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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR CONTROLLING A TWIN CLUTCH TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/020538
Kind Code:
A1
Abstract:
Method for controlling a twin clutch transmission with at least two partial transmissions, each of which can be coupled to a drive unit by means of a clutch, characterized in that, in order to determine whether there is an increased drag torque in a clutch, the following step is executed whenever, when the clutch is open, a gear change is carried out from an engaged gear in neutral in the partial transmission to which the clutch is assigned: determining the drag torque either during a predetermined period of time while the clutch is open or until the slip has been reduced, depending on which occurs earlier.

Inventors:
HODRUS ERHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2012/000727
Publication Date:
February 14, 2013
Filing Date:
July 18, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
HODRUS ERHARD (DE)
International Classes:
F16D48/08
Foreign References:
DE102010024941A12011-01-20
DE102008014531A12009-09-17
DE102008030034A12009-12-24
EP1681497A22006-07-19
DE102005026615A12006-12-14
DE10308518A12004-09-09
DE102010024941A12011-01-20
DE10213946A12002-10-10
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilgetrieben, von denen jedes mittels einer Kupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung, ob ein erhöhtes Schleppmoment in einer Kupplung vorliegt, nachfolgender Schritt dann ausgeführt wird, wenn ein Gangwechsel bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral in dem Teilgetriebe dem die Kupplung zugeordnet ist durchgeführt wird: Ermittlung des Schleppmomentes entweder während eines vorgegebenen Zeitraums während die Kupplung geöffnet ist oder bis der Schlupf abgebaut ist, je nachdem was früher eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf das Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments erkannt wird, wenn das ermittelte Schleppmoment größer als ein Schleppmomentenschwellenwert von 0,2 Nm bis 5 Nm, bevorzugt 1 Nm ist o- der wenn der Schlupf im Verlauf des vorgegebenen Zeitraums um mehr als 10 bis 40 Prozent/bevorzugt um mehr als 20 Prozent abgefallen ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitraum kleiner als derjenige Zeitraum ist, während dem der Neutralgang eingelegt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments ein Verfahren zur eingangs- wellendrehzahlbasierten Tastpunktadaption deaktiviert und ein durch ein derartiges Verfahren veranlasstes Schließen der Kupplung abgebrochen oder nicht durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments die Gangvorwahl auf die Vorwahl des Neutralganges umgestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments der Schlupf bei einer Gang- Schaltung oder beim Anfahren schneller reduziert wird als im normalen Fahrmodus und/oder mit geringerem Schlupf gefahren wird als im normalen Fahrmodus und/oder der Fahrer mittels eines Displays und/oder akustisch auf eine Schädigung der Kupplung hingewiesen wird und/oder der Fahrer mittels eines Displays und/oder akustisch aufgefordert wird das Fahrzeug abkühlen zu lassen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments der Tastpunkt mittels eines Triebstrangbeobachters ermittelt wird wobei ein Motormomentenoffset des Drehmoments der Antriebseinheit zur Kompensation des erhöhten Schleppmoments ange- passt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gang mit einer Kraft eingelegt wird, die größer ist als ein vorgegebener Kraftschwellenwert zum Schutz des Getriebes und/oder von Synchronisiereinheiten vor Überbeanspruchung.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch bei stehendem Fahrzeug ausgeführt wird.

10. Vorrichtung zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilgetrieben, von denen jedes mittels einer Kupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu vorgesehen ist, ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 ausführbar ist.

Description:
Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes

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 10.

Einsatzbereich und Verwendungszweck der Erfindung ist die Erhöhung der Verfügbarkeit eines Doppelkupplungssystems bei erhöhtem Schleppmoment an mindestens einer der zwei Kupplungen des Doppelkupplungssystems. Die Begriffe Doppelkupplungssystem und

Doppelkupplungsgetriebe werden im Rahmen dieser Schrift synonym verwendet. Ein derartiges Doppelkupplungsgetriebe ist dem Fachmann bereits bekannt und ist beispielweise in der DE 10 2010 024 941 A1 dargestellt. Auf die Darstellung gemäß der DE 10 2010 024 941 A1 wird im Folgenden stets Bezug genommen. Die Begriffe Antriebseinheit, Brennkraftmaschine, sowie Motor werden im Rahmen dieser Schrift ebenfalls synonym verwendet.

Bei Doppelkupplungssystemen kann es nach extremen Ereignissen, wie z.B. Anfahrten am Berg mit Anhänger, zu irreversiblen Veränderungen an der Kupplung kommen. Eine' für einen längeren Zeitraum anhaltende Folge solcher Veränderungen kann das Auftreten von

Schleppmoment an der Kupplung sein. Das über die Lagerung der Kupplung verursachte Schleppmoment soll für die weiteren Betrachtungen vernachlässigt werden, da dieses in der Regel sehr klein, z.B. kleiner als 1 Nm, ist. Schleppmomente, die direkt in der Kupplung entstehen, können aber deutlich größer ausfallen, z.B. größer als 2 Nm.

Während der gesamten Systemlaufzeit ist ein extremes und damit schädigendes Ereignis fast immer zu erwarten. Auch ist nicht auszuschließen, dass auch bei normaler Beanspruchung die eine oder andere Kupplung im Sinne von statistischen Ausreißern frühzeitig Schleppmomente aufweist. Es könnten sich Schleppmomente auch durch ein fehlerhaftes Nachstellen, durch Quelleffekte der Beläge bei Feuchtigkeit oder durch bislang noch unbekannte Effekte einstellen.

Ein erhöhtes Schleppmoment von beispielsweise mehr als 2 Nm, hat einen negativen Einfluss auf die Bestimmung des Tastpunktes und auf das Einlegen der Gänge. Eine direkte Folge von erhöhtem Schleppmoment ist ein deutlich zu niedrig geschätzter Tastpunkt, wenn dieser über die Auswertung der Getriebeeingangswellendrehzahlen ermittelt wird, wie dies beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 024 941 A1 beschrieben wird. Bei sehr hohem Schleppmoment wird die Ermittlung des Tastpunktes über die Getriebeeingangwellendrehzahlen nicht mehr möglich sein, da der nötige Schlupf zwischen Motordrehzahl und Eingangswellendrehzahl zu klein ist oder viel zu schnell abgebaut wird. Dieses Verfahren der Ermittlung des Tastpunktes über die Getriebeeingangwellendrehzahlen soll aufgrund der zu erwartenden höheren Genauigkeit und Stabilität das Adaptieren des Tastpunkts über den Triebstrangbeobachter, das sehr von der Motormomentengenauigkeit abhängt, ersetzen und könnte so auch bei Stopp-Start-Systemen eingesetzt werden. Vorteilhaft ist eine Kombination der Verfahren, da der Triebstrangbeobachter sich gut für Adaption des Tastpunktes auf der aktiven Kupplung und die Tastpunktadaption über die Getriebeeingang- wellendrehzahl nur auf der inaktiven Kupplung stattfinden kann.

Beim Einlegen der Gänge darf eine bestimmte Kraft z.B. 500 N am Schaltfinger nicht überschritten werden, um die mechanischen Komponenten bezüglich ihrer Dauerhaltbarkeit nicht überzustrapazieren. Bei erhöhtem Schleppmoment ist die Kraft die zum Einlegen der Gänge benötigt wird aber oft größer als die Kraft die zur Verfügung steht, der Gangeinlegevorgang kann dann nicht erfolgreich durchgeführt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dass das Doppelkupplungssystem auch bei erhöhtem Schleppmoment an den Kupplungen verfügbar bleibt, um einen Ausfall des

Gesamtsystems auch bei beschädigtem System so lange wie möglich hinauszuzögern.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

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

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilgetrieben, von denen jedes mittels einer Kupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar ist, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Ermittlung, ob ein erhöhtes Schleppmoment in einer Kupplung vorliegt, nachfolgender Schritt dann ausge- führt wird, wenn ein Gangwechsel bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral im Teilgetriebe dem die Kupplung zugeordnet ist durchgeführt wird:

Ermittlung des Schleppmomentes entweder während eines vorgegebenen Zeitraums während die Kupplung geöffnet ist oder bis der Schlupf abgebaut ist, je nachdem was früher eintritt.

Die Ermittlung eines Schleppmoments ist beispielsweise aus der DE 10 2010 024 941 A1 bekannt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf das Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments erkannt wird, wenn das ermittelte Schleppmoment größer als ein Schleppmomentenschwellenwert von 0,2 Nm bis 5 Nm, bevorzugt von 1 Nm ist.

In einer alternativen, weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf das Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments erkannt wird, wenn der Schlupf im Verlauf des vorgegebenen Zeitraums um mehr als einen Grenzwert von 10 bis 40 Prozent, bevorzugt um mehr als 20 Prozent abgefallen ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorgegebene Zeitraum kleiner als derjenige Zeitraum ist, während dem der Neutralgang eingelegt ist. Die Festlegung eines konkreten Wertes für den Zeitraum sei dem Fachmann unter Berücksichtigung des technischen Einzelfalles überlassen. Der Fachmann wird die Wahl des Zeitraums unter anderem abhängig von der Abtastzeit sowie der zur Auswertung notwendigen oder zweckmäßigen Menge an Datenpunkten vornehmen. Beispielsweise kann bei einer Abtastzeit von 10 Millisekunden ein Zeitraum von 40 Millisekunden schon ausreichend sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments ein Verfahren zur eingangswellendrehzahlbasier- ten Tastpunktadaption deaktiviert und ein durch ein derartiges Verfahren veranlasstes Schließen der Kupplung abgebrochen oder, falls das Schließen der Kupplung noch nicht veranlasst wurde, nicht durchgeführt, das Schließen der Kupplung also nicht veranlasst, also unterlassen, wird. Die Deaktivierung des Verfahrens zur eingangswellendrehzahlbasierten Tastpunktadaption beispielsweise gemäß DE 10 2010 024 941 A1 findet statt, da aufgrund des erhöhten Schleppmoments das Verfahrens zur eingangswellendrehzahlbasierten Tastpunktadaption nicht erfolgreich abgeschlossen werden könnte. Dies berücksichtigt der Fachmann bei der Wahl des Schleppmomentenschwellenwerts, der Wahl des Grenzwertes des Prozentsatzes des Schlupfabfalls und bei der Festlegung eines konkreten Wertes für den Zeitraum.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments die Gangvorwahl auf die Vorwahl des Neutralganges umgestellt wird, um nicht dauernd Energie in die Kupplung einzutragen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments der Schlupf bei einer Gangschaltung oder beim Anfahren schneller reduziert wird als im normalen Fahrbetrieb und/oder mit geringerem Schlupf gefahren wird als im normalen Fahrbetrieb und/oder der Fahrer mittels eines Displays und/oder akustisch auf eine Schädigung der Kupplung hingewiesen wird und/oder der Fahrer mittels eines Displays und/oder akustisch aufgefordert wird das Fahrzeug abkühlen zu lassen. Der Hinweis an den Fahrer kann auch mit anderen üblichen Mitteln erfolgen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorliegen eines erhöhten Schleppmoments der Tastpunkt mittels eines Triebstrangbeobachters ermittelt wird wobei ein Motormomentenoffset des Drehmoments der Antriebseinheit zur Kompensation des erhöhten Schleppmoments angepasst wird. Triebstrangbeobachter sind bereits seit langem bekannt und sind beispielsweise auch in der DE 102 13 946 A1 beschrieben

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Gang mit einer Kraft eingelegt wird, die größer ist als ein vorgegebener Kraftschwellenwert zum Schutz des Getriebes und/oder von Synchronisiereinheiten vor Überbeanspruchung. Ein solcher Kraftschwellenwert hängt stark von der Ausführungsform des betreffenden Getriebes ab, sodass die Festlegung eines konkreten Wertes dem Fachmann unter Berücksichtigung des technischen Einzelfalles überlassen werden muss. Als Beispiel sei ein Kraftschwellenwert von 500 N am Schaltfinger genannt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren auch bei stehendem Fahrzeug ausgeführt wird. ln vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch die nachfolgend beschriebene Vorrichtung gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilgetrieben, von denen jedes mittels einer Kupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar ist, vorgeschlagen. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dazu vorgesehen, das durch sie die oben beschriebenen Verfahren ausführbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung haben den Vorteil, ein erhöhtes Schleppmoment zu erkennen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um die Verfügbarkeit des Doppelkupplungssystems möglichst lange bereitzustellen

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

Das Verfahren zur eingangswellendrehzahlbasierten Tastpunktadaption gemäß der DE 10 2010 024 941 A1 beobachtet die Drehzahl der Getriebeeingangswelle, nachdem der Gang ausgelegt wurde bei offener Kupplung und bestimmt aus dem Getriebeeingangswellendreh- zahlgradienten ein in der Regel sehr kleines Schleppmoment als Referenzmoment, das z.B. durch Lagerreibungen verursacht wird. Nachdem das Referenzmoment bestimmt ist, wird die Kupplung auf einen Punkt unterhalb des Tastpunktes geschlossen und damit wird der Drehzahlgradient der Eingangwelle aktiv verändert. Für die Bestimmung des Referenzmomentes wird eine feste Zeitspanne gefordert in der genug Schlupf zwischen Motordrehzahl und Eingangwellendrehzahl vorhanden ist. Diese Bedingung wird für eine Erkennung des Schleppmomentes aufgeweicht, sodass entweder nach einer festen Zeitspanne oder nachdem der Schlupf abgebaut ist, die Berechnung des Schleppmomentes durchgeführt wird. So kann auch sehr hohes Schleppmoment detektiert werden. Die Referenzmomentbestimmung kann somit direkt zur Schleppmomentenerkennung verwendet werden. Das Schließen der Kupplung für die eingangsdrehzahlbasierte Tastpunktadaption muss allerdings abgebrochen werden, wenn die Zeit für eine Schlepp-/Referenzmomentenerkennung zu kurz ist. Unabhängig von einer Erlaubnis zur eingangwellendrehzahlbasierten Tastpunktadaption durch eine übergeordnete Komponente müsste die Schleppmomentenerkennung bei jedem Wechsel des Ganges nach Neutral verbunden mit aktivem öffnen der zugehörigen Kupplung ermittelt werden. Die Reaktion auf erkanntes und erhöhtes Schleppmoment kann wie folgt ausfallen:

A) Es kann versucht werden den Energieeintrag frühzeitig zu reduzieren und so vielleicht eine weitere Schädigung zu verhindern, in der Hoffnung, dass die erfolgte Schädigung noch vollständig reversibel ist. Hierzu könnte der Schlupf bei Schaltungen oder beim Anfahren deutlich und schneller reduziert werden als im normalen Fahrmodus. Es könnte auch der Fahrer aktiv aufgefordert werden das Fahrzeug abkühlen zu lassen. Des Weiteren ist es notwendig bei erkanntem Schleppmoment die Gangvorwahl auf die Vorwahl des Neutralganges umzustellen, um nicht dauernd Energie in die Kupplung einzutragen. Durch die zwangsläufige Vorwahl eines Ganges vor der Schaltung wird noch genug Schlupf an der Kupplung erzeugt, um den Belag auf lange Sicht zu verschleißen, was letztendlich wiederum gegen das Schleppmomen- tenproblem hilft.

B) Die Bestimmung des Tastpunkts über die Getriebeeingangsdrehzahlen muss nach der Erkennung des erhöhten Schleppmomentes deaktiviert werden, da der Tastpunkt sonst bei der dort häufig vorkommenden lokalen Erhöhung der Hardwarekennlinie unterhalb oder nahe des Tastpunktes zu viel zu kleinen Werten wandern könnte, wenn sie überhaupt noch funktioniert. Der Tastpunkt kann alternativ über den Triebstrangbeobachter ermittelt werden. Dieser ist zwar sehr stark vom Motormoment abhängig und wird dadurch etwas ungenauer, durch die Anhebung des Motormomentenoffsets in den Situationen, in denen die betroffene Kupplung ein erhöhtes Schleppmoment aufweist kann dennoch ein passabler Tastpunkt bestimmt werden. Die Bestimmung des Motormomentenoffsets darf somit nicht wie bisher nur in Situationen mit offenen Kupplungen bzw. Antriebsstrang das Schleppmoment betrachten und damit das vom Motor gesendete Moment mit dem Offset auf Null zurückführen, sondern muss auch das kupplungsabhängige Schleppmoment berücksichtigen.

Weiterhin muss erlaubt werden mit höheren Kräften Gänge einzulegen, auch wenn diese Kräfte das Getriebe und die Synchronisiereinheiten überbeanspruchen.

C) Beide Reaktionen A) und B) werden vorteilhafterweise kombiniert.

Es ist anzunehmen, dass Schleppmomente bei früher Erkennung und den Maßnahmen in A) gering ausfallen und so auch in relativ kurzer Zeit wieder verschwinden. Schleppmomentenerkennung bei stehendem Fahrzeug:

Es kann selbst bei stehendem Fahrzeug nach Auslegen des Ganges die Schleppmomente- nerkennung durchgeführt werden, womit in Situationen, bei denen viel Energie in die Kupplung eingetragen wird, z.B. Rangiermanövern mit Anhänger am Berg, frühzeitig auf das Auftreten von Schleppmoment reagiert werden kann, indem z.B. die Strategie so verändert wird, dass mit weniger Schlupf gefahren wird. Es könnte auch die Schädigung direkt an den Kunden über das Display angezeigt und über akustische Warnsignale angezeigt werden. Der Kunde könnte so das System gezielt abkühlen lassen bevor es bleibende Schäden gibt.

Durch die Erfindung kann - insbesondere bei einer Umsetzung der Maßnahmen A) und B) - wegen der Rupfempfindlichkeit der Kupplungssysteme ein Kupplungstyp verwendet werden, der zu Schleppmomenten bei offener Kupplung und bei Schleppmomenten auch zu Überhöhungen der Kupplungskennlinie unterhalb und nahe des Tastpunktes neigt, mit dieser Kupplung aber eine zusätzliche Dämpfung und damit vorteilhafterweise eine Eigenfrequenzverschiebung erzielt werden kann.

Würden Kupplungen weniger an der Grenze des Machbaren auslegt, wäre Schleppmoment unwahrscheinlicher. Allerdings wäre bei extremen Situationen immer noch mit Schleppmomenten zu rechnen, da Topfungseffekte in ihrer Reversibilität chaotisches Verhalten aufweisen.

Die Erfindung dient dazu Schleppmomente zu erkennen und mit geeigneten Maßnahmen den Einfluss des Schleppmoments zu verringern, sodass die Verfügbarkeit des Doppelkupplungssystems erhalten bleibt. Die Maßnahmen erfassen Warnung des Fahrers bei Auftreten von Schleppmoment in Situationen extremer Beanspruchung und das Verhindern von Fehladaptionen des Tastpunktes und des Motormomentenoffsets durch das Schleppmoment, sowie die Erhöhung der Gangeinlegekräfte auch über Dauerhaltbarkeitsgrenzen hinaus.