Kupplungsparameter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Das von einer Kupplung übertragbare Drehmoment kann gemäß dem Stand der Technik aus einer hysteresebehaftete Kennlinie aus der Kupplungsposition und der Geschwindigkeit des Kupplungsaktors ermittelt werden. Die hysteresebehaftete Kennlinie basiert auf einer einfachen nominellen Kennlinie, die über die folgenden Parameter charakterisiert wird:

Tastpunkt: Entspricht der Kupplungsposition, bei der 5Nm Moment übertragen werden können.

Reibwert: Skalierungsfaktor mit dem die Steigung der Kennlinie oberhalb des Moments am Tastpunkt verändert werden kann.

Formfaktoren: Skalierungsfaktoren mit denen die Momentenwerte an den Stützstellen oberhalb des Tastpunkts verändert werden können.

Um die Hystereseeigenschaft abzubilden wird die Kennlinie durch zwei weitere Faktoren beeinflusst:

Positionshysterese: Stellt eine Parallelverschiebung der modifizierten nominellen Kennlinie in Positionsrichtung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kupplungsaktors dar.

Momentenhysterese: Überlagert der Parallelverschiebung der modifizierten nominellen Kennlinie in Positionsrichtung eine momentenabhängige Skalierung. Damit kann bei höheren Momenten eine größere Hysteresebreite erzielt werden. In den Figuren 1 bis 3 sind die Auswirkungen der Formaktoren, der Positionshysterese und der Momentenhysterese auf die Kennlinie dargestellt. Der gefüllte Marker stellt dabei die Stützstelle dar, die dem Tastpunkt entspricht.

In Figur 1 sind die Auswirkungen der Formfaktoren (Kennlinie 20) auf die nominelle Kennlinie 10 dargestellt.

In Figur 2 werden die Auswirkungen der Positionshysterese dargestellt, so werden z.B. die Kennlinien 30 aus der modifizierten nominellen Kennlinie 20 durch Parallelverschiebung gewonnen.

In Figur 3 werden die Auswirkungen der Momentenhysterese dargestellt, so werden z.B. die Kennlinien 40 aus den Kennlinien mit Positionshysterese 30 gewonnen.

Im Betrieb werden die Tastpunkte, die Reibwerte, die Formfaktoren und die beiden Hysteresefaktoren durch Algorithmen für beide Kupplungen adaptiert. Der in Figur 3 dargestellte Kennlinienzusammenhang gemäß der dargestellten Kennlinien 40 wird für die Auswertung des Moments in Abhängigkeit von der Position und die Bestimmung der Position aus dem Moments gemäß Stand der Technik verwendet.

Bislang wurde nur die Bestimmung des Tastpunktes bei der Erstinbetriebnahme vorgesehen, da dieser nur sehr langsam adaptiert werden kann und ein falscher Tastpunkt besonders bei Anfahr- und Schaltvorgängen sehr starken Einfluss hat. Es wurde dazu eine Routine entwickelt, die sowohl im Fahrzeug, als auch am Prüfstand die Tastpunktermittlung ermöglicht.

Nachdem der Tastpunkt ermittelt wurde und im EEprom Speicher abgelegt wurde, wird bis jetzt angenommen, dass die anderen Parameter, die mit Standardwerten initialisiert wurden, sich durch die Adaptionen im Betrieb selbständig anpassen.

Für Entwicklungsfahrzeuge ist dies eine mögliche Vorgehensweise, da ein Prüfstand für die Vermessung der Kupplung nicht immer zur Verfügung steht und ein Fahrzeug mit schlechteren Fahreigenschaften auf den ersten Kilometern nicht zu einer Beanstandung führt. Das Problem dabei ist, dass bei der Serienproduktion erwartet wird, dass das Fahrzeug vom ersten gefahrenen Meter an sehr gute Fahreigenschaften aufweist. Dies kann aber nur erreicht werden, wenn alle Parameter bei der Erstinbetriebnahme bestmöglich ermittelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fahrkomfort insbesondere unmittelbar nach der ersten Inbetriebnahme eines Neuwagens durch den Kunden weiter zu erhöhen.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Ermittlung von Kupplungsparametern bei Erstinbetriebnahme einer Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeug vor, wobei in einer ersten Phase die Kupplung von einem offenen in einen geschlossenen und wieder in einen offenen Zustand bei vorgegebenem, konstantem Schlupf der Kupplung (wenn Drehmomentübertragung vorliegt) bewegt wird. Während des Bewegens wird bei Erreichen vorgegebener Kupplungsmomentschwellenwerte die Position der Kupplung ermittelt und gespeichert wird. In einer zweiten Phase wird in einem ersten Schritt aus den ermittelten Positionen ein Tastpunkt, eine Positionshysterese und eine Momentenhysterese und in einem zweiten Schritt ein vorläufiger Reibwert und in einem dritten Schritt vorläufige Formfaktoren und in einem vierten Schritt ein endgültiger Reibwert und in einem fünften Schritt endgültige Formfaktoren ermittelt.

Die Kupplungsmomentschwellenwerte sind in einer bevorzugten Ausführungsform äquidistant über den durch die Kupplung zur Verfügung stehenden Kupplungsmomentenbereich verteilt.

Der Tastpunkt wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem Mittelwert der Endpunkte der Hysteresebreite für den kleinsten Kupplungsmomentschwellenwert ermittelt.

Die Positionshysterese wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem Mittelwert mehrerer Hysteresebreiten für kleine Kupplungsmomentschwellenwerte ermittelt.

Die Momentenhysterese wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem Mittelwert mehrerer Hysteresebreiten für große Kupplungsmomentschwellenwerte ermittelt. - A -

Der vorläufige Reibwert wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem Mittelwert der ermittelten Positionen der Endpunkte der Hysteresebreite der größten Kupplungsmomentschwellenwerte ermittelt.

Aus dem ermittelten Tastpunkt, dem ermittelten vorläufigen Reibwert und der nominellen Kupplungskennlinie wird in einer bevorzugten Ausführungsform die skalierte Kupplungskennlinie ohne Formfaktor ermitteln.

Die vorläufigen Formfaktoren werden in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem Verhältnis der Momentenwerte an den Stützstellen der skalierten Kupplungskennlinie ohne Formfaktoren und den zugehörigen Momentenwerten der Kennlinie der Hysteresemittelpunkte ermittelt.

Der endgültige Reibwert wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem vorläufigen Reibwert durch Korrektur um einen Faktor, in den der Mittelwert der vorläufigen Formfaktoren eingeht, ermittelt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die vorläufigen Formfaktoren um den Mittelwert der vorläufigen Formfaktoren korrigiert, indem der ermittelte Mittelwert subtrahiert wird, und die sich daraus ergebenden Werte derart um einen Faktor skaliert, dass die sich nach Skalierung ergebenden Werte vorgegebene Bedingungen erfüllen und die endgültigen Formfaktoren sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die vorgegebenen Bedingungen, dass die endgültigen Formfaktoren innerhalb eines Bandes um die Null verteilt liegen und Unterschiede zwischen zwei Formfaktoren auch in einem Band um die Null verteilt liegen.

Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Ermittlung von Kupplungsparametem bei Erstinbetriebnahme einer Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Steuereinrichtung ist dazu vorgesehen, dass in einer ersten Phase die Kupplung von einem offenen in einen geschlossenen und wieder in einen offenen Zustand bei vorgegebenem, konstantem Schlupf der Kupplung wenn Drehmomentübertragung vorliegt, bewegt wird. Beim Bewegen wird bei Erreichen vorgegebener Kupplungsmomentschwellenwerte die Position der Kupplung ermittelt und gespeichert. In einer zweiten Phase wird in einem ersten Schritt aus den ermittelten Positionen ein Tastpunkt, eine Positionshysterese und eine Momenten hysterese und in einem zweiten Schritt ein vorläufiger Reibwert und in einem dritten Schritt vorläufige Formfaktoren und in einem vierten Schritt ein endgültiger Reibwert und in einem fünften Schritt endgültige Formfaktoren ermittelt.

Die Erfindung dient zur Ermittlung der Kupplungsparameter am Bandende auf einem Getriebeprüfstand.

Alle Kupplungsparameter müssen also während der Erstinbetriebnahme auf einem Prüfstand bestmöglich ermittelt werden, damit diese im EEprom Speicher für die weitere Verwendung im Betrieb abgelegt werden können.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren weist das Fahrzeug insbesondere bereits unmittelbar nach der ersten Inbetriebnahme des Neuwagens durch den Kunden sehr gute Fahreigenschaften auf.

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

Es zeigen im Einzelnen:

Figur 4 und Figur 5 zeigen Kurvenverläufe bei Ermittlung der Kupplungsparameter.

Durch einmaliges Schließen der Kupplung auf dem Prüfstand mit konstant eingeregeltem Schlupf Messdaten aufzunehmen und dann alle oben aufgeführten Kupplungsparameter best möglich durch einen Algorithmus zu bestimmen.

Phase 1 :

Ermitteln der Kupplungspositionen für den schließenden und öffnenden Ast der Hysteresekennlinie bei definierten Momentenschwellen:

Beim rampenförmigen Schließen der Kupplung durch sukzessives Erhöhen der Position wird sich das Moment zwangsläufig erhöhen müssen, da konstanter Schlupf vorgegeben wird. Die Kupplung wird dabei bis zu einem maximalen Moment geschlossen. Es wird im ganzen zur Verfügung stehenden Momentenbereich eine feste Anzahl von äquidistant verteilten Momentenschwellen definiert. Überschreitet das gemessene Moment die Momentenschwelle, so wird die zugehörige aktuelle Kupplungsposition gespeichert. Beim Öffnen der Kupplung wird das Unterschreiten der Momentenschwellen dazu genutzt um die zugehörige Position zu ermitteln.

Phase 2:

Auswertung der ermittelten Kupplungspositionen und Bestimmung der Kupplungsparameter:

In Figur 4 ist die Nominelle Kupplungskennlinie (Kurve 110) und das gemessene Kupplungsmoment (Kurve 130) dargestellt. Die zu den Momentenschwellen gefundenen Positionen sind mit Endpunkte der Hysteresebreite (Punkte 100) in Figur 4 deutlich hervorgehoben. Diese Punkte sind das direkte Ergebnis der Auswertung in Phase 1.

Schritt 1 : Ermittlung des Tastpunkts, der Positions- und der Momentenhysterese

Der Tastpunkt wird aus dem Mittelwert der Endpunkte der Hysteresebreite für die unterste Momentenschwelle berechnet. Alternativ kann man mehrere Momentenschwellen in der Nähe des Tastpunktmoments betrachten, und über das Ergebnis mittein, um unempfindlicher gegenüber Messrauschen zu werden.

Die Positionshysterese wird aus dem Mittelwert mehrerer Hysteresebreiten im unteren Momentenbereich ermittelt. Die Mittelung macht die Ermittelung der Parameter wiederum unempfindlicher gegenüber Messrauschen. Die Wahl der Momentenschwellen im unteren Momentenbereich ergibt sich daraus, dass die Hysteresebreite im oberen Bereich wieder kleiner werden kann, und damit z.B. die Ermittlung der Positionshysterese auf Grund der kleinsten Hysteresebreite immer fehlschlagen wird. Die Hysteresebreiten werden im oberen Bereich beim Übergang vom ansteigenden zum fallenden Ast der Hysterese immer schmaler sein als im mittleren Bereich. Die Positions- bzw. Momentenberechnung auf Basis der in Figur 3 dargestellten Kurven berücksichtigt dieses Verhalten in der Steuergerätesoftware.

Die Momentenhysterese wird aus dem Mittelwert mehrerer Hysteresebreiten im oberen Momentenbereich ermittelt. Auch hier macht die Mittelung die Ermittelung unempfindlicher gegenüber Messrauschen. Schritt 2: Ermittlung eines vorläufigen Reibwertes

Der vorläufige Reibwert wird aus dem Mittelwert der Positionen der Endpunkte der Hysteresebreite für die oberste Momentenschwelle berechnet. Alternativ kann man mehrere Momentenschwellen in der Nähe der obersten Momentenschwelle betrachten und über das Ergebnis mittein, um unempfindlicher gegenüber Messrauschen zu werden.

Mit dem ermittelten Tastpunkt und dem vorläufigen Reibwert lässt sich aus der nominellen Kennlinie (Kurve 110) die skalierte Kupplungskennlinie ohne Formfaktoren (Kurve 140) berechnen, beide sind in Figur 4 dargestellt.

Mit dem ermittelten Tastpunkt und dem vorläufigen Reibwert kann also die nominelle Kupplungskennlinie (Kurve 110) verändert werden. Der Tastpunkt bewirkt eine Verschiebung in Positionsrichtung und der Reibwert eine Skalierung oberhalb des Tastmoments.

Die nominelle Kupplungskennlinie (Kurve 110) wird gestaucht oder gestreckt, sodass sie durch diesen Mittelwert der Endpunkte der Hysteresebreite der obersten Momentenschwelle geht. Der Reibwert entspricht einem Skalierungsfaktor. Der nominelle Reibwert kann beispielweise einen Wert von 270 haben

Schritt 3: Ermittlung der vorläufigen Formfaktoren

Für die Momentenstützstellen der nominellen Kennlinie oberhalb des Tastpunktes werden Formfaktoren berechnet. Diese ergeben sich aus dem Verhältnis der Momentenwerte an den Stützstellen der skalierten Kupplungskennlinie ohne Formfaktoren und den zugehörigen Momentenwerten der Kennlinie der Hysteresemittelpunkte (Figur 4, Kurve 120).

Für die endgültigen Formfaktoren gibt es einige Bedingungen die eingehalten werden müssen. Einige davon sollen exemplarisch angegeben werden. Es ist auch denkbar noch andere Forderungen an die Formfaktoren zu stellen. Wichtig ist, dass die Formfaktoren mit der Erstinbetriebnahmeroutine so bestimmt werden, dass sie die gleichen Bedingungen wie bei der Adaption einhalten, da sonst bei der ersten Adaption die Faktoren womöglich sprunghaft angepasst werden, um die Bedingungen nicht zu verletzen. Eine Adaption zu dann erlaubten und optimalen Formfaktoren kann dann lange dauern, was wiederum die Fahrbarkeit des Fahrzeugs beeinträchtigt. Besondere Bedingungen für die endgültigen Formfaktoren:

1. Die endgültigen Formfaktoren müssen innerhalb eines Bandes um die Null verteilt liegen, dies führt dazu dass die Formfaktoren beschränkt werden müssen.

2. Die Unterschiede zwischen zwei Formfaktoren müssen auch in einem Band um die Null verteilt liegen, was gleichbedeutende mit einer Gradientenbeschränkung ist.

3. Die Summe über die Formfaktoren ohne den ersten Formfaktor soll Null ergeben, dies entspricht einer Bereinigung um den Mittelwert.

4. Der erste Formfaktor wird aus dem zweiten Formfaktor durch Halbierung bestimmt.

Aus den vorläufigen Formfaktoren wird zunächst der Mittelwert bestimmt.

Schritt 4: Ermittlung des endgültigen Reibwertes.

Der vorläufige Reibwert wird um den Mittelwert der vorläufigen Formfaktoren korrigiert, indem der vorläufige Reibwert mit einem Faktor multipliziert wird. In den Faktor geht der Mittelwert der vorläufigen Formfaktoren z.B. als prozentuale Änderung mit ein

Schritt 5: Ermittlung der endgültigen Formfaktoren.

Die vorläufigen Formfaktoren werden ebenfalls um den Mittelwert der vorläufigen Formfaktoren korrigiert, indem der ermittelte Mittelwert subtrahiert wird. Das Ergebnis wird danach um einen Faktor skaliert, sodass z.B. die Punkte 1 und 2 der besonderen Bedingungen für die endgültigen Formfaktoren eingehalten werden.

In Figur 5 ist der öffnende und der schließende Ast der Hysteresen (Kurve 220, Kurve 230) dargestellt, wie er sich nach Anwendung der Positions- und Momentenhysterese auf die skalierte Kupplungskennlinie mit Formfaktoren (Kurve 210) ergibt.

Varianten zur Festlegung der Momentenschwellen: Alternativ werden die Momentenschwellen nicht äquidistant auf dem gesamten Bereich verteilt, sondern z. B. um das Tastmoment oder anderer signifikanter Punkte, wie z.B. dem Bereich in dem die Momentenhysterese ausgewertet wird, dichtere Abstände bei den Momentenschwellen zu wählen. Dabei sollte ein Mindestabstand gewährleistet sein, damit genügend Messdaten zur Bestimmung der Positionen vorhanden sind.

Alternativ kann die Kupplungskennlinie offline auf einem Prüfstandsrechner in der oben beschriebenen Weise ausgewertet werden und die Parameter werden dann über ein Interface in das Steuergerät eingespielt.

Der Kunde startet einen Diagnoseservice der das Schließen der Kupplung auf dem Prüfstand mit konstant eingeregeltem Schlupf veranlasst. Die Steuergerätesoftware nimmt dabei Messdaten - mit den Steuergeräte-typischen Problemen von begrenztem Speicher und beschränkter Laufzeit - auf und bestimmt daraus die Kupplungsparameter für den Tastpunkt, den Reibwert, die Positions- und die Momentenhysterese, sowie den Formfaktoren durch das beschriebene Verfahren. Die Parameter werden beim Herunterfahren des Steuergerätes in den EEprom-Speicher übernommen. Bei der ersten Fahrt sind somit alle Parameter des Kupplungsmodells bestmöglich bedatet und lassen eine sehr angenehme Probefahrt des Endkunden erwarten.

Bezuqszeichenliste

nominelle Kupplungskennlinie durch Formfaktoren modifizierte nominelle Kennlinie Kennlinie Kennlinie Endpunkte der Hysteresebreite nominelle Kupplungskennlinie Kennlinie der Hysteresemittelpunkte gemessenes Kupplungsmoment skalierte Kupplungskennlinie ohne Formfaktoren skalierte Kupplungskennlinie mit Formfaktoren nominelle Kupplungskennlinie skalierte Kupplungskennlinie mit Formfaktoren öffnender Ast der Hysteresekennlinie schließender Ast der Hysteresekennlinie