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Title:
METHOD AND DEVICE FOR ACTIVELY REDUCING CLUTCH GRABBINGS IN A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/028849
Kind Code:
A2
Abstract:
In motor vehicles, vibrations that are produced in the vehicle clutch occur in the drive train during the slip phase of a clutch. These vibrations arise when periodic torques are produced by a slipping clutch. The periodic torques are located in the natural frequency range of the drive train that is dynamically separated by the clutch. In the drive train, torsional vibrations of this type are converted into longitudinal vibrations by the driving wheels of the vehicle and are uncomfortably felt by the vehicle occupants. The aim of the invention is to create a method and device with which these disturbing vibrations are reduced at least in the height of their amplitude. To this end, the invention provides that the disturbing oscillations are ascertained by using a controlling and regulating device (24) and appropriate sensors (34, 36, 41), and when predefined limit values are exceeded, at least one device (7, 11, 15, 23, 29, 30) is actuated, by which the components of the vehicle are acted upon in order to dampen or compensate for the disturbing vibrations.

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Inventors:
WINKEL MATTHIAS (DE)
JAEGER THOMAS (DE)
KRAMER RUPERT (DE)
AEPKER HORST (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/010276
Publication Date:
April 08, 2004
Filing Date:
September 16, 2003
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
WINKEL MATTHIAS (DE)
JAEGER THOMAS (DE)
KRAMER RUPERT (DE)
AEPKER HORST (DE)
International Classes:
B60T10/00; B60T13/58; F02D45/00; F02B75/06; F02D29/00; F16D48/06; F16H61/02; (IPC1-7): B60K41/02
Domestic Patent References:
WO2001056827A12001-08-09
Foreign References:
DE19538784A11996-05-02
FR2598765A11987-11-20
GB2346351A2000-08-09
DE19532163A11997-03-06
US4343387A1982-08-10
US6050652A2000-04-18
US4656883A1987-04-14
DE10041387A12002-03-07
US6314342B12001-11-06
US5964509A1999-10-12
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen in einem Kraftfahrzeug, bei dem von einer Steuerungsund Regelungs vorrichtung mittels geeigneter Sensoren die störenden Schwingungen festgestellt und bei einem Überschreiten von zuvor festgelegten Grenzwerten durch die Steuerungsund Regelungsvorrichtung wenigstens eine Vorrichtung derart betätigt wird, dass die störende Schwingung vollständig beseitigt oder zumindest in ihrer Amplitude gedämpft wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die wenigs tens eine Vorrichtung derart auf wenigstens ein rotierendes Bauteil im Fahrzeugantriebsstrang einwirkt, dass letzteres oder letztere beim Auftreten der Schwingungen kontinuier lich oder periodisch in ihrer Drehbewegung abgebremst oder zu einer Kompensationsschwingung angeregt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kompensationsschwingung oder der Bremseingriff die gleiche oder eine ähnliche Frequenz aufweist wie die störend wirkende Schwingung, jedoch zu dieser einen Schwingungsphasenversatz aufweist, der zu ei ner Reduzierung der Amplitude der störenden Schwingung führt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Anfahroder Schaltkupplung im Antriebsstrang von der Steuerungsund Regelungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass deren Drehmomentübertragungskapazität mit der Frequenz der stö renden Schwingung oszilliert und zu dieser einen Schwin gungsphasenversatz aufweist, durch den die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine auf die Eingangswelle im Antriebsstrang wirkende Getriebe bremse von der Steuerungsund Regelungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass bei einem Anstieg der Schwingungs amplitude der störenden Schwingung die Getriebebremse die Getriebeeingangswelle auf eine Drehzahl abbremst, die die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine antriebstechnisch hinter dem Getriebe angeordnete ver schleißlose Dauerbremse von der Steuerungsund Regelungs vorrichtung derart angesteuert wird, dass bei einem Anstieg der Schwingungsamplitude der störenden Schwingung die Dau erbremse die Drehzahl der Radantriebswellen derart ab bremst, dass die Amplitude der störenden Längsschwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betriebsbremsen an den angetriebenen Fahrzeugrädern von der Steuerungsund Regelungsvorrichtung derart angesteuert werden, dass bei einem Anstieg der Schwingungsamplitude der störenden Schwingung die angetriebenen Fahrzeugräder auf eine Drehzahl abbremst werden, durch die die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fahrzeugbrennkraftmaschine von der Steuerungsund Rege lungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine mit der Frequenz der störenden Schwingung oszilliert, jedoch zu dieser einen Phasenversatz aufweist, durch den die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung während einer von dieser erkannten Rangierfahrt die Rangierdrehzahl, vorzugsweise die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine derart erhöht, dass die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rangierdrehzahl der Brenn kraftmaschine stufenweise solange erhöht wird, bis die Amp litude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert ist.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem Doppelkupplungsgetriebe zusätzlich zu der für den geschalteten Gang geschlossenen ersten Kupplung die zweite Kupplung hinsichtlich ihrer Drehmomentübertragungskapazität soweit, so häufig und mit einem solchen Schwingungsphasen versatz zur störenden Schwingung solange betätigt wird, bis die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbe stimmten Wert reduziert ist.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem Schaltgetriebe eine Synchronisationsvorrichtung für einen gerade nicht geschalteten Getriebegang so weit, so häufig und mit einem solchen Schwingungsphasenversatz zur störenden Schwingung solange betätigt wird, bis die Ampli tude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert ist.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvorrichtung mit Hilfe von Dreh zahlsensoren die Drehzahlen der Kupplungseingangsseite und der Kupplungsausgangsseite erfasst, und dass die Fahrzeug längsbeschleunigung mit Hilfe einer die Längsbeschleunigung erkennenden Sensorik durch die Steuerungsund Regelungs vorrichtung ermittelbar ist.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Steuerungsund Regelungsvor richtung (24), die über Sensorleitungen (32,33, 35) mit Drehzahlsensoren (34,36) und/oder Schwingungssensoren (41) zur Erfassung einer störenden Schwingung im Antriebsstrang und/oder im Gesamtfahrzeug verbunden ist, sowie über Steue rungsleitungen (25,26, 27,28, 29,30, 31) mit Vorrichtun gen (7,11, 15,21, 22,23) signaltechnisch in Verbindung steht, mit denen Fahrzeugteile derart in Schwingungen ver setzt oder abgebremst werden können, dass deren Schwin gungsfrequenz, Schwingungsamplitude und Schwingungsphasen lage im Vergleich zur Frequenz, Amplitude und Schwingungs phasenlage der störenden Schwingung so ausgebildet sind, dass diese bei einer Überlagerung mit der störenden Schwin gung zumindest zu einer Dämpfung der Amplitude der stören den Schwingung führt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass mit den Drehzahlsenso ren (34,36) die Drehzahl der Eingangsseite (5) bzw. der Ausgangsseite (6) einer Kupplung (4), vorzugsweise einer Anfahroder Schaltkupplung erfassbar sind.
15. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass mit dem Schwingungssensor (41) eine störende Fahrzeuglängsschwingung, vorzugsweise im Be reich eines Fahrzeugsitzes (37) erfassbar ist.
16. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung (24) mit einer Stellvorrichtung (7) zur Betätigung der Kupplung (4) über eine Steuerungsleitung (31) verbunden ist.
17. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung (24) mit einer Stellvorrichtung (15) zur Betäti gung einer Synchronisationsvorrichtung (10) in einem Schaltgetriebe (8) über eine Steuerungsleitung (27) verbun den ist.
18. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung (24) mit einer Getriebebremse (11) zur Abbremsung einer Getriebeeingangswelle (3) eines Schaltgetriebes (8) über eine Steuerungsleitung (26) verbunden ist.
19. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung (24) mit einer verschleißfesten Dauerbremse (23) zur Abbremsung von Fahrzeugantriebswellen (18) über eine Steuerungsleitung (28) verbunden ist.
20. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung (24) mit Betriebsbremsen (21,22) an den antrei benden Fahrzeugrädern (19,20) über Steuerungsleitun gen (28,29) verbunden ist.
21. Vorrichtung Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerungsund Regelungsvor richtung (24) mit einer Drehzahlverstellvorrichtung, vor zugsweise mit einem Leistungsstellglied an der Brennkraft maschine (1) des Fahrzeugs über eine Steuerungsleitung (25) verbunden ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Reduzierung von Kupplungsrupfen in einem Kraftfahrzeug In Kraftfahrzeugen können während der Schlupfphase ei- ner Kupplung im Antriebsstrang Schwingungen auftreten, die in der Fahrzeugkupplung erzeugt werden. Wie dem Fachartikel "Prüfen von Antriebssträngen am Beispiel des Kupplungsrup- fens-Ganzheitliche Antriebsstrangentwicklung", ATZ Auto- mobiltechnische Zeitschrift 103 (2001) Seite 44 ff. entnom- men werden kann, entstehen diese Schwingungen, wenn bei einer schlupfenden Kupplung periodische Drehmomente erzeugt werden, die im Eigenfrequenzbereich des durch die Kupplung dynamisch getrennten Antriebsstranges liegen.

Diese auch als sogenanntes Kupplungsrupfen bekannten Schwingungen können selbst-oder zwangserregt sein. Selbst- erregtes Kupplungsrupfen wird durch ein Abfallen des Kupp- lungsbelagreibwertes gegenüber der Gleitgeschwindigkeit verursacht und kann in Abhängigkeit von der Antriebsstrang- gesamtdämpfung durchaus erheblich sein.

Zwangserregtes Kupplungsrupfen wird dagegen durch in Bezug auf die Reibpartner äußere Quellen angeregt, zu denen beispielsweise Kurbelwellenaxialschwingungen oder Paralle- litätsabweichungen an der Kupplungsdruckplatte in Kombina- tion mit einem Winkelversatz zwischen der Kupplungsdruck- platte und der den Reibbelag tragenden Kupplungsscheibe gehören können.

Die beim. Kupplungsrupfen entstehenden Drehschwingungen im Antriebsstrang werden von den angetriebenen Fahrzeugrä- dern in Längsschwingungen des Gesamtfahrzeugs umgewandelt

und über die Bedienelemente sowie über die Fahrzeugsitze an die Fahrzeuginsassen übertragen. Das Kupplungsrupfen wird dabei von den Fahrzeuginsassen als unangenehme Vibrationen oder Schwingungen wahrgenommen, die auch mit einer Ge- räuschbelastung verbunden sein können.

Zwar reduziert eine hohe Dämpfung in den Komponenten des Antriebsstranges die Schwingungsamplituden beim zwangs- erregten Kupplungsrupfen, diese ist jedoch wegen des allge- meinen Wunsches nach einem möglichst geringen Kraftstoff- verbrauch eines Kraftfahrzeuges oft eine unrealistische Forderung, da eine permanent hohe Dämpfung im Antriebs- strang im wesentlichen nur durch eine ständig wirkende An- hebung der Reibverluste, beispielsweise im Getriebe, in den Lagern und in den Dichtungen erreichbar ist.

Als Gegenmaßnahmen zur Reduzierung des Kupplungsrup- fens und der damit einher gehenden störenden Fahrzeuglängs- schwingungen wurde beispielsweise vorgeschlagen, einen Kupplungsreibbelag mit steigendem Reibwertverlauf über die Gleitgeschwindigkeit einzusetzen. Die derzeit verfügbaren Reibbeläge weisen aber kein solches Verhalten auf.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Kupp- lungsrupfens besteht darin, die Fertigungstoleranzen im Bereich der Kupplung weiter zu reduzieren, was jedoch ei- nerseits nur mit einem sehr viel höheren Fertigungsaufwand möglich ist und andererseits einen eher bescheidenen Bei- trag zur Reduzierung des Kupplungsrupfens bringt ("Rupfen- Ursachen und Abhilfe", Prof. Dr. Ing. Albert Albers, Dipl.

Ing. Daniel Herbst, in : 6. LuK-Kolloquium, 1998).

Zudem ist es aus der EP 845 616 A2 bekannt, bei einer Anfahrkupplung oder einer Wandlerüberbrückungskupplung ein Kupplungsruckeln mittels geeigneter Sensoren und einer Steuerungs-und Regelungsvorrichtung messtechnisch zu er- fassen sowie aktive Maßnahmen zum Beenden dieses Kupplungs- ruckeln vorsehen. Diese Maßnahmen bestehen darin, den Zünd- zeitpunkt einer mit der Kupplung antriebstechnisch verbun- denen Brennkraftmaschine zu ändern, um so auf das Eingangs- drehmoment in die Kupplung einzuwirken. Eine andere Maßnah- me sieht vor, den Anpressdruck der Kupplungsdruckplatte auf den Kupplungsreibbelag zu erhöhen, wodurch ein manche Vor- teile bietender Schlupfbetrieb der Kupplung nicht mehr möglich ist.

Da die bekannten Maßnahmen nur unbefriedigende Ergeb- nisse hinsichtlich der Vermeidung oder Reduzierung des Kupplungsrupfens bringen, besteht die Aufgabe an die Erfin- dung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustel- len, mit denen die störenden Drehschwingungen des Antriebs- stranges oder die störenden Fahrzeuglängsschwingungen zu- mindest in ihrer Amplitudenhöhe verringerbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkma- len des Verfahrens-und des Vorrichtungshauptanspruchs, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach ist hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfah- rens vorgesehen, dass von einer Steuerungs-und Regelungs- vorrichtung mittels geeigneter Sensoren die störenden Schwingungen erkannt und bewertet werden. Bei einem Über- schreiten von zuvor festgelegten Grenzwerten wirkt dann die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung auf wenigstens eine

Fahrzeugvorrichtung derart ein, dass durch deren Betätigung die störende Schwingung im Antriebsstrang und/oder im Ge- samtfahrzeug vollständig beseitigt oder doch zumindest in ihrer Amplitude gedämpft wird. Dazu wird von der Steue- rungs-und Regelungsvorrichtung über die wenigstens eine Fahrzeugvorrichtung derart auf wenigstens ein rotierendes Bauteil des Fahrzeugantriebsstranges eingewirkt, dass letz- teres oder letztere kontinuierlich oder periodisch in ihrer Drehbewegung abgebremst oder zu einer Kompensationsschwin- gung angeregt werden.

In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die we- nigstens eine Vorrichtung auf wenigstens ein Fahrzeugbau- teil derart einwirkt, dass eine durch die Schwingungen im Antriebsstrang angeregte Längsschwingung des Gesamtfahrzeu- ges vollständig beseitigt oder zumindest in ihrer Amplitude gedämpft wird. Zur Erzeugung einer die störenden Schwingun- gen in Antriebsstrang oder im Gesamtfahrzeug zumindest in ihrer Amplitudenhöhe dämpfende Kompensationsschwingung oder zu einem derartig dämpfenden Bremseingriff auf rotierende Bauteile im Antriebsstrang weist diese Kompensationsschwin- gung oder der diesbezügliche Bremseingriff die gleiche oder eine ähnliche Frequenz und einen Schwingungsphasenver- satz gegenüber der störend wirkenden Schwingung auf. Dieser Schwingungsphasenversatz führt zu einer gegenseitigen Kom- pensation der Schwingungsamplituden.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah- rens kann vorgesehen sein, dass eine Anfahr-oder Schalt- kupplung des Fahrzeuggetriebes von der Steuerungs-und Re- gelungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass deren Drehmomentübertragungskapazität mit der Frequenz der stö- renden Schwingung oszilliert und zu dieser den genannten

Schwingungsphasenversatz aufweist, durch den die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert redu- ziert wird.

In einer anderen Variante des Steuerungsverfahrens ist vorgesehen, dass eine auf die Eingangswelle eines Getriebes wirkende Getriebebremse von der Steuerungs-und Regelungs- vorrichtung derart angesteuert wird, dass bei einem Anstieg der Schwingungsamplitude der störenden Schwingung die Ge- triebebremse die Getriebeeingangswelle auf eine Drehzahl abbremst, die die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten und nicht störend wirkenden Wert redu- ziert. Ein solches Steuerungsverfahren ist insbesondere bei Antriebssträngen sinnvoll nutzbar, bei denen das Getriebe als automatisches oder automatisiert schaltbares Klauenstu- fenwechselgetriebe ausgebildet ist.

Bei Fahrzeugen, in deren Antriebsstrang eine ver- schleißfreie Dauerbremse, also beispielsweise ein antriebs- technisch hinter dem Getriebe angeordneter elektromagneti- scher Retarder eingesetzt ist, kann diese Dauerbremse von der Steuerungs-und Regelungsvorrichtung derart angesteuert werden, dass bei einem Anstieg der Schwingungsamplitude der störenden Schwingung die Dauerbremse die Drehzahl der Rad- antriebswellen des Fahrzeugs soweit abbremst, dass die Amp- litude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.

Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Betriebsbremsen der angetriebenen Fahr- zeugräder von der Steuerungs-und Regelungsvorrichtung der- art angesteuert werden, dass auch hier bei einem Anstieg der Schwingungsamplitude der störenden Schwingung die Fahr-

zeugräder auf eine Drehzahl abbremst werden, durch die die Amplitude der störenden Dreh-oder Längsschwingung auf ei- nen vorbestimmten Wert reduziert wird.

Genauso gut kann durch die Steuerungs-und Regelungs- vorrichtung auf ein Leistungsstellglied der Fahrzeugbrenn- kraftmaschine eingewirkt werden. Dazu wird verfahrensgemäß bei einem sensierten Anstieg der Schwingungsamplitude der störenden Schwingung die Drehzahl der Brennkraftmaschine so verändert, dass diese mit der Frequenz der schädlichen Schwingung oszilliert, jedoch zu dieser einen solchen Pha- senversatz aufweist, durch den die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten und nicht störenden Wert reduziert wird.

Ein derartiges Betriebsverhalten der Brennkraftmaschi- ne ist besonders dann sinnvoll, wenn beim Fahrzeugrangieren das eingangs beschriebene Kupplungsrupfen auftritt. Die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung regelt dabei die Dreh- zahl der Brennkraftmaschine beim Auftreten von Kupplungs- rupfen so, dass während einer von dieser erkannten Rangier- fahrt die Rangierdrehzahl (beispielsweise die Leerlaufdreh- zahl) der Brennkraftmaschine derart erhöht wird, dass die Amplitude der störenden Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird. Die Rangierdrehzahl kann dazu einmalig oder auch stufenweise solange erhöht werden, bis die Schwingungskompensation erreicht ist.

Sofern in dem Antriebsstrang des Fahrzeuges ein Dop- pelkupplungsgetriebe vorhanden ist, können zur Beeinflus- sung der störenden Schwingungen die beiden Kupplungen der- art genutzt werden, dass bei einem Erkennen des Kupplungs- rupfens neben der für den eingelegten Getriebegang ge-

schlossenen ersten Kupplung die zweite Kupplung hinsicht- lich ihrer Drehmomentübertragungskapazität soweit, so häu- fig und solange von der Steuerungs-und Regelungsvorrich- tung gesteuert betätigt wird, bis die Amplitude der stören- den Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert ist.

Dabei wird das in der Regel periodische Öffnen und Schlie- ßen der zweiten Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes vor- zugsweise mit der gleichen Frequenz erfolgen, wie sie die störende Schwingung aufweist, zu dieser jedoch einen Schwingungsphasenversatz aufweisen, durch der sich die Schwingungsamplituden zumindest weitgehend kompensieren.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass in einem Antriebsstrang mit einem Schaltgetriebe dessen Synchronisa- tionsvorrichtung im Bereich eines gerade nicht geschalteten Getriebeganges so häufig und solange die Getriebeeingangs- welle bremsend betätigt wird, bis die Amplitude der stören- den Schwingung auf einen vorbestimmten Wert reduziert ist.

Schließlich soll erwähnt werden, dass die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung zur Durchführung ihrer oben be- schriebenen Steuerungs-und Regelungsaufgaben mit Hilfe von Drehzahlsensoren die Drehzahlen der Kupplungseingangsseite und der Kupplungsausgangsseite erfassen kann und die Fahr- zeuglängsbeschleunigung mit Hilfe eines Längsbeschleuni- gungssensors ermittelbar ist, der beispielsweise im Bereich eines Fahrzeugsitzes angeordnet sein kann.

Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung der be- schriebenen Steuerungs-und Regelungsfunktionen ist in dem Kraftfahrzeug zunächst eine Steuerungs-und Regelungsvor- richtung angeordnet, die vorzugsweise als Mikrocomputer

ausgebildet ist. Der Mikrocomputer kann dabei beispielswei- se ein Getriebe-oder Motorsteuerungsgerät sein. Diese Steuerungs-und Regelungsvorrichtung ist über Sensorleitun- gen mit den Sensoren zur Erfassung der störenden Schwingun- gen im Fahrzeug verbunden. Die Steuerungsleitungen führen dagegen zu Vorrichtungen im Antriebsstrang, mit denen Fahr- zeugteile derart in Schwingungen versetzt oder abgebremst werden können, dass deren Frequenz, Schwingungsamplitude und Phasenlage gegenüber der Frequenz, Schwingungsamplitude und Phasenlage der störenden Schwingung bei einer Überlage- rung dieser beiden Schwingungen zumindest zu einer Dämpfung der Amplitude der störenden Schwingung führt.

Zu den genannten Sensoren gehören Drehzahlsensoren, die beispielsweise die Drehzahl der Eingangsseite bzw. der Ausgangsseite einer Kupplung, vorzugsweise einer Anfahr- oder Schaltkupplung, oder anderer drehender Teile im An- triebsstrang erfassen. Zudem ist die Steuerungs-und Rege- lungsvorrichtung vorzugsweise mit einem Schwingungssensor verbunden, der eine störende Schwingung im Antriebsstrang oder im Gesamtfahrzeug sensieren kann. Mit einem solchen Sensor sind, wie bei der Beschreibung des Verfahrens er- wähnt, vorzugsweise Längsschwingungen des Gesamtfahrzeuges im Bereich eines Fahrzeugsitzes erfassbar.

In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Steuerungs-und Rege- lungsvorrichtung mit einer Stellvorrichtung zur Betätigung der Kupplung über eine Steuerungsleitung verbunden ist.

Durch diesen Aufbau kann die Kupplung vorzugsweise unabhän- gig von einer konventionellen Kupplungsbetätigungsvorrich- tung zu dem gewünschten Kompensationsschwingungsverhalten angeregt oder beispielsweise eine Kupplungsandruckplatte

periodisch oder ständig mit einer höheren Anpresskraft an den Reibbelag der Kupplungsscheibe angepresst werden.

Zudem kann hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrich- tung vorgesehen sein, dass die Steuerungs-und Regelungs- vorrichtung mit einem Stellmittel zur Betätigung einer Syn- chronisationsvorrichtung in einem automatisierten oder au- tomatischen Schaltgetriebe über eine Steuerungsleitung ver- bunden ist. Eine solche Stellvorrichtung kann eine hydrau- lisch oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder- Anordnung sein, mit der eine im Getriebe auf einer Getrie- bewelle angeordnete Schiebemuffe axial verschiebbar ist.

Diese Schiebemuffe wirkt in an sich bekannter Weise auf axial verschiebliche Synchronringe, mit deren Hilfe ein Losrad auf der Getriebewelle abbremsbar in den Drehmoment- übertragungsweg einkoppelbar ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungs-und Regelungs- vorrichtung mit der Stellvorrichtung einer Getriebebremse zur Abbremsung einer Eingangswelle eines Schaltgetriebes, vorzugsweise eines automatisierten Klauenkupplungsgetrie- bes, über eine entsprechende Steuerungsleitung verbunden ist. Diese Getriebebremse ist dann verfahrensgemäß unabhän- gig von ihren Synchronisationsaufgaben bei einem Gang- schaltvorgang periodisch oder kontinuierlich zur Abbremsung der Getriebeeingangswelle und damit zur Reduzierung der störenden Schwingungen betätigbar.

In einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Steuerungs-und Rege- lungsverfahrens ist vorgesehen, dass die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung mit einer Retardervorrichtung, also

mit einer verschleißlosen Dauerbremse zur Abbremsung der Antriebswellen der Fahrzeugantriebsräder über eine Steue- rungsleitung verbunden ist. Schließlich kann das Steue- rungs-und Regelungsverfahren gemäß der Erfindung auch mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, bei der die Steue- rungs-und Regelungsvorrichtung mit Stellgliedern an den Betriebsbremsen der angetriebenen Fahrzeugräder über Steue- rungsleitungen verbunden ist. Durch einen entsprechenden Bremseingriff durch den Retarder oder durch die Betriebs- bremsen an den angetriebenen Fahrzeugrädern kann zwar nicht das Entstehen der ungünstigen Drehschwingungen an der Kupp- lung vermieden werden, jedoch lässt sich durch eine solche Maßnahme die Dämpfung des Antriebsstranges periodisch oder für den Zeitraum des Auftretens des Kupplungsrupfens kon- stant erhöhen, so dass die Amplituden der störenden Schwin- gungen nicht unangenehm hoch sind.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung mit einer Drehzahlverstellvorrich- tung, also etwa mit dem Leistungsstellglied der Brennkraft- maschine über eine Steuerungsleitung verbunden ist. Durch die verfahrensgemäße Einflussnahme auf die Motordrehzahl lässt sich der gewünschte Erfolg ebenfalls erreichen.

Das erfindungsgemäße Steuerungs-und Regelungsverfah- ren sowie die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfah- rens lässt sich am besten mit Hilfe eines Ausführungsbei- spiels der Erfindung erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, in deren einzigen Figur in einer schematischen Darstellung der Antriebsstrang eines Kraft- fahrzeuges samt einer Vielzahl von Varianten der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist.

In diesem Antriebsstrang ist eine Brennkraftmaschine 1 über eine Anfahrkupplung 4 wie an sich bekannt mit einem Schaltgetriebe 8 antriebstechnisch verbindbar. Dazu weist die Kupplung 4 eine Eingangsseite 5 auf, die mit der Kur- belwelle 2 der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist, sowie eine Ausgangsseite, die mit der Eingangswelle 3 des Getrie- bes 8 in Verbindung steht. Die Ausgangswelle 16 dieses Ge- triebes 8 treibt über eine verschleißlose Dauerbremse 23, also beispielsweise über einen elektromagnetisch arbeiten- den Retarder, ein Differentialgetriebe 17 an, von dem zwei Antriebswellen 18 für Fahrzeugräder 19,20 abgehen.

An den Fahrzeugrädern 19, 20 sind Betriebsbremsen 21, 22 angeordnet, die als Trommel-oder Scheibenbremsen ausge- bildet sein können. Zudem ist eine Steuerungs-und Rege- lungsvorrichtung 24 dargestellt, die vorzugsweise einen Mikrocomputer umfasst und integraler Bestandteil eines Mo- tor-oder Getriebesteuerungsgerätes sein kann.

Schließlich zeigt diese Figur als letzte Fahrzeug- hauptkomponente einen Fahrzeugsitz 37, auf dem ein Fahr- zeuginsasse Schwingungen im Fahrzeug wahrnehmen kann. Der Fahrzeugsitz 37 ist in dieser vereinfachten Darstellung hinsichtlich der Übertragung der durch den Antriebsstrang erzeugten Schwingungen physikalisch über ein Feder- Dämpfungs-System an dem Fahrzeugboden befestigt, was hier durch eine Feder 38 und einen Dämpfungskolben 39 angedeutet wird.

Wie eingangs erläutert wurde, können in bestimmten Be- triebsphasen, wie beispielsweise während des Rangierbe- triebs des Fahrzeugs, in der Fahrzeugkupplung 4 entstehende Drehschwingungen über alle Hauptkomponenten des Antriebs-

stranges zu den Fahrzeugrädern 19,20 gelangen, wo diese Drehschwingungen in Längsschwingungen umgewandelt und über die Radaufhängung in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden. Diese Längsschwingungen werden von einem auf dem Fahrzeugsitz 37 befindlichen Fahrer als unangenehm empfun- den, so dass es der erfindungsgemäßen Maßnahmen bedarf, um diese Schwingungen zumindest auf ein erträgliches Maß zu reduzieren.

Dazu ist es zunächst einmal notwenig, dass die Dreh- schwingungen im Antriebsstrang oder die daraus resultieren- den Längsschwingungen der Karosserie von entsprechenden Sensoren festgestellt und der Steuerungs-und Regelungsvor- richtung mitgeteilt werden. Dazu sind in dieser Figur zwei alternative Sensortypen dargestellt, die einzeln oder ge- meinsam benutzt werden können. So ist an der Eingangssei- te 5 und an der Ausgangsseite 6 der Kupplung 4 jeweils ein Drehzahlsensor 34,36 angeordnet, mit deren Hilfe die das Kupplungsrupfen kennzeichnenden Drehschwingungen der Kupp- lung 4 feststellbar sind. Diese Drehzahlinformationen sind über Sensorleitungen 33,35 an die Steuerungs-und Rege- lungsvorrichtung 24 weiterleitbar. Die die störenden Dreh- schwingungen kennzeichnenden Drehzahlwerte lassen sich aber auch an allen anderen drehenden Teilen des Antriebsstrangs messtechnisch ermitteln.

Eine andere Möglichkeit zur Sensierung der störenden Schwingungen im Fahrzeug besteht darin, beispielsweise im Bereich des Fahrzeugsitzes 37 einen Sensor 41 zur Erfassung von Fahrzeuglängsschwingungen anzuordnen, der über eine gesonderte Sensorleitung 32 mit der genannten Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 24 verbunden ist.

Sofern die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 24 aufgrund der erwähnten Sensorinformationen festgestellt hat, dass die beispielsweise an der Kupplung 4 ermittelten Drehschwingungen und/oder die an der Fahrzeugkarosserie auftretenden Längsschwingungen einen vorbestimmten und in der Steuerungs-und Regelungsvorrichtung abgespeicherten Amplitudengrenzwert überschreiten, werden Gegenmaßnahmen getroffen, die im Kern alle dazu dienen, die Amplitude der störenden Schwingung (Fahrzeuglängsschwingung oder Dreh- schwingung im Antriebsstrang) so weit zu reduzieren, dass diese vorzugsweise unterhalb der Wahrnehmungsgrenze eines auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Fahrzeuginsassen abge- senkt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass wenigstens eine Vorrichtung am oder im Antriebsstrang des Fahrzeuges derart auf wenigstens ein Bauteil im Fahrzeugantriebs- strangs einwirkt, dass letzteres kontinuierlich oder perio- disch derart in seiner Drehbewegung abgebremst oder zu ei- ner Schwingung angeregt wird, so dass die Schwingungsampli- tude der störenden Schwingung reduziert wird.

Eine erste Variante zur Durchführung dieses Steue- rungs-und Regelungsverfahrens lässt sich dadurch technisch umsetzen, dass mittels einer Stellvorrichtung 7, hier eine Kolben-Zylinder-Anordnung, auf ein drehendes Bauteil der Kupplung 4 derart aktiv eingewirkt wird, dass die störende Drehschwingung der Kupplung 4 gedämpft wird. Dazu ist die Stellvorrichtung 7 in diesem Ausführungsbeispiel der Erfin- dung mit der Ausgangsseite 6 der Kupplung 4 verbunden. Die Wirkrichtung der Kolben-Zylinder-Anordnung 7 wird dabei vorzugsweise in oder entgegen der Drehrichtung des Kupp- lungsbauteils 6 gerichtet sein, wenngleich auch ein axiales Einwirken auf die Kupplung 4 sinnvoll sein kann. Die Betä- tigungssignale erhält die Kolben-Zylinder-Anordnung 7 über

die Steuerungsleitung 31 von der Steuerungs-und Regelungs- anordnung 24.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann eine Getriebebremse 11 dazu genutzt werden, die im Antriebs- strang vorhandenen und störenden Schwingungen abzubauen.

Eine solche Getriebebremse 11 ist in automatisierten Klau- enschaltgetrieben 8 in der Regel sowieso vorgesehen, um mit deren Hilfe bei Hochschaltvorgängen die Drehzahl der Ge- triebeeingangswelle 3 auf die Synchrondrehzahl des höheren Ganges abzubremsen. Diese Getriebebremse 11 kann aber unab- hängig von derartigen Schaltsynchronisationsaufgaben von der Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 24 auch dazu akti- viert oder deaktiviert werden, um die störenden Drehschwin- gungen des Kupplungsrupfens auf ein für den Fahrer erträg- liches Maß abzubauen. So kann diese Getriebebremse 11 bei- spielsweise immer dann kurzzeitig geschlossen werden, wenn die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 24 eine ansteigen- de Flanke der genannten Antriebsstrangdreh-oder Fahrzeug- längsschwingung feststellt. Auf diese Weise wird die Ampli- tude der störenden Schwingungen reduziert.

Der beschriebene Bremseffekt lässt sich bei voll syn- chronisierten Schaltgetrieben auch dadurch erreichen, dass Gangsynchronisationsmittel eines nicht geschalteten Ganges ebenfalls dann aktiviert werden, wenn die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 24 eine ansteigende Flanke der genann- ten Antriebsstrangdreh-oder Fahrzeuglängsschwingung fest- stellt. Auch auf diese Weise wird die Amplitude der stören- den Schwingungen gedämpft. In der hier erläuterten schema- tischen Zeichnung ist dazu im Schaltgetriebe 8 eine Syn- chronisationsvorrichtung 10 vorgesehen, bei der eine auf der Getriebeausgangswelle 16 drehfest aber axial ver-

schieblich angeordnete Schiebemuffe 13 mit einem Synchron- ring 14 zusammenwirkt, dessen schräge Synchronfläche bei einer Axialverschiebung auf der Getriebeausgangswelle 16 gegen die Synchronschräge 12 eines auf dieser Welle 16 an- geordneten Losrades 9 gedrückt wird. Die Schiebemuffe 13 wird dazu beim Auftreten von Kupplungsrupfen von einer Stellvorrichtung 15 (Kolben-Zylinder-Anordnung) auf der Getriebeausgangswelle 16 axial verschoben, wobei die Stell- vorrichtung 15 ihre Stellbefehle über eine Steuerungslei- tung 27 von der Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 24 erhält. Dabei wird das Losrad 9 zumindest zeitweise mit der Getriebeausgangswelle 16 drehfest verbunden, was bremsend und drehschwingungsdämpfend auf den nachgeordneten An- triebsstrang wirkt.

Zudem zeigt die Figur, dass auch eine verschleißlose Betriebsbremse (Retarder) 23, die antriebstechnisch hinter dem Getriebe 8 angeordnet ist, zur Drehschwingungsdämpfung durch Abbremsen einer Antriebsstrangwelle, wie beispiels- weise einer Kardanwelle, genutzt werden kann. Bei einem schnell reagierenden Retarder 23 kann dieser auch zur Er- zeugung einer Kompensationsschwingung genutzt werden,. bei der die Phasenlage der Kompensationsschwingung gegenüber der Phasenlage der störenden Drehschwingung im Antriebs- strang derart verschoben ist, dass die sich einander über- lagernden Schwingungen sich diese zumindest teilweise ge- genseitig auslöschen.

Der beschriebene Effekt lässt sich auch durch eine entsprechende. Aktivierung der Betriebsbremsen 21,22 der angetriebenen Fahrzeugräder 19,20 erreichen, die ebenfalls nach den vorgenannten Steuerungsregeln erfolgt. Besonders vorteilhaft bei dieser technischen Lösung ist, dass auch

hierbei keine zusätzlichen Stellglieder an den Betriebs- bremsen 21,22 benötigt werden, sondern vorhanden elektro- hydraulischen Bremsstellvorrichtungen über Steuerungslei- tungen 29,30 von der Steuerungs-und Regelungsvorrich- tung 24 ansteuerbar sind.

Außerdem kann auch die Brennkraftmaschine 1 hinsicht- lich ihrer Motordrehzahl so von der Steuerungs-und Rege- lungsvorrichtung 24 über eine Steuerungsleitung 25 gesteu- ert und geregelt werden, dass eine Motordrehzahlschwingung mit gleicher Frequenz aufgebaut wird, wenn die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 24 eine ansteigende Flanke der genannten Antriebsstrangdreh-oder Fahrzeuglängsschwingung feststellt. Durch die dann unterschiedlichen Drehzahldiffe- renzen an der Kupplung und der daraus folgenden Reibwertän- derungen wird die Rupfschwingung gedämpft.

Nachteilig ist bei dieser Methode jedoch, dass im zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl ein Sägezahnmuster enthalten ist, das aber von einem Fahrzeuginsassen als we- sentlich weniger nachteilig empfunden wird als die be- schriebenen Rupfschwingungen.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 24 über geeignete Mittel zur Feststel- lung eines Rangierbetriebes des Kraftfahrzeuges verfügt. In einem solchen Betriebsfall wird die Rangierdrehzahl der Brennkraftmaschine durch die Steuerungs-und Regelungsvor- richtung 24 beim Auftreten von Kupplungsrupfen angehoben.

Dies kann schrittweise durch entsprechende Signale über die Steuerungsleitung 25 beispielsweise an das Leistungsstell- glied der Brennkraftmaschine 1 erfolgen. Vorteilhaft ist diese brennkraftmaschinenbezogene Dämpfung der Rupfschwin-

gung auch deshalb, weil hierzu keine zusätzliche Aktuatorik notwendig ist.

Schließlich soll der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen werden, dass auch bei einem in der Figur nicht dargestellten Antriebsstrang mit einem Doppelkupplungsge- triebe eine Dämpfung der Kupplungsrupfschwingungen dadurch erreichbar ist, dass mittels des Kupplungsaktuators der zweiten Getriebekupplung diese mit der Frequenz der stören- den Schwingung aber mit dem schon erwähnten Phasenversatz kurzzeitig periodisch wenigstens teilweise schließbar ist, um über die so ausgelöste Bremswirkung die Amplitude der störenden Schwingung zu reduzieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemä- ße Vorrichtung zu Durchführung des genannten Verfahrens können einzelne oder aber auch mehrere der unterschiedli- chen Verfahrens-und Vorrichtungsausgestaltungen umfassen.

Neben den dargestellten Sensoren sind auch andere Drehzahlsensoren im Antriebsstrang anwendbar, deren Signale durch eine entsprechende Umrechnung in einer elektronischen Einheit die erforderlichen Informationen ergeben.

Bezugszeichen 1 Brennkraftmaschine 2 Kurbelwelle 3 Getriebeeingangswelle 4 Kupplung 5 Eingangsseite der Kupplung 6 Ausgangsseite der Kupplung 7 Stellvorrichtung, Kolben-Zylinder-Anordnung 8 Getriebe 9 Zahnrad 10 Synchronisiervorrichtung 11 Getriebebremse 12 Synchronisierschräge 13 Schiebemuffe 14 Synchronring 15 Stellvorrichtung, Kolben-Zylinder-Anordnung 16 Getriebeausgangswelle 17 Differentialgetriebe 18 Antriebswellen der angetriebenen Fahrzeugräder 19 Fahrzeugrad 20 Fahrzeugrad 21 Betriebsbremse 22 Betriebsbremse 23 Retarder, Dauerbremse 24 Steuerungs-und Regelungsvorrichtung 25 Steuerungsleitung 26 Steuerungsleitung 27 Steuerungsleitung 28 Steuerungsleitung 29 Steuerungsleitung 30 Steuerungsleitung

31 Steuerungsleitung 32 Sensorleitung 33 Sensorleitung 34 Drehzahlsensor 35 Sensorleitung 36 Drehzahlsensor 37 Fahrzeugsitz 38 Feder 39 Dämpfer 40 Fahrzeugboden 41 Schwingungssensor