DE10057054A1

DE10057054A1 - Verfahren zum Erkennen von Schwingungen

Info

Publication number: DE10057054A1
Application number: DE10057054A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuschel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: JP2001215150A; JP4518449B2; US6626031B2; US20010002549A1; FR2801968A1; DE10057054B4; FR2801968B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Schwingungen einer variablen Größe, insbesondere von Drehzahlschwingungen der Getriebeeingangsdrehzahl eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Schwingungen einer variablen Größe, insbesondere von Drehzahlschwingungen der Getriebeein gangsdrehzahl eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Ke gelscheibenumschlingungsgetriebes.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe aufweist.

Eine Brennkraftmaschine 2 ist über eine Kupplung 4 mit der Eingangswelle 6 eines insgesamt mit 8 bezeichneten Kegelscheibenumschlingungsgetriebes verbunden, dessen Abtriebswelle 10 über ein Differential 12 mit den angetrie benen Rädern 14 des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Kegelscheibenum schlingungsgetriebe 8 weist zwei Kegelscheibenpaare auf, die von einem Um schlingungsmittel 16 umschlungen sind. Durch gegensinnige Abstandsverän derung zwischen den Kegelscheiben jeweils eines Kegelscheibenpaares läßt sich die Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes verändern.

Zur Steuerung des Antriebsstrangs ist ein Steuergerät 18 vorgesehen, dessen Eingänge 20 mit einem Fahrpedal 22 und nicht dargestellten Sensoren, bei spielsweise einem Sensor zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschi ne, einem Sensor zur Erfassung der Last, unter der die Brennkraftmaschine läuft, einem Sensor zur Erfassung der Drehzahl der Antriebswelle 6, der Dreh zahl der Abtriebswelle 10 usw. verbunden sind. Ausgänge des Steuergerätes sind mit einem Laststellglied 24, der Kupplung 4 und Stellern für die Überset zung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 8 verbunden.

Aufbau und Funktion der einzelnen Baugruppen sowie deren Zusammenwir kung sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert.

Ein Problem, das sich in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen häufig stellt, sind Drehschwingungen, beispielsweise Drehzahlschwingungen der Antriebs welle 6 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 8, die unterschiedlichste dynamische Gründe haben können. Diese Drehzahlschwingungen können den Fahrkomfort beeinträchtigen und treten häufig in einem Bereich zwischen 0,5 und 5 Hz auf. Ein Problem liegt in der sicheren Erkennung solcher Drehzahl schwingungen, da häufig nicht erkennbar ist, ob eine Drehzahlveränderung auf einer Laständerung, einer gesteuerten und/oder geregelten Änderung der Ge triebeübersetzung, des Kupplungsschlupfes und so weiter beruht. Wenn Dreh zahlschwingungen als unbeabsichtigte Schwingungen erkannt werden, können im Steuergerät 18 abgelegte Algorithmen zur Dämpfung der Schwingung akti viert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem solche Drehzahlschwingungen sicher erkannt werden können.

Eine Lösung der vorgenannten Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Hauptanspruch geschaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, eine Schwingung dadurch zu erkennen, daß ein Gradient der möglicherweise in Schwingung befindlichen Größe oder zumindest einer mit dieser Größe zusammenhängenden Größe ermittelt wird und aus dem Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum des Gradienten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls daraus geschlossen wird, ob eine Schwingung vorliegt oder nicht. Überraschenderwei se ist dadurch eine sichere Schwingungserkennung möglich, die dann einen entsprechenden Eingriff in Regelalgorithmen erlaubt.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbil dungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Erkennung von Schwingun gen weitgehend jeder schwingungsfähigen Größe, seien es mechanische, lineare oder Drehschwingungen, Schwingungen elektrischer Parameter usw. Besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung zum Erkennen von Drehzahl schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere der Getriebeeingangsdrehzahl eines im Antriebsstrang enthaltenen Kegelschei benumschlingungsgetriebes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Meßkurven beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

In der beigefügten Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 Meßkurven zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Er findung, und

Fig. 2 einen bereits beschriebenen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

In Fig. 1 ist links auf der Ordinate die Drehzahl in 10³ Umdrehungen/Minute und auf der zweiten Achse das Motormoment angegeben und rechts der Dreh zahlgradient in Umdrehungen/Minute/Sekunde und der Gradient von n_i, die Abszisse gibt die Zeit in Sekunden an.

Die mit n_s bezeichnete Kurve gibt beispielsweise eine Soll-Kurve der Drehzahl n_s der Antriebswelle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bei einem Anfahrvorgang an. Die Kurve n_i gibt den sich tatsächlich einstellenden Ist- Verlauf der Drehzahl n_i der Antriebswelle an. Deutlich sichtbar ist, wie diese Drehzahl schwingt. Die Kurve gradn_i gibt den zeitlichen Gradienten der Ist- Drehzahl n_i der Antriebswelle an.

Erfindungsgemäß wird innerhalb eines Zeitfensters von im dargestellten Bei spiel 2 sek. (3-5) das Maximum MAX und das Minimum MIN der Kurve gradn_i gebildet. Wenn die Differenz zwischen Maximum und Minimum einen vorbe stimmten Wert übersteigt, ist das ein sicheres Zeichen für das Vorliegen einer Schwingung. Im dargestellten Beispiel wird als Schwingung gewertet, wenn die Differenz aus MAX und MIN größer ist als 1500 U/min/sek.

Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, machen sich leichte Drehschwingun gen in erheblichen Unterschieden zwischen dem Maximum und dem Minimum der zeitlichen Ableitung der Drehzahl bemerkbar, so daß deren Erfassung in nerhalb eines Zeitfensters, das größer ist als die erwartete Schwingungsdauer, zu einer sicheren Schwingungserkennung führt.

Das anhand der Fig. 1 beschriebenen Verfahren kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise können anstelle der Getriebeeingangs drehzahl andere Größen erfaßt werden, wie Motordrehzahl (bei geschlossener Kupplung), Getriebeübersetzung, Drehzahl der Abtriebswelle oder (mit Ein schränkungen) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, d. h. die Raddrehzahl. Diese Größen können zeitlich differenziert werden, woraufhin deren Gradien ten, wie anhand der Fig. 1 geschildert, zur Schwingungserkennung herangezo gen werden.

Statt die Differenz aus Maximum und Minimum des Drehzahlgradienten aus zuwerten, kann auch eine relative Bewertung vorgenommen werden, indem die Differenz aus dem jeweiligen Ist-Gradienten und dem Soll-Gradienten gebildet wird und der Unterschied aus der maximalen Differenz und der minimalen Dif ferenz innerhalb des Zeitfensters als Kriterium für das Vorhandensein einer Schwingung herangezogen wird.

Um Getriebedrehzahlschwankungen nur auf vom Getriebe selbst hervorgeru fene Schwingungen zurückzuführen und fahrerseitige Einflüsse (z. B. Ruckel schwingungen durch Lastwerksreaktionen) oder straßenseitige Einflüsse (z. B. plötzliche Glätte) auszuschließen, wird die Schwingungserkennung in Abhän gigkeit vom Vorliegen vorbestimmter Bedingungen unterdrückt. Solche Bedin gungen sind beispielsweise:

- der Soll-Gradient der Getriebedrehzahl liegt über einem Schwellwert (bei spielsweise bei einer Tiptronikschaltung).
- Der Gradient des Motormoments ist größer als eine Schwelle (z. B. Last wechsel).
- Der Gradient der Fahrpedalstellung ist größer als eine vorbestimmte Schwelle (z. B. Lastwechsel).

Wenn eine oder mehrere der vorgenannten Bedingungen nicht mehr vorliegen, wird mit einer gewissen Verzögerung, beispielsweise 300 msec. bis 1000 msec., die Schwingungserkennung wieder aktiviert.

Die Schwingungserkennung kann derart durchgeführt werden, daß die einzel nen Zeitfenster Δt der Fig. 1 seriell aneinander gereiht werden; sie kann auch derart durchgeführt werden, daß die einzelnen Zeitfenster in gegenseitiger Überlappung loslaufen, wodurch die Sensibilität der Erkennung verbessert wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Schwingungserkennungsverfahren ist es möglich, Regelparameter des Getriebeparameters derart zu verändern, daß Schwin gungen im Ansatz erkannt oder ganz vermieden werden können, wodurch der Fahrkomfort steigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise durch in das Steuer gerät 18 in an sich bekannter Weise integrierte Hard- und Software mit ent sprechenden Speichern durchgeführt, die von einem in dem Steuergerät 18 enthaltenen Mikroprozessor gesteuert werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Tech nik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, be hält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu ver stehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elemen ten oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Erkennen von Schwingungen einer variablen Größe, ins besondere von Drehzahlschwingungen der Getriebeeingangsdrehzahl ei nes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Kegelschei benumschlingungsgetriebes, bei welchem Verfahren während wenigstens eines vorbestimmten Zeitintervalls ein den Gradienten der variablen Grö ße enthaltender Wert ermittelt wird, das Maximum und das Minimum des ermittelten Wertes bestimmt wird, die Differenz zwischen Maximum und Minimum gebildet wird und als Schwingung gewertet wird, wenn die Diffe renz einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.

2. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, bei welchem Verfahren der ermittelte Wert der Gradient der variablen Größe selbst ist.

3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, bei welchem Verfahren der ermittelte Wert die Differenz aus dem Ist-Gradienten und einem Soll- Gradienten der variablen Größe ist.

4. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwingungserkennung bei Vorliegen vorbestimmter, eine Veränderung der variablen Größe beeinflussender Bedingungen unterdrückt wird.

5. Verfahren zum Erkennen von Drehzahlschwingungen der Getriebeein gangsdrehzahl eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Kegelscheibenumschlingungsgetriebes insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem Verfahren der Gradient der Getriebeein gangsdrehzahl ermittelt wird.

6. Verfahren zum Erkennen von Drehzahlschwingungen der Getriebeein gangsdrehzahl eines im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Kegelscheibenumschlingungsgetriebes insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem Verfahren der Gradient einer der folgen den Größen ermittelt wird: Motordrehzahl, Übersetzung des Getriebes, Abtriebsdrehzahl des Getriebes, Geschwindigkeit des Getriebes.

7. Verfahren insbesondere nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem Verfahren zu Schwingungserkennung bei Vorliegen einer oder mehrerer der folgen den Bedingungen unterdrückt wird: Soll-Gradient der Getriebedrehzahl größer als ein vorbestimmter Schwellwert; Motormoment-Gradient größer als ein vorbestimmter Schwellwert; Fahrpedalstellungs-Gradient größer als ein vorbestimmter Schwellwert.