Die Erfindung betrifft die Bestimmung eines Reibwerts einer Reibkupplung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Reibwertbestimmung einer Reibkupplung in einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.

Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang mit einem Doppelkupplungsgetriebe, das mittels einer Doppelkupplung mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist. Im Doppelkupplungsgetriebe sind üblicherweise zwei unterschiedliche Gangstufen eingelegt, wobei jedoch im Allgemeinen nur eine der Reibkupplungen geschlossen ist und Drehmoment zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe übermittelt. Während eines Gangwechsels wird die geschlossene Reibkupplung geöffnet und gleichzeitig die andere Reibkupplung geschlossen. Um ein komfortables und effizientes Gangwechseln zu ermöglichen, ist es erforderlich, mehrere Kupplungsparameter der Reibkupplungen genau zu kontrollieren. Zu diesen Parametern können insbesondere ein Tastpunkt, ein Reibwert, ein Formfaktor und eine Hysterese gehören. Diese Parameter werden üblicherweise mittels eines Beobachtermodells abgeschätzt und ein vorhergesagter Fehler zwischen einem gemessenen und einem berechneten Wert wird berücksichtigt, um den zu überwachenden Parameter ständig adaptiv zu korrigieren. Auf der Basis der Parameter kann der Gangwechsel dann verbessert gesteuert werden.

DE 10 2010 024 941 A1 zeigt die Bestimmung eines Tastpunkts einer Reibkupplung an einem Doppelkupplungsgetriebe.

Da über die geöffnete Reibkupplung kein Drehmoment übertragen wird, können nicht alle Parameter an der geöffneten Reibkupplung bestimmt werden. Üblicherweise geht man auch davon aus, dass beispielsweise ein Reibwert der Reibkupplung bzw. eines Kupplungsbelags unverändert bleibt, während die Reibkupplung vollständig geöffnet ist und kein Drehmoment über die Reibkupplung übermittelt wird. Es hat sich gezeigt, dass diese Annahme nicht unter allen Umständen gültig ist. Bleibt die Reibkupplung beispielsweise über eine längere Zeitspanne geöffnet, so kann sich der Reibwert der Reibkupplung verändern. Nimmt der Reibwert beispielsweise ab, so kann bei einem Gangwechsel am Ende der inaktiven Phase ein hoher bzw. langer Reibkupplungsschlupf auftreten. Steigt der Reibwert während der inaktiven Phase, so kann beim anschließenden Gangwechsel ein zu frühes bzw. sofortiges Haften der Reibkupplung auftreten. Beide Phänomene können zu starken Einbußen beim Fahrkomfort führen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen einer Reibwertänderung einer vollständig geöffneten Reibkupplung bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer Reibwertänderung einer vollständig geöffneten Reibkupplung in einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfasst Schritte des Bestimmens einer Zeitspanne, während der die Reibkupplung geöffnet war, des Bestimmens einer Drehzahl der Reibkupplung und des Bestimmens der Reibwertänderung in Abhängigkeit der Zeitspanne und der Drehzahl, wobei die Reibwertänderung mittels eines Kennfelds bestimmt wird.

Durch die Berücksichtigung des geänderten Reibwerts der vollständig geöffneten Reibkupplung kann ein Einkuppelvorgang der Reibkupplung nach der inaktiven Zeitspanne präziser kontrolliert werden. Das Einkuppeln kann somit materialschonend erfolgen, sodass eine Lebensdauer der Reibkupplung verlängert sein kann. Das Kraftfahrzeug kann mit erhöhtem Fahrkomfort bewegt werden. Das Bestimmen der Reibwertänderung auf der Basis des Kennfelds kann rasch und fehlerarm durchgeführt werden. Das Kennfeld kann nur geringe Verarbeitungsressourcen erfordern. Dabei können die Daten des Kennfelds mittels einer Versuchsanordnung bestimmt werden, die für eine Vielzahl Reibkupplungen bzw. Antriebsstränge passende Ergebnisse bereitstellt.

Es kann zusätzlich ein Öffnungsspalt der Reibkupplung bestimmt werden, wobei die

Reibwertänderung zusätzlich auf der Basis des Öffnungsspalts bestimmt wird. Dabei wird bevorzugterweise die Ausgabegröße des Kennfelds mit einem konstanten Faktor oder einer vorbestimmten Funktion multipliziert. Die Größe des Öffnungsspalts hat einen Einfluss auf die Temperaturanpassung der Reibkupplung. Je größer der Öffnungsspalt ist, desto schneller passt sich die Temperatur der Reibkupplung an eine Umgebungstemperatur an. Die Genauigkeit der Reibwertänderung kann so verbessert bestimmt werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird auch eine Temperatur der Reibkupplung bestimmt, wobei die Reibwertänderung zusätzlich auf der Basis der Temperatur bestimmt wird. In ähnlicher Weise wie oben bezüglich des Öffnungsspalts beschrieben ist, wird bevorzugterweise die Ausgabegröße des Kennfelds mit einem konstanten Faktor oder einer vorbestimmten Funkti- on multipliziert, um den Temperatureinfluss zu modulieren. Auch durch diese Maßnahme kann die Genauigkeit der Bestimmung der Reibwertänderung verbessert werden.

In einer Ausführungsform läuft die Reibkupplung in einer Luftumgebung und zur Bestimmung der Temperatur wird eine spezifische Wärmekapazität der Luft berücksichtigt. Es können auch thermische Massen und/oder Wärmeleitfähigkeiten der Anpressplatten berücksichtigt werden. Ferner können weitere Eigenschaften der Luft berücksichtigt werden, beispielsweise ein Luftvolumen, das im Wärmeaustausch mit der Reibkupplung steht, oder eine Lufttemperatur.

Die Reibkupplung kann auch in einer Ölumgebung laufen, wobei eine spezifische Wärmekapazität des Öls berücksichtigt wird. Man spricht dabei von einer nassen Reibkupplung. Auch hier können zusätzliche Parameter des Öls berücksichtigt werden, beispielsweise ein Ölvolu- men oder eine Öltemperatur.

Bevorzugterweise umfasst der Antriebsstrang eine Doppelkupplung mit der vollständig geöffneten und einer weiteren, geschlossenen Reibkupplung. Dabei sind die Reibkupplungen zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer gemeinsamen Eingangswelle und verschiedenen Getriebewellen eingerichtet.

So kann insbesondere eine Doppelkupplung für ein Doppelkupplungsgetriebe verbessert überwacht bzw. gesteuert werden.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Figur 1 einen Abschnitt eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Reibwertänderung einer vollständig geöffneten Reibkupplung;

Figur 3 eine vereinfachte Darstellung der Bestimmung der Reibwertänderung;

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen eines Kennfelds zur Verwendung im Verfahren nach Figur 2; Figur 5 Kupplungskennlinien der Reibkupplung von Fig. 1 und Figur 6 das Kennfeld nach dem Verfahren von Figur 4 darstellt.

Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines Antriebsstrangs 100, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang 100 umfasst einen Antriebsmotor 105, eine Doppelkupplung 1 10 und ein Doppelkupplungsgetriebe 115. Die Doppelkupplung 1 10 umfasst eine erste Reibkupplung 120 und eine zweite Reibkupplung 125. Beide Reibkupplungen 120, 125 sind mit der gleichen Eingangswelle 130 verbunden. Die erste Reibkupplung 120 ist ausgangsseitig jedoch mit einer ersten Getriebewelle 135 und die zweite Reibkupplung 125 mit einer zweiten Getriebewelle 140 des Doppelkupplungsgetriebes 1 15 verbunden. In exemplarischer Weise ist an der ersten Getriebewelle 135 eine erste Gangstufe 145 und an der zweiten Getriebewelle 140 eine zweite Gangstufe 150 eingelegt. Beide Gangstufen 145, 150 wirken auf eine gemeinsame Abtriebswelle 155, die beispielsweise mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verbunden sein kann.

Die Reibkupplungen 120 und 125 können vom trockenen Typ sein und in einer Luftumgebung laufen oder vom nassen Typ und in einer Ölumgebung laufen. Am dargestellten Antriebsstrang 100 ist üblicherweise nur eine der Reibkupplungen 120, 125 geschlossen, während die andere vollständig geöffnet ist. Die mit der geschlossenen Reibkupplung 120, 125 verbundene Gangstufe 145, 150 ist dann aktiv, während die andere Gangstufe inaktiv ist. Beim Gangwechsel wird die geschlossene Reibkupplung 120, 125 geöffnet und die andere Reibkupplung 125, 120 geschlossen. Während dieses Übergangs können beide Reibkupplungen 120, 125 gleichzeitig teilweise geschlossen sein.

Zur Steuerung des Gangwechsels bzw. der Reibkupplungen 120, 125 ist eine Steuereinrichtung 160 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 160 ist insbesondere mit Aktuatoren (nicht dargestellt) verbunden, die ein Öffnen bzw. Schließen der Reibkupplungen 120, 125 ermöglichen. Weiter kann die Steuereinrichtung 160 noch mit weiteren Sensoren, insbesondere Drehzahloder Temperatursensoren und/oder weiteren Aktuatoren, beispielsweise einem Aktuator zum Einlegen oder Auslegen einer Gangstufe 145, 150, verbunden sein. Um das Schließen einer geöffneten Reibkupplung 120, 125 so zu ermöglichen, dass das von der Reibkupplung 120, 125 zu übertragende Drehmoment kontinuierlich in einer gewünschten Weise ansteigt, ist unter anderem die Kenntnis eines Reibwerts der Reibkupplung 120, 125 erforderlich. Der Reibwert der Reibkupplung 120, 125 kann sich ändern, während kein Drehmoment über die Reibkupplung 120, 125 übertragen wird. Für die folgenden Überlegungen ist es nicht unbedingt erforderlich, dass im Antriebsstrang 100 mehr als eine Reibkupplung 120, 125 vorhanden ist, das Problem eines sich ändernden Reibwerts an einer geöffneten Reibkupplung 120, 125 stellt sich jedoch insbesondere an einer Doppelkupplung 1 10, während das Drehmoment über die jeweils andere Reibkupplung 120, 125 übermittelt wird.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines vorgeschlagenen Verfahrens 200 zum Bestimmen einer Reibwertänderung einer vollständig geöffneten Reibkupplung. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird dabei Bezug genommen auf die Reibkupplung 120 im Antriebsstrang 100 aus Figur 1.

In einem ersten Schritt 205 ist die Reibkupplung 120 geöffnet. Üblicherweise ist dabei die andere Reibkupplung 125 der Doppelkupplung 1 10 ganz oder wenigstens teilweise geschlossen. In einem Schritt 210 wird eine Temperatur der Reibkupplung 120 bestimmt. Die Temperatur kann beispielsweise auf der Basis eines Reibkupplungsmodells bestimmt werden, bevor oder während die Reibkupplung 120 geöffnet wird. In einem Schritt 215 wird eine Drehzahl der Reibkupplung 120 bestimmt und abgespeichert. Das Abspeichern dient der späteren Bildung eines Mittelwerts für die Drehzahl; in anderen Ausführungsformen kann auch ein gleitender Durchschnitt gebildet werden, indem nur eine vorbestimmte Anzahl zurückliegender Drehzahlen berücksichtigt wird oder es kann jeweils nur die letzte ermittelte Drehzahl berücksichtigt werden.

In einem Schritt 220 wird überprüft, ob eine Übertragung von Drehmoment über die

Reibkupplung 120 gefordert ist. Dies entspricht einer Anforderung zum Gangwechsel. Soll kein Drehmoment über die Reibkupplung 120 übertragen werden, so kann das Verfahren 200 zum Schritt 215 zurückkehren und erneut durchlaufen. Vor dem erneuten Durchlaufen kann eine vorbestimmte Wartezeit absolviert werden.

Bei Vorliegen einer Anforderung zur Übertragung von Drehmoment wird in einem Schritt 225 die Zeitspanne bestimmt, während derer die Reibkupplung 120 geöffnet war. Dazu kann beispielsweise die Anzahl abgespeicherter Drehzahlwerte berücksichtigt werden. Wurden kons- tante Wartezeiten beim Rücksprung eingelegt, so kann die Zeitspanne dem Produkt der eingelegten Wartezeit und der Anzahl abgespeicherter Drehzahlen entsprechen.

In einem Schritt 230 wird bevorzugterweise aus den abgespeicherten Drehzahlen eine durchschnittliche Drehzahl bestimmt. Alternativ kann auch die Drehzahl des gleitenden Durchschnitts oder die letzte bestimmte Drehzahl verwendet werden. In einem Schritt 235 wird mittels eines Kennfelds auf der Basis der Drehzahl und der Zeitspanne eine Reibwertänderung der Reibkupplung 120 bestimmt. Die Bestimmung des Kennfelds wird unten mit Bezug auf Figur 4 noch genauer beschrieben. Bevorzugterweise wird in einem Schritt 240 noch ein Korrekturfaktor auf der Basis einer Temperatur der Reibkupplung 120 mit dem Ausgabegröße des Kennfelds multipliziert. Dabei wird bevorzugterweise die Temperatur vom Schritt 210, die unmittelbar nach dem Öffnen der Reibkupplung 120 bestimmt wurde, verwendet. Es ist weiterhin bevorzugt, dass in einem nachfolgenden Schritt 245 ein Öffnungsspalt der Reibkupplung 120 bestimmt wird. Der Öffnungsspalt entspricht einem Abstand von Reibscheiben der Reibkupplung 120 voneinander und kann auf der Basis einer Aktuatorposition für die Reibkupplung 120 und einem Tastpunkt, an dem eine Drehmomentübertragung über die Reibkupplung beginnt, bestimmt sein. In einem Schritt 250 wird dann ein Korrekturfaktor für den Öffnungsspalt auf den Ausgabegröße des Kennfelds bzw. auf den korrigierten Ausgabegröße angewendet. Die Korrekturfaktoren für den Öffnungsspalt und die Temperatur können natürlich auch in umgekehrter Reihenfolge angewendet werden.

In einem optionalen Schritt 255 kann die Reibkupplung 120 auf der Basis der solchermaßen bereitgestellten Reibwertänderung geschlossen werden. Durch das Berücksichtigen des geänderten Reibwerts kann der Schließvorgang mit verbesserter Präzision durchgeführt werden, insbesondere wenn gleichzeitig die andere Reibkupplung 125 im Antriebsstrang 100 geöffnet wird.

Figur 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung der Bestimmung der Reibwertänderung nach dem Verfahren von Figur 2. Eine Drehzahl 305 der Reibkupplung 120 und eine Zeitspanne 310, während der die Reibkupplung 120 geöffnet war, dienen als Eingangsgrößen für ein zweidimensionales Kennfeld 315. Eine Ausgabegröße 320 des Kennfelds 315 wird mit einem Korrekturfaktor 325 für die Temperatur und danach mit einem Korrekturfaktor 330 für den Öffnungsspalt der Reibkupplung 120 multipliziert. Für beide Korrekturfaktoren 325, 330 ist bevorzugt, dass es sich um jeweils einen Faktor handelt, der von der Eingangsgröße, also der Temperatur bzw. dem Öffnungsspalt linear abhängig ist. Gegebenenfalls kann auch ein komp- lexerer Zusammenhang als der lineare gewählt werden. Die Applikation beider Korrekturfaktoren 325 und 330 ist optional und eine Reihenfolge kann vertauscht werden. Abschließend steht eine Reibwertänderung 335 zur Verfügung, die eine Abweichung des Reibwerts der Reibkupplung 120 von einem Reibwert darstellt, der vor dem Verfahren 200, insbesondere möglichst unmittelbar vor dem Öffnen der Reibkupplung 120, bestimmt wurde.

Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Bestimmen des Kennfelds 315. Dabei wird bevorzugterweise eine Installation ähnlich der von Figur 1 verwendet, wobei die Eingangswelle 130 mittels eines Antriebsmotors mit einem vorbestimmten Drehmoment beaufschlagt werden kann und beide Getriebewellen 135, 140 unabhängig voneinander mit einem vorbestimmten Drehmoment gebremst werden können. Bevorzugterweise sind an den Wellen 130, 135 und 140 Drehzahlsensoren angebracht und mit einer Steuereinrichtung verbunden.

In einem ersten Schritt 405 wird eine erste Kupplungskennlinie bestimmt. Die Kupplungskennlinie gibt einen Zusammenhang zwischen einer Betätigung der Reibkupplung 120, also einem Betätigungsweg, um die die Reibkupplungsscheiben der Reibkupplung 120 axial aneinander angenähert werden, und einem dazu korrespondierenden, übertragenen Drehmoment. Eine beispielhafte erste Kupplungskennlinie 505 ist in der folgenden Figur 5 eingezeichnet.

In einem folgenden Schritt 410 wird optional eine vorbestimmte Energie eingetragen. Dabei wird bevorzugterweise die Reibkupplung 120 teilweise geöffnet, so dass sich ein vorbestimmter Schlupf und eine vorbestimmte Drehzahl ergeben, während die andere Reibkupplung 125 Drehmoment ohne Schlupf überträgt. Die an der Reibkupplung 120 frei werdende Reibungsenergie erzeugt Wärme, sodass die Temperatur der Reibkupplung 120 ansteigt. Durch einen vorbestimmten Energieeintrag ist ein gewünschter Temperaturanstieg erzielbar. Die Temperatur kann alternativ auch an der Reibkupplung 120 abgetastet werden.

In einem Schritt 420 ist die Reibkupplung 120 geöffnet und befindet sich in einer inaktiven Phase. Eine Zeitspanne 425 der inaktiven Phase kann nach Belieben gesteuert werden, wobei zur Vermeidung von Messfehlern eine vorbestimmte Zeitspanne 425 nicht unterschritten werden sollte. Während der inaktiven Phase 420 kann eine Drehzahl 430 der Reibkupplung 120 variiert werden, indem die Drehzahl der Eingangswelle 130 entsprechend variiert wird. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist bevorzugt, dass eine vorbestimmte Gangstufe 145 an der ersten Getriebewelle 135 eingelegt ist. Ferner kann während der inaktiven Phase 420 ein Öffnungsspalt 435 variiert werden.

Am Ende der inaktiven Phase 420 wird eine zweite Kupplungskennlinie 510 bestimmt, die ebenfalls in Figur 5 dargestellt ist. Die Bestimmung der Kupplungskennlinien 505 und 510 erfolgt auf bekannte Weise durch graduelles Öffnen bzw. Schließen der Reibkupplung 120, während die andere Reibkupplung 125 geschlossen ist. Bevorzugterweise wird während des Bestimmens der Kupplungskennlinien 505, 510 eine Drehzahl der Eingangswelle 130 auf einem vorbestimmten Niveau gehalten.

In einem Schritt 445 wird die Reibwertänderung auf der Basis der bestimmten Kupplungskennlinien 505 und 510 bestimmt.

Das Verfahren 400 wird vielfach durchlaufen, wobei von den Parametern 415, 425, 430 und 435 bevorzugterweise nur jeweils einer zwischen den Durchläufen variiert wird, sodass bei jedem Durchlauf eine neue Kombination der Parameter 415, 425, 430 und 435 gilt. Bevorzugterweise werden zunächst die Zeitspanne 425 und/oder die Drehzahl 430 systematisch variiert, um das Kennfeld 315 bereitzustellen. Anschließend können die Temperatur 415 und/oder der Öffnungsspalt 435 variiert werden, um die Korrekturfaktoren 325 bzw. 330 zu bestimmen.

Die solchermaßen bereitgestellten Parameter werden bevorzugterweise verwendet, um das Verfahren 200 am Antriebsstrang 100 durchzuführen.

Figur 6 zeigt ein beispielhaftes Kennfeld 315, um die Reibwertänderung 335 auf der Basis der Zeitspanne 425 und der Drehzahl 430 mittels des Verfahrens 200 aus Figur 2 zu bestimmen.

Bezugszeichenliste

100 Antriebsstrang

105 Antriebsmotor

110 Doppelkupplung

115 Doppelkupplungsgetriebe

120 erste Reibkupplung

125 zweite Reibkupplung

130 Eingangswelle

135 erste Getriebewelle

140 zweite Getriebewelle

145 erste Gangstufe

150 zweite Gangstufe

155 Abtriebswelle

160 Steuereinrichtung

200 Verfahren

205 Reibkupplung geöffnet

210 Temperatur bestimmen

215 Drehzahl bestimmen und abspeichern

220 Drehmoment auf Reibkupplung gefordert?

225 Zeitspanne bestimmen, während derer die Reibkupplung geöffnet war

230 durchschnittliche Drehzahl bestimmen

235 Reibwertänderung mittels Kennfeld bestimmen

240 Korrekturfaktor für Temperatur anwenden

245 Öffnungsspalt bestimmen

250 Korrekturfaktor für Öffnungsspalt anwenden

255 Reibkupplung schließen

305 Drehzahl

310 Zeitspanne

315 Kennfeld

320 Ausgabegröße

325 Korrekturfaktor Temperatur

330 Korrekturfaktor Öffnungsspalt

335 Reibwertänderung 400 Verfahren

405 erste Kupplungskennlinie bestimmen

410 vorbestimmte Energie eintragen

415 Temperatur

420 inaktive Phase

425 Zeitspanne

430 Drehzahl

435 Öffnungsspalt

440 zweite Kupplungskennlinie bestimmen

445 Reibwertänderung bestimmen

505 erste Kupplungskennlinie

510 zweite Kupplungskennlinie