkt einer parallelen ausgerückten Lastschaltkupplung durch einen instationären Einrückvorgang ermittelt wird. Die EP 1 741 950 A1 betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Greifpunkts einer Kupplung. Das Verfahren startet bei einer vollständig geschlossenen Kupplung und ermittelt zwei Kupplungsstellungen, die zeitlich eng nebeneinander liegen und beide in die Berechnung des Greifpunkts eingehen. Während die Kupplungsstellung bei sich schließender Kupplung ermittelt wird, wird die Kupplung bei Ermittlung der Kupplungsstellung geöffnet. Ferner sind Verfahren für eine Kupplungskennlinienadaption bekannt. Die DE 103 08 517 A1 betrifft ein Verfahren zur Kupplungskennlinienadaption eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei laufendem Motor. Die EP 1 067 008 B1 betrifft ein Verfahren zur Kupplungskennlinienadaption eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei insbesondere ein Drehzahlgradient einer freien Getriebeeingangswelle ermittelt wird.

Es soll das kupplungsseitige als auch das getriebeseitige Schleppmoment, das auf die Getriebeeingangswelle wirkt, in ausgewählten Situationen berechnet werden.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Insbesondere soll bei einem Doppelkupplungssystem das kupplungs- und getriebeseitige Schleppmoment der Getriebeeingangswellen in ausgewählten Situationen bestimmt werden

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung, eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere einen Zustand des Triebstrangs und/oder der Lastschaltkupplung zu kennzeichnen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Getriebe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 gelöst.

In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei der Kupplung eine Motorausgangswelle vorgeschaltet und eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes des Triebstrangs nachgeschaltet ist. Erfindungsgemäß sind dabei folgende Schritte vorgesehen:

Offenhalten der Kupplung des Getriebes,

Auslegen eines Ganges des Getriebes,

Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle des Getriebes kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgröße (^ω,ρ51 , ^ω//κ2 ),

Abspeichern der ermittelten Drehbeschleunigungsgröße (^ω,ρεΧ , ^ω,ρι2 ) oder einer daraus abgeleiteten Größe SumlnaktivUnterMotorlps\ ^ S mlnaklhÜberMotorlps ^ ' SumlnaktMntzrMotorlpsl

M sumimkuvüberMomripsi ) _unt_er Zuordnung einer Bezeichnung des Getriebes sowie unter Zuordnung der Information, ob die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des Getriebes größer oder kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße ( ^{ω ,ρχ} ^'ρ*² ) ist, in einem nicht-flüchtigen Speicher. Unter der Bezeichnung des Getriebes kann beispielsweise die Kennzeichnung eines

Teilgetriebes beispielsweise durch dessen Getriebeeingangswelle verstanden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ermitteln der Drehbeschleunigungsgröße (ώ, , , ώ_Ιρ52 ) mittels einer der Getriebeeingangswelle zugeordneten Drehzahlsensorvorrichtung erfolgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren bei Vorliegen einer positiven und bei Vorliegen einer negativen Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Getriebeeingangswelle des Getriebes und der Motorausgangswelle ausgeführt wird, wobei eine positive Drehzahldifferenz vorliegt, wenn die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des Getriebes kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle ist und wobei eine negative Drehzahldifferenz vorliegt, wenn die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des Getriebes größer als die Drehzahl der Motorausgangswelle ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle des Getriebes kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgröße (ώ, , , cö_lps2 ) unmittelbar nach Auslegen des

Ganges des Getriebes in einem Zeitraum von weniger als 1 ,5 Sekunden, bevorzugt innerhalb von 0,5 Sekunden nachdem der Gang ausgelegt ist erfolgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehbeschleunigungsgröße (co_lpsl , cö_Ips2 ) ein Drehzahlgradient oder eine Winkelbeschleunigung ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine aus der ermittelten Drehbeschleunigungsgröße ( i)_lpsl , cö,_ps2 ) abgeleitete Größe ein Summendreh- moment ( M _Sumi_naklMj_nKrMolgrlpsl , M _SumJnakljvQ_berMolorlpsl , M _{SumlnakljvUnlerMolorIps2} , M _{Sumjnaktn bi:rMmorlps} ) der Getriebeeingangswelle des Getriebes ist.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe ein Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben sowie zwei Getriebeeingangswellen Ipsl bzw. Ipsl sowie zwei Teilkupplungen ist, wobei ein Schleppmoment ( M_üragCll , M_üragCBox , M_DragCn , M_DragCBox2 ) in Abhängigkeit von

Summendrehmomenten ( M_{SumlnakljvUnlerMolorlpsl} , M _{Sum/nakljvüberMolorlpsl} , M _{SumlnakljvlJnlerMolorIps2} ,

^M ^nak.MberMo.o^l ) «mittelt Wird, wobei ein kupplungsseitiges Schleppmoment ( M_DragCll , M _DragP2 ) an einer Getriebeeingangwelle psl bzw. Ipsl mittels der folgenden Fornriel ermittelt wird:

M QragCn ~ Sum/naklivUmerMolorlps ^"~ ^ SumlnakthÜberMotorlps ) ^ ^ZW.

M DragCIl ~ (.M SumlnaktivllnterMotorlps2 ~ ^ SumlnaklivOberMolorlpsl ) ^ ' und/oder wobei ein getriebeseitiges Schleppmoment ( M_üragCBoxl , M_DwgGBox2 ) an einer Getriebeeingangwelle Ipsl bzw. Ipsl mittels der folgenden Formel ermittelt wird,

M DragCBox2 ~^— (-^ S mlnaklMntsrMotorlpsl ^ umlnaktivOberMotorlpsl ) ^ ' wobei die Teilkupplung des Teilgetriebes welches die anderen Getriebeeingangwelle psl bzw. ip.s2 aufweist, geschlossen ist, wobei M _Sum,„_{aklivUnlerMolorlps]} das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl ist sowie gemäß der Formel cö_!ps J_lpil = M _{Sum!naklM erMolorlpsl} ermittelt wird, wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (ώ_//Μ| ) mit Zuordnung des Getriebes mit der Getriebeeingangswelle Ipsl sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl des Getriebes kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße ( ö_lpsi ) ist ermittelt wird, wobei M_{Sumlnakliv0berMolorl t} das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl ist sowie gemäß der Formel cö_lpslJ_lpsl = M_Sum]nak ,_{iv0berMolorIpsl} ermittelt wird, wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (co_lpsl ) mit Zuordnung des Getriebes mit der Getriebeeingangswelle Ipsl sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl des Getriebes größer als die Drehzahl der Motorausgangswelle zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße ( ώ, , ) ist ermittelt wird, wobei M _{SumlnaklivUnlerMalo ps2} das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl ist sowie gemäß der Formel ci>_Ips2J_Ips2 = M _{SumlnaklivUnlerMolorlps2} ermittelt wird, wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (oi)_lps2 ) mit Zuordnung des Getriebes mit der Getriebeeingangswelle Ipsl sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl des Getriebes kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße (ώ, ₂ ) ist ermittelt wird, wobei M _{Sumtnak überMowrIps2} das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl ist sowie gemäß der Formel cö_lps2J_Ips2 = M _{SvmlMberM orIps2} ermittelt wird, wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße ( ώ, ₂ ) mit Zuordnung des Getriebes mit der Getriebeeingangswelle Ipsl sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl des Getriebes kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße ( o_Ips2 ) ist ermittelt wird, und wobei J, _Λ das Trägheitsmoment der Getriebeeingangswelle Ipsl und J_Ips2 das Trägheitsmoment der Getriebeeingangswelle Ipsl bezeichnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass anstatt des Abspeicherns der ermittelten Drehbeschleunigungsgröße ( ώ, , , ώ_Ιρ$1 ) oder einer daraus abgeleiteten Größe {M_{SumlnaklivUlUerMolorlpsl} , M _{Sumlnakliv0herMolorIpsl} , M _{SumlnakljvUmerMolorlpsl} ,

M sumimknvüberMo_ioripsi ) ^vor ^^{e m} Abspeichern ein Gewichten des ermittelten Drehbeschleunigungsgröße ( ώ_//Μ| , cö_lps2 ) oder einer daraus abgeleiteten Größe mit dem bisher abgespeicherten Wert erfolgt, wobei die Gewichtung bevorzugt mit einem Gewichtungsfaktor von 9/10 o- derl/2 für den bereits abgespeicherten Wert sowie 1/10 oder 1/2 für den ermittelten noch nicht abgespeicherten Wert erfolgt und anschließend der gewichtete Wert abgespeichert wird, sodass eine Glättung des Wertes vorliegt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ermitteln des kupplungsseitigen Schleppmoments ( M_DragCn , M_DragCI2 ) und/oder des getriebe- seitigen Schleppmoments ( M_DragGBaxl , M_DragCBoxl ) während einer Neutralphase des Getriebes erfolgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren für verschiedene Gangwechsel des Getriebes mehrfach durchgeführt wird, insbesondere in unterschiedliche Richtungen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Schwellenwert für das kupplungsseitige Schleppmoment (M_DragCn , M_DragCn ) vorgesehen ist und bei Überschreiten des Schwellenwerts durch den Betrag des kupplungsseitigen Schleppmoments wird auf vorliegen eines Schleppmoments an der jeweiligen Kupplung erkannt, wobei der Schwellenwert bevorzugt 1 NewtonMeter beträgt.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass beispielsweise übergeordneten Verfahren wie beispielsweise Verfahren zur Tastpunktadaption einer Kupplung oder Verfahren zur Bestimmung der nötigen Synchronisationskraft beim Gangeinlegen Informationen über das Vorliegen und/oder die Größe eines kupplungsseitigen Schleppmoments und/oder eines getriebeseitigen Schleppmoments zugeführt werden. Die Aufgabe ist ferner mit einem Getriebe, insbesondere einem Doppelkupplungsgetriebe, eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens, gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibung.

Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 teilweise dargestelltes Momentenflussschema eines Doppelkupplungsgetriebes eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs

Figur 2 zeitlicher Verlauf der gemessenen und berechneten Größen

Figur 1 zeigt ein Momentenflussschema eines Getriebes 1 , das Teil eines nur teilweise dargestellten Triebstrangs 3 eines ebenfalls nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 5 ist. Das Getriebe 1 ist als Doppelkupplungsgetriebe ausgelegt und weist ein erstes Teilgetriebe 7 und ein zweites Teilgetriebe 9 auf. Der Triebstrang weist eine mittels des Bezugszeichens 11 lediglich angedeutete Antriebsquelle auf. Die Antriebsquelle 11 treibt eine Motorausgangswelle 13 an, der eine Lastschaltkupplung 15 nachgeschaltet ist. Die Lastschaltkupplung 15 weist eine erste Teilkupplung 17 und eine zweite, von dieser separat ansteuerbare Teilkupplung 19 auf. Bei den Teilkupplungen 17, 19 kann es sich insbesondere um trockene oder in Flüssigkeit laufende Kupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen handeln, insbesondere kann die Lastschaltkupplung 15 teilautomatisiert oder automatisiert betätigbar ausgelegt sein.

Der ersten Teilkupplung 17 der Lastschaltkupplung 15 ist das erste Teilgetriebe 7 nachgeschaltet. Der zweiten Teilkupplung 19 der Lastschaltkupplung 15 ist das zweite Teilgetriebe 9 nachgeschaltet. Mittels der Teilgetriebe 7, 9 des Getriebes 1 können Fahrstufen eingelegt werden, beispielsweise mittels des ersten Teilgetriebes 7 ungerade Fahrstufen und mittels des zweiten Teilgetriebes 9 gerade Fahrstufen sowie gegebenenfalls ein Rückwärtsgang. Zum Wechseln der Fahrstufen beziehungsweise Gänge des Getriebes 1 können die Teilkupplungen 17, 19 der Lastschaltkupplung 15 wechselweise geschlossen beziehungsweise geöffnet werden. Den Teilgetrieben 7, 9 ist eine gemeinsame Getriebeausgangswelle 21 nachgeschaltet, mittels der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs 5 antreibbar sind.

Zwischen die Lastschaltkupplung 15 und das Getriebe 1 ist eine Getriebeeingangswelle 23 geschaltet. Die Getriebeeingangswelle ist als Doppelwelle in Form einer Hohlwelle ausgeführt, wobei zwischen die erste Teilkupplung 17 und das erste Teilgetriebe 7 eine Innenwelle 25 Ipsl der Getriebeeingangswelle 23 und zwischen die zweite Teilkupplung 19 und das zweite Teilgetriebe 9 eine Außenwelle 27 Ipsl der Getriebeeingangswelle 23 geschaltet sind. Mittels einer Drehzahlsensorvorrichtung 55 kann die Drehzahl der Innenwelle 25 sowie die Drehzahl der Außenwelle 27 der Getriebeeingangswelle 23 ermittelt werden.

An der Motorausgangswelle 13 liegt ein Motormoment 29 M_mot an. Das Motormoment 29 M_mot kann beispielsweise von der Antriebsquelle 1 1 erzeugt werden oder als Schleppmoment an dieser anliegen. Als Ausgangsgröße weist das Getriebe 1 ein Abtriebsmoment 31 M_ab auf.

Die Getriebeeingangswelle 23 ist jeweils auf der Außenwelle 27 über ein Gehäuselager 33 und der Innenwelle 25 über ein Gehäuselager 51 am Gehäuse gelagert. Die Außenwelle 27 Ipsl ist gegen die Innenwelle 25 Ipsl über ein Zwischenlager 34 gelagert. Auf die Außenwelle 27 induziert das Gehäuselager 33 ein äußeres Lagermoment 37 M^^,^^^^ . Auf die Innenwelle 25 wirkt ein äußeres Lagermoment 53 M ^_ge ._{elriebegehäuse!psl} . Beide äußeren Lagermomente 3 M_LageK1 elriebe gehäuselpsl ' und 53 M_l^_{lrlebtgeUbutlp},_l wirken immer bremsend.

Weiter wirkt zwischen der Außenwelle 27 Ipsl und der Innenwelle 25 Ipsl ein Moment 35

M ^' _{Lager!ps psl} bzw. M ^,^2,^ des Zwischenlagers 34. Die Wirkrichtung des Momentes 35 ist dabei abhängig davon, welche Welle schneller dreht. Das Lager 34 zwischen der Innenwelle 25 und der Außenwelle 27 kann bremsend oder beschleunigend wirken, so dass das Lagermoment 35 beschleunigend oder bremsend wirkt, je nachdem, welche der Wellen 25 und 27 schneller dreht. Daher können je nach Drehzahlverhältnissen der Innenwelle 25 und der Außenwelle 27 der Getriebeeingangswelle 23 Vorzeichenwechsel im Lagermoment 35 auftreten

Mittels der Bezugszeichen i1 und i2 sind in Figur 1 die unterschiedlichen Übersetzungen der Teilgetriebe 7 und 9 symbolisiert. Außerdem wird die Getriebeeingangswelle 23, die sich in einem Getriebeöl bewegt, aufgrund von Planschverlusten abgebremst, wobei an der Innenwelle 25 ein erstes Planschmoment 43

^M Ge,riebeöii_ps\ _{und an} der A 27 ein zweites Planschmoment 45 ^M &< ι^>*»"ρ*ι anliegt. Beide Planschmomente 43

_wj_r|<_{en a}|_so immer bremsend.

Bei geöffneter Lastschaltkupplung 15 beziehungsweise geöffneten Teillastkupplungen 17 und 19 liegt an der ersten Teilkupplung 17 ein erstes Kupplungsschleppmoment 47 _cn und an der zweiten Teilkupplung 19 ein zweites Kupplungsschleppmoment 49 _c;2 an.

J_lps bezeichnet das Trägheitsmoment der Innenwelle 25 Ips\ , J_Ips2 das Trägheitsmoment der Außenwelle 27 Ips2 ,. ώ_//Μΐ sowiea>_//)j2 bezeichnen den Drehzahlgradienten der jeweiligen Getriebeeingangswelle.

Das auf die Getriebeeingangswelle wirkende Moment in geeigneten Situationen zu bestimmen und daraus das kupplungs- als auch das getriebeseitige Schleppmoment zu berechnen. Der wesentliche Punkt zur Lösung der Aufgabe besteht darin die einzelnen Momente zu einem leicht berechenbaren kupplungs- und getriebeseitigen Schleppmoment zusammenzufassen und die Summenmomente geeignet zu glätten und zu initialisieren.

Im Folgenden werden geeignete Situationen für die Berechnung des auf die Getriebeeingangswelle wirkenden Moments beschrieben:

Die Berechnung des Schleppmoments auf der inaktiven Getriebeeingangswelle kann durchgeführt werden, wenn die zugehörige Kupplung geöffnet ist, und der Gang in diesem Teilgetriebe gerade ausgelegt wurde (im Rahmen dieser Schrift sei diese Kupplung als inaktive Kupplung, diejenige Getriebeeingangswelle als inaktiven Getriebeeingangswelle und dasjenige Teilgetriebe als inaktives Teilgetriebe bezeichnet), da solange der Gang eingelegt ist über die Getriebeübersetzung ein fester Schlupf zwischen den Wellen erzwungen wird. Auf der aktiven Kupplung muss der Schlupf in dieser Situation sehr klein sein, damit die Annahme gilt, dass die aktive Getriebeeingangswelle (Getriebeeingangswelle des Teilgetriebes dem die aktive Kupplung zugeordnet ist) mit dem Motor mitdreht. Die Getriebeeingangswellendrehzahl der aktiven Getriebeeingangswelle entspricht also der Drehzahl des Antriebsmotors. Alle Momente werden für den Betrachtungszeitraum - meist ein Zeitintervall von etwa 0,5 Sekunden Länge - unmittelbar nach dem Gangauslegen als konstant betrachtet. Diese Zeit ist üblicherweise ausreichend, um das Summenmoment aus dem Drehzahlgradienten zu bestimmen. Die Momente in den Lagern zum Getriebegehäuse und die Reibmomente im Getriebeöl sind streng genommen abhängig von der jeweiligen Drehzahl der Getriebeeingangswelle, die Momente in den Lagern zwischen den beiden Getriebeeingangswellen sind abhängig von der Schlupfdrehzahl zwischen den beiden Getriebeeingangswellen. Aus Messungen kann man erkennen, dass diese Drehzahlabhängigkeit keine Rolle spielt. Im Betrachtungszeitraum verändert sich die betrachtete Getriebeeingangsdrehzahl der inaktiven Getriebeeingangswelle in erster Näherung linear, was darauf schließen lässt, dass die Drehzahlabhängigkeit zu vernachlässigen ist.

Im Folgenden wird die Berechnung des kupplungsseitigen und getriebeseitigen Schleppmoments an der Getriebeeingangswelle beschrieben:

Die Reibungen der Getriebeeingangwellen in den Gehäuselagern Λ ^^,,^_ίω„_{Ι 5ΐ} für Welle 1 (Ips\ ) und M _{ljagerCeMebegehäuseIps2} für Welle 2 (Ips2 ) sorgen dafür, dass eine sich drehende Getriebeeingangswelle Ips\ bzw. Ipsl abgebremst wird. Die Reibmomente M_Gelrieheöl der Zahnräder im Getriebe gegen das Getriebeöl wirken ebenfalls bremsend.

Es müssen zwei Fälle unterschieden werden: a) Liegt die Drehzahl der Getriebeeingangswelle der inaktiven Welle unter der Motordrehzahl, dann gilt

®ip,\^Jip,\ = ^Mcn + M _gerlpsllps2 - M _{LagllGtltitbtgMmlp}, ~ M _{GelrieheöllpsX} für Welle 1 und

^lpsl^ Ipsl ~ M_c + M Lageriprtlps ^ LagerGelriebegehäuselpsl ^ Gelhebeöllpsl ^^Ut" Welle 2. b) Liegt die die Getriebeeingangswelle der inaktiven Welle über der Motordrehzahl, dann gilt

WeHe 'i und ^Ipsl^Ipsl ~ M ia_gerlp!iT__lps M LagerGelriebegehäuselpsl ^Gelriebeöllpsl ^^Ul" Welle 2.

Man fasst die kupplungsseitigen Momente

M_DragCn = M_cn + M_{LagerIpslIps2} und M_DragCI2 = M_cl2 + M _{LagerIps2lpsl} zusammen, ebenso die getriebeseitigen Schleppmomente M_D^^_l = M_L^^_pUm,_pii + M_{GtlrttiMlllll} und

M DragGBoxl ~ ^ LagerGelriebegehäuselpsl ^ GelriebeäUpsl '

Mit den Vereinfachungen gilt: a) Getriebeeingangswelle der inaktiven Welle unter der Motordrehzahl

^lp l^lpsl ~ M ' DragCll ^ DragGBoxl

Ipsl^ ΙρΛ ~ ^ Drag Il ^DragGBoxl b) Getriebeeingangswelle der inaktiven Welle über der Motordrehzahl

l

lps7.J Ipsl — ^DragCIl M_DragGBox2

Das an der Getriebeeingangswelle bestimmbare Summenmoment ergibt sich aus der Betrachtung des Drehzahlgradienten in a) zu cö_IpslJ_Ipsl = M _{SumInaklivUnlerMolorlpsl} , auf die gleiche

Weise gilt dies für b).

Mit den Vereinfachungen gilt: a) Getriebeeingangswelle der inaktiven Welle unter der Motordrehzahl ^ SumlnaklivUnlerMotorlps\ ~ ^DragCll ^DragGBoxl

M SumlnaklivünlerMotorlpsl ~ ^ DragC.ll ^ DragGBoxl b) Getriebeeingangswelle der inaktiven Welle über der Motordrehzahl

^ SumlnaktivÜberMotorlps\ ^ DragCll ^DragGBoxl

^ SumlnaklivÜberMolorlpsl ^ DragCll ^DragGBoxl

Das Summenmoment ist aus der Auswertung des Getriebeeingangsdrehzahlgradienten bekannt. Es handelt sich somit um ein lineares Gleichungssystem mit zwei Gleichungen und zwei Unbekannten.

Das kupplungsseitige Schleppmoment an den Getriebeeingangwellen lässt sich so bestimmen zu

M ' DragC.I\ ~ SumlnaklivünlerMotorlpsl ~ ^ SumlnaklivÜberMolorlpsl ^ bZW.

^Drag ll ~ SumlnaklivünlerMolorlpsl ~ ^ SumlnaklivÜberMolorlpsl) ^^■

Das getriebeseitige Schleppmoment an den Getriebeeingangwellen lässt sich so bestimmen zu

M DragGBoxl ~ ~(^SumJnaktirünlerMotorlpsl ~*~ ^ SumlnaklivÜberMolorlpsl ) ^ ^ZW.

^DragGBoxl ~^— SumlnaklivünlerMolorlpsl ~*~ ^ umlnaklivÜberMolorlpsl ) ^ · wobei sich die Summenmomente - beispielsweise M _Sum,_{nak Mn},_erMo,_orlpsX - wie oben bereits beschrieben aus der Auswertung des Getriebeeingangsdrehzahlgradienten

äipsxJips = M_SumInaklM„_lerMolorlpsl der entsprechenden Getriebeeingangswelle Ipsl 25 bzw. I_ps2

27 mittels der Drehzahlsensorvorrichtung 55 ergibt. Analog gilt dies auch für die übrigen Summenmomente. Ist der Betrag des kupplungsseitigen Schleppmoments | _DraifC„| bzw. | _DroiC/2 größer als eine Schwelle z.B. 1 Nm, dann kann Schleppmoment an die übergeordnete Strategien wie beispielsweise ein Verfahren zur Tastpunktadaption der Kupplung oder ein Verfahren zur Bestimmung der nötigen Synchronisationskraft beim Gangeinlegen gemeldet werden.

Bei zu hohem Schleppmoment kann dies auch in den Fehlerspeicher eintragen werden und somit ein Tausch der Kupplung veranlasst werden.

Die beiden Summenmomente je Teilkupplung 17, 19 beziehungsweise Getriebeeingangswelle 25, 27 - z.B. M_SumI„_{aklivUmerMolorIpsl} und M _Sumhiakl.,_{überMowrlps{} für Getriebeeingangswelle IpsX 25 - werden nicht gleichzeitig sondern wie oben beschrieben unter anderem je nach vorliegenden Drehzahlverhältnissen ermittelt. Die beiden Summenmomente je Teilkupplung müssen aber direkt nach dem Steuergerätestart zur Verfügung stehen, um von Anfang an die beiden Schleppmomente - das kupplungsseitige und das getriebeseitige Schleppmoment - der jeweiligen Welle 25, 27 bestimmen zu können. Es bietet sich deshalb an diese vier Werte - die beiden Summenmomente je Teilkupplung - im EEPROM zu speichern und bei jeder erfolgreichen Summenmomentbestimmung den neuen Wert mit dem alten Wert gewichtet zu kombinieren. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass der aktuell im EEPROM vorliegende alte Wert mit einer Gewichtung von 9/10 und der aktuell aus der Summenmomentbestimmung ermittelte Wert mit einer Gewichtung von 1/10 zu einem neuen Wert addiert werden und anschließend der aktuell im EEPROM vorliegende alte Wert mit dem neuen Wert überschrieben wird. Dies entspricht einer Glättung des Wertes zu den ereignisdiskreten Zeitpunkten, wenn der Gang ausgelegt wird. Ein weiteres Beispiel einer Gewichtung wäre 1/2 und 1/2. Die Glättung verhindert auch, dass die Erkennung der Schleppmomente beim Überschreiten des Momentenschwellenwertes zu einem toggelnden Erkennen/Nichterkennen von Schleppmoment führt. Es wird vorausgesetzt, dass sich Schleppmomente in Form einer langsamen Drift verändern, sodass mehrere Schaltungen ausreichen um dieser Drift zu folgen. Die Wahl der Gewichtungsfaktoren bleibt unter Berücksichtigung des technischen Einzelfalls dem Fachmann überlassen.

Betrachtet man die erste Getriebeeingangswelle IpsX in Figur 2, so erkennt man am Verlauf der gemessenen Größe M_{SumlnaklivUnlerMolorIpsl} 103 einen konstanten Verlauf, wohingegen

Msu iMberMaor ^{04 sicn aktiv ändert}- ^Die berechneten Größen M_DragCn 102 und M_DragGBoxt 101 bilden diese Verläufe ab. Dies unterstreicht die Notwendigkeit die gemessenen Größen im EEPROM zu speichern, damit diese schon nach Steuergerätestart zur Verfügung stehen. Durch eine stärkere Glättung der gemessenen Größen kann ebenfalls eine Glättung der berechneten Größen erreicht werden.

Alternative zur vorliegenden Erfindung: Es können zwar mit hohem Aufwand schleppmomen- tenfreie Kupplungen produziert werden allerdings wird spätestens bei erhöhtem Verschleiß eine deutliche Lagerreibung zwischen den Getriebeeingangswellen messbar sein.

Durch Messung des Getriebeeinganswellendrehzahlgradienten in Situationen, in denen die inaktive Kupplung offen ist, der Gang im inaktiven Teilgetriebe unmittelbar vor der Messung ausgelegt wurde und die aktive Kupplung geschlossen ist, kann für den Fall, dass sich die inaktive Getriebeeingangswelle schneller dreht als der Motor und für den Fall, dass sie sich langsamer dreht als der Motor, je auf ein wirksames Moment auf die Getriebeeingangswelle geschlossen werden. Mit diesen beiden gemessenen Momenten je Getriebeeingangswelle kann ein Gleichungssystem mit zwei Gleichungen und den zwei Unbekannten formuliert und gelöst werden. Die zwei Unbekannten stellen das kupplungs- und getriebeseitige Schleppmoment dar. Erst eine Filterung der Messgrößen und eine Speicherung dieser im EEPROM ermöglichen aber eine fortwährende Bestimmung der Schleppmomente auch zu jedem beliebigen Zeitpunkt.

Bezugszeichenliste

Getriebe

Triebstrang

Kraftfahrzeug

erstes Teilgetriebe

zweites Teilgetriebe

Antriebsquelle

Motorausgangswelle

Lastschaltkupplung

erste Teilkupplung

zweite Teilkupplung

Getriebeausgangswelle

Getriebeeingangswelle

Innenwelle

Außenwelle

Motormoment

Abtriebsmoment

Gehäuselager Außenwelle

Zwischenlager Außenwelle gegen Innenwelle inneres Lagermoment (Moment des Zwischenlagers) äußeres Lagermoment

Planschmoment Innenwelle

Planschmoment Außenwelle

Schleppmoment der ersten Teilkupplung

Schleppmoment der zweiten Teilkupplung

Gehäuselager Innenwelle

äußeres Lagermoment

Drehzahlsensorvorrichtung

M_DragGBox1

M_DragCI1

M_SumlnaktivUnterMotorlps1

M_SumlnaktivÜberMotorlps1 M_DragGBox2

M_DragCI2

M_S u m I n akti vU nterM otorl ps2 M_Su m I naktivü berMotorl ps2

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Überwachen einer Kupplung, insbesondere einer Lastschaltkupplung (15, 17, 19) eines Triebstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (5), wobei der Kupplung (15, 17, 19) eine Motorausgangswelle (13) vorgeschaltet und eine Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) eines Getriebes (1 , 7, 9) des Triebstrangs (3) nachgeschaltet ist, gekennzeichnet durch

Offenhalten der Kupplung (15, 17,19) des Getriebes (1 , 7, 9),

Auslegen eines Ganges des Getriebes (1 , 7, 9) ,

Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgröße

Abspeichern der ermittelten Drehbeschleunigungsgröße ( ^ω,ρΛ , ^ω'^ρί2 ) oder einer

daraus abgeleiteten Größe

M suminaktMnterMotoripsi _ M s minak OberMowripsi ) _unt_er Zuordnung einer Bezeichnung des Getriebes (1 , 7, 9) sowie unter Zuordnung der Information, ob die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) größer oder kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) zum Zeitpunkt der Ermittlung der

Drehbeschleunigungsgröße (^ffl,'^Bl , ^ω,ρί2 ) ist, in einem nicht-flüchtigen Speicher.

2. Verfahren nach Anspruch, 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Drehbeschleunigungsgröße ( cö_lpsl , ö_lps2 ) mittels einer der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) zugeordneten Drehzahlsensorvorrichtung (55) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei Vorliegen einer positiven und bei Vorliegen einer negativen Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) und der Motorausgangswelle (13) ausgeführt wird, wobei eine positive Drehzahldifferenz vorliegt, wenn die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) ist und wobei eine negative Drehzahldifferenz vorliegt, wenn die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) größer als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln einer ein Drehbeschleunigungsverhalten der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) kennzeichnenden Drehbeschleunigungsgröße

( <y_{//w l} , ώ_{ί/ ΐ2} ) unmittelbar nach Auslegen des Ganges des Getriebes (1 , 7, 9) in einem

Zeitraum von weniger als 1 ,5 Sekunden, bevorzugt innerhalb von 0,5 Sekunden nachdem der Gang ausgelegt ist erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbeschleunigungsgröße (ώ_/ρί1 , ώ_Ιρί1 ) ein Drehzahlgradient oder eine Winkelbeschleunigung ist.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus der ermittelten Drehbeschleunigungsgröße (ώ_/ρι1 , (ü_lpsl ) abgeleitete Größe ein

Summendrehmoment {M _{Sum]naklWnlerMolor]psl} , M _SumInakljvQ_berMotarIp^ , M _{SumlnaklMnlerMolorlps2} ,

^Msu_n,,nak ,_ηϋ^Μο,οηρ ) ^der Getriebeeingangswelle (23, 25, 27) des Getriebes (1 , 7, 9) ist.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) ein Teilgetriebe (7,9) eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben (7,9) sowie zwei Getriebeeingangswellen Ipsl (25) bzw. Ipsl (27) sowie zwei Teilkupplungen (17,19) ist,

wobei ein Schleppmoment (M_DragCn , M_DragCBoxl , M_0ragCn , M_DragGBox2 ) in Abhängigkeit von

Summendrehmomenten {M_{SimilnaklWnll},_rMolorlpsl , M _{Sumlnaktjv0barMolorlp!}. , M _{SumlnaklivUnlerMolorlpsl} , M _{SumlnaklMberMolorlpsl} ) ermittelt wird,

wobei ein kupplungsseitiges Schleppmoment ( M_DragCn , M_DragCn ) an einer Getriebeeingangwelle Ips\ (25) bzw. Ipsl (27) mittels der folgenden Formel ermittelt wird:

M DragC 71 ^— SumlnaklivUnlerMolor/psl ~ ^ SumlnaklivÜberMoiorIps] ^ ^ ^ZW.

^ DragCIl ~ { ' Su lnaklivlInlerMotorlpsl ~ ^ SumlnaklivOberMolorlpsl ^ ' und/oder wobei ein getriebeseitiges Schleppmoment ( M_DragGBoil , M_DragGBox:i ) an einer Getriebeeingangwelle Ipsl (25) bzw. Ipsl (27) mittels der folgenden Formel ermittelt wird, ^D agGBoxX ~ ^~(M SumlnaklivUnlerMolorlps\ ^ SumlnaklivÜberMolorlpsl) ^ ^ZW.

^DragGBoxl ~^— (-^ ' SumlnaklhUnlerMolorlpsl ^ ' SumliiaklhÜberMolorlpsl) ' ^ ^ '

wobei die Teilkupplung (17,19) des Teilgetriebes (7,9) welches die anderen Getriebeeingangwelle Ipsl (25) bzw. Ipsl (27) aufweist, geschlossen ist,

wobei

MsummatoMnHrMoioripsK ^das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl_^ (25) ist sowie gemäß der Formel 0_lps]J_lpsi = M _{SumlnaklMnlerMolorlpsX} ermittelt wird

wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (a>_lpsl ) mit Zuordnung des Getriebes (7) mit der Getriebeeingangswelle Ipsl (25) sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl (25) des Getriebes (7) kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße (co_lps ) ist ermittelt wird,

wobei

^M suminaktMberMotoripsx ^das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl (25) ist sowie gemäß der Formel cö,_pslJ,_psl = M _{SumlMberMolorIps} ermittelt wird

wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (ώ_//Μ, ) mit Zuordnung des Getriebes (7) mit der Getriebeeingangswelle Ipsl (25) sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl (25) des Getriebes (7) größer als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße (co_Ips ) ist ermittelt wird,

wobei

^s_{« «}tou**to4.2 ^das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl_^ (27) ist sowie gemäß der Formel d>,_ps2J_lps2 = M _{SumlnaklivU erMolorlps2} ermittelt wird

wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (a>_/ps2 ) mit Zuordnung des Getriebes (9) mit der Getriebeeingangswelle Ipsl (27) sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl (27) des Getriebes (9) kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße (ώ, ₂ ) ist ermittelt wird,

wobei

^M summak oterMoonpsi ^das Summenmoment an der Getriebeeingangswelle Ipsl_^ (27) ist sowie gemäß der Formel cb_lps2J,_ps2 = M _{SumlMherMolorIps2} ermittelt wird wobei dieser Wert aus dem abgespeicherten Wert der Drehbeschleunigungsgröße (ώ_//λ,₂ ) mit Zuordnung des Getriebes (9) mit der Getriebeeingangswelle Ipsl (27) sowie mit Zuordnung der Information, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle Ipsl (27) des Getriebes (9) kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle (13) zum Zeitpunkt der Ermittlung der Drehbeschleunigungsgröße ((ö_lps2 ) ist ermittelt wird,

und wobei J _]ps das Trägheitsmoment der Getriebeeingangswelle Ipsl (25) und J_lps2 das Trägheitsmoment der Getriebeeingangswelle Ipsl (27) bezeichnet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt des Abspeicherns der ermittelten Drehbeschleunigungsgröße (ώ_//Μ| , cö_]ps2 ) oder einer daraus abgeleiteten Größe {M_s^_{netlWalaMolorlp},_l , M _{SumlnoklivüberMolorlpsi} ,

M_{SumInaktWnlerMo},_orIps2 , M_Sumlmklh,_{0berMolorlps2} ) vor dem Abspeichern ein Gewichten des ermittelten Drehbeschleunigungsgröße (ώ, , , ώ_Ιρί2 ) oder einer daraus abgeleiteten Größe mit dem bisher abgespeicherten Wert erfolgt, wobei die Gewichtung bevorzugt mit einem Gewichtungsfaktor von 9/10 oder 1/2 für den bereits abgespeicherten Wert sowie 1/10 oder 1/2 für den ermittelten noch nicht abgespeicherten Wert erfolgt und anschließend der gewichtete Wert abgespeichert wird, sodass eine Glättung des Wertes vorliegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, das Ermitteln des kupplungsseitigen Schleppmoments ( M_DrogCII , M_DrogCI2 ) und/oder des getriebeseitigen Schleppmoments (M_DmgGBmi , M_DragGBox2 ) während einer Neutralphase des Getriebes (1 , 7,9) erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für verschiedene Gangwechsel des Getriebes (1 , 7,9) mehrfach durchgeführt wird, insbesondere in unterschiedliche Richtungen.

1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellenwert für das kupplungsseitige Schleppmoment ( M_DragC:n , M_DragCI2 ) vorgesehen ist und bei Überschreiten des Schwellenwerts durch den Betrag des kupplungs- seitigen Schleppmoments wird auf vorliegen eines Schleppmoments an der jeweiligen Kupplung erkannt, wobei der Schwellenwert bevorzugt 1 NewtonMeter beträgt.

12. Getriebe (1 ), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.