DE102009028567A1

DE102009028567A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102009028567A1
Application number: DE200910028567
Authority: DE
Inventors: Manfred Müller; Daniel Nachbaur
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2011-03-03
Also published as: AT508633A3; AT508633A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebgsstrangs, der ein Antriebsaggregat, ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe und eine Anfahrkupplung umfasst, wobei eine Funktion der Anfahrkupplung auf Basis gemessener und/oder errechneter, antriebsseitiger und abtriebsseitiger Drehzahlen der Anfahrkupplung überwacht wird. Erfindungsgemäß wird dann, wenn die Anfahrkupplung ausgelöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, die Funktion der Anfahrkupplung auf Basis der gemessenen und/oder errechneten, antriebsseitigen und abtriebsseitigen Drehzahlen der Anfahrkupplung überwacht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe, wobei das Getriebe des Antriebsstrangs zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltet ist. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb des Antriebsstrangs bereit. Das Getriebe umfasst hydraulisch und/oder elektrohydraulisch betätigte Schaltelemente, die zur Ausführung eines Gangwechsels geschlossen bzw. zugeschaltet oder geöffnet bzw. weggeschaltet wenden. Weiterhin umfasst ein Antriebsstrang mindestens eine ebenfalls hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigte Anfahrkupplung, die zwischen die Schaltelemente des Getriebes und das Antriebsaggregat geschaltet ist.
Zum Schutz des Getriebes vor Beschädigungen, zur Erhöhung der Betriebssicherheit des Antriebsstrangs sowie zur Vermeidung von Fehlbedienungen ist es wünschenswert, insbesondere das Verhalten bzw. den Betrieb der Anfahrkupplung während des Betriebs des Antriebsstrangs zu überwachen. So ist es aus der DE 103 16 454 A1 bereits bekannt; eine Kupplung eines Getriebes eines Fahrzeugs bei einer aktivierten Kriechfunktion dadurch zu überwachen, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwerts von zumindest einer Motorgröße und/oder Getriebegröße ein Warnsignal ausgebeben wird und/oder die Übertragungseigenschaften der Kupplung angepasst werden. Als Getriebegröße kann dabei die Schlupfdrehzahl an der Kupplung bei aktivierter Kriechfunktion verwendet werden, wobei dann, wenn für ein bestimmtes Zeitintervall ein vorgegebener Grenzwert der Schlupfdrehzahl überschritten wird, eine Fahrerwarnung aktiviert wird.
Nach der DE 103 16 454 A1 erfolgt die Kupplungsüberwachung demnach bei aktivierter Kriechfunktion, also dann, wenn von einer vollständig geschlossenen Anfahrkupplung ausgegangen wird. Damit ist nur eine eigeschränkte Überwachung der Anfahrkupplung möglich.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dann, wenn die Anfahrkupplung auslöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, die Funktion der Anfahrkupplung auf Basis der gemessenen und/oder errechneten, antriebseitigen und abtriebsseitigen Drehzahlen der Anfahrkupplung überwacht.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, dann, wenn die Anfahrkupplung ausgelöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, wenn also der Antriebsstrang im sogenannten Inchen betrieben wird, die Funktion der Anfahrkupplung zu überwachen, und zwar auf Basis von gemessenen und/oder errechneten, antriebsseitigen und abtriebsseitigen Drehzahlen der Anfahrkupplung. Hierdurch ist es möglich, beim sogenannten Inches, also dann, wenn ausgelöst durch einen Fahrer oder eine Steuerungseinrichtung die Anfahrkupplung schleift, eine Überbelastung derselben zu vermeiden. Weiterhin kann ein unerwartetes Anfahren des Antriebsstrangs bei durchrutschender Anfahrkupplung im Stillstand des Kraftfahrzeugs vermieden werden. Hierdurch erhöht sich die Fahrsicherheit.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs und kann vorzugsweise bei dem in 1 schematisiert gezeigten Antriebsstrang eines Traktors bzw. Schleppers zum Einsatz kommen, der ein Antriebsaggregat 1 und ein zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 2 geschaltetes Getriebe 3 umfasst, welches als Lastschaltgetriebe ausgeführt ist.
Das Getriebe 3 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Lastschaltgruppe 4, eine Kriechganggruppe 5 sowie eine Synchrongruppe 6, wobei zwischen die Kriechganggruppe 5 und die Synchrongruppe 6 eine Anfahrkupplung 7 geschaltet ist, die auch als Hauptkupplung bezeichnet wird. Die Lastschaltgruppe 4 und die Kriechganggruppe 5 sind optionale Baugruppen des Getriebes 3. Die Anfahrkupplung 7 ist von einem Fahrer vorzugsweise über ein Kupplungspedal betätigbar. Bei der Anfahrkupplung 7 kann es sich jedoch auch um eine automatische oder automatisiert betätigte Kupplung handeln.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun Details eines Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs, mithilfe dessen die Anfahrkupplung 7 überwacht werden kann.
Erfindungsgemäß erfolgt dann, wenn die Anfahrkupplung 7 ausgelöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers, zum Beispiel ausgelöst durch eine Kupplungspedalbetätigung, und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung, insbesondere einer Getriebesteuerungseinrichtung, schleift, eine Überwachung der Funktion der Anfahrkupplung 7, und zwar auf Basis von gemessenen und/oder errechneten, antriebsseitigen und abtriebsseitigen Drehzahlen der Anfahrkupplung 7.
So ist es im Ausführungsbeispiel der 1 möglich, dass ein erster Drehzahlsensor dem abtriebsseitigen Ausgang der Lastschaltgruppe 4 und ein zweiter Drehzahlsensor dem antriebsseitigen Eingang der Synchrongruppe 6 zugeordnet ist. Unter Kenntnis der Übersetzung der Kriechganggruppe 5 kann dann im Ausführungsbeispiel der 1 aus dem Messwert des Drehzahlsensors, welcher dem Ausgang der Lastschaltgruppe 4 zugeordnet ist, die antriebsseitige Drehzahl der Anfahrkupplung 7 errechnet werden. Die abtriebsseitige Drehzahl der Anfahrkupplung 7 entspricht dann dem Messwert des Drehzahlsensors, der dem Eingang der Synchrongruppe 6 zugeordnet ist. Aus diesen Drehzahlen kann beim Inchen, also dann, wenn die Anfahrkupplung ausgelöst durch eine Pedalbetätigung des Fahrers und/oder ausgelöst durch die Ansteuerung der Steuerungseinrichtung schleift, das Schleifen bzw. Rutschen der Anfahrkupplung 7 überwacht werden, um so einen Getriebeschutz zu implementieren, die Fahrsicherheit zu erhöhen und Fehlbedienungen zu vermeiden.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass dann, wenn die Anfahrkupplung 7 ausgelöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, zunächst eine für jeden Schleifvorgang der Anfahrkupplung 7 zulässige, erste Schleifzeit vorgegeben wird. Dieser initiale Startwert für die Schleifzeit ist für jeden Schleifvorgang identisch und demnach unabhängig von einer Differenzdrehzahl an der Anfahrkupplung 7 sowie unabhängig von einem Kupplungsdruck an der Anfahrkupplung 7 bzw. von einem von der Anfahrkupplung 7 übertragbaren Drehmoment. Weiterhin wird eine für jeden Schleifvorgang individuelle, zweite Schleifzeit ermittelt, nämlich abhängig von der Differenzdrehzahl an der Anfahrkupplung 7 und/oder abhängig vom Kupplungsdruck an der Anfahrkupplung 7 bzw. abhängig von dem von der Anfahrkupplung 7 übertragbaren Drehmoment.
Die für jeden Schleifvorgang identische, erste Schleifzeit sowie die für jeden Schleifvorgang individuelle, zweite Schleifzeit bestimmen zusammen eine zulässige Gesamtschleifzeit der Anfahrkupplung 7 für einen Schleifvorgang, wobei erfindungsgemäß die Gesamtschleifzeit der Anfahrkupplung 7 in Abhängigkeit der Summe aus der ersten Schleifzeit und der zweiten Schleifzeit überwacht wird, vorzugsweise derart, dass dann, wenn die Gesamtschleifzeit der Anfahrkupplung erreicht bzw. überschritten wird, eine Fehlermeldung generiert und/oder ein weiteres Schleifen der Anfahrkupplung 7 unterbunden wird. Ein weiteres Schleifen der Anfahrkupplung 7 kann zum Beispiel dadurch unterbunden werden, dass das Getriebe 3 in Neutral überführt wird.
Die zweite, für jeden Schleifvorgang individuelle Schleifzeit kann zum Beispiel unter Verwendung der nachfolgenden Tabelle ermittelt werden:

0–200 1/min 200–400 1/min 400–1000 1/min > 1000 1/min

< 2 bar 10 sec 8 sec 4 sec 2 sec

2–6 bar 6 sec 4 sec 2 sec 1 sec

> 6 bar 4 sec 3 sec 2 sec 1 sec
Die obige Tabelle zeigt, dass sowohl die an der Anfahrkupplung 7 anliegende Differenzdrehzahl als auch der an der Anfahrkupplung 7 herrschende Kupplungsdruck in mehrere Bereiche untergliedert wird, wobei abhängig davon, in welchem Bereich die Differenzdrehzahl und der Kupplungsdruck liegt, die zweite Schleifzeit ermittelt wird. Mit zunehmender Differenzdrehzahl und mit zunehmendem Kupplungsdruck nimmt die zulässige zweite Schleifzeit ab.
So beträgt die zweite Schleifzeit bei einer Differenzdrehzahl zwischen 200–400 1/min und bei einem Kupplungsdruck zwischen 2–6 bar gemäß der obigen exemplarische Tabelle 4 Sekunden.
Nach einer zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Überwachung der Anfahrkupplung 7 dann, wenn dieselbe ausgelöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuereinrichtung schleift und damit im Inchen betrieben wird, derart, dass die Reibleistung bzw. Reibarbeit der Anfahrkupplung 7 für jeden Schleifvorgang ermittelt wird.
Für jeden Schleifvorgang der Anfahrkupplung 7 wird dabei die Reibleistung bzw. Reibarbeit der Anfahrkupplung 7 abhängig von der an der Anfahrkupplung 7 anliegenden Differenzdrehzahl, abhängig von der an der Anfahrkupplung 7 anliegenden Kupplungsdruck bzw. vom übertragbaren Drehmoment sowie abhängig von Bauart bedingten Parametern der Anfahrkupplung ermittelt. Auf diese Art und Weise kann die in jedem Schleifvorgang in die Kupplung 7 eingetragene Reibarbeit bzw. die von derselben erbrachte Reibleistung ermittelt und überwacht werden.
Dann, wenn die Reibleistung bzw. Reibarbeit eines Schleifvorgangs einen Grenzwert erreicht bzw. überschreitet, wird eine Fehlermeldung generiert und/oder ein weiteres Schleifen der Anfahrkupplung 7 unterbunden.
Der für jeden Schleifvorgang zulässige Grenzwert der Reibleistung bzw. Reibarbeit wird abhängig von der Reibleistung bzw. Reibarbeit mindestens eines vorhergehenden Schleifvorgangs und der dazwischen verstrichenen Abkühlzeit für die Anfahrkupplung 7 ermittelt.
Folgt im Anschluss an einen Schleifvorgang der Anfahrkupplung 7 eine ausreichend lange Abkühlphase der Anfahrkupplung 7, zum Beispiel bei vollständig geschlossener Anfahrkupplung 7 oder vollständig geöffneter Anfahrkupplung 7, so kann für einen nachfolgenden Schleifvorgang wieder ein hoher Grenzwert für die Reibleistung bzw. Reibarbeit verwendet werden.
Folgt hingegen im Anschluss an einen Schleifvorgang nur eine kurze Abkühlphase der Anfahrkupplung 7, so steht für den nachfolgenden Schleifvorgang nur ein verringerter Grenzwert der Reibleistung bzw. Reibarbeit zur Verfügung, um so eine Beschädigung der Anfahrkupplung 7 sicher und zuverlässig zu vermeiden.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die erfindungsgemäße Funktionsüberwachung der Anfahrkupplung 7 bei einem Rutschen bzw. Schleifen derselben sowohl dann, wenn das Rutschen bzw. Schleifen der Anfahrkupplung 7 durch eine Pedalbetätigung des Fahrers oder durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung ausgelöst wird.
Sowohl bei der oben beschriebenen, ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als auch bei der oben beschriebenen, zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Generierung der Fehlermeldung sowie das Unterbinden eines weiteren Schleifens der Anfahrkupplung 7 bei Erreichen bzw. Überschreiten desselben Grenzwerts erfolgen.
Alternativ ist es auch möglich, für das Erzeugen der Fehlermeldung und das Unterbinden des weiteren Schleifens der Anfahrkupplung 7 unterschiedliche Grenzwerte zu verwenden, wobei bei Überschreiten eines ersten, niedrigeren Grenzwerts vorzugsweise zunächst eine Fehlermeldung generiert wird und bei Überschreiten eines zweiten, höheren Grenzwerts ein weiteres Schleifen der Anfahrkupplung unterbunden wird.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Überwachen der Anfahrkupplung 7 beim sogenannten Inchen derselben kann die Anfahrkupplung 7 auch bei vollständig geschlossener Anfahrkupplung 7 während der Fahrt sowie während des Stillstands des Antriebsstrangs überwacht werden.
Dann, wenn bei vollständig geschlossener Anfahrkupplung 7 während der Fahrt eine an der Anfahrkupplung 7 detektierte Differenzdrehzahl für eine vorgegebene Zeit einen Grenzwert überschreitet, so kann wiederum eine Fehlermeldung generiert werden. Diese Fehlermeldung wird vorzugsweise erst dann gelöscht, wenn die Zündung des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet wird.
Dann, wenn bei vollständig geschlossener Anfahrkupplung 7 im Stillstand des Antriebsstrangs eine an der Anfahrkupplung 7 detektierte Differenzdrehzahl für eine definierte Zeit einen zulässigen Grenzwert überschreitet, kann ebenfalls eine Warnmeldung bzw. eine Fehlermeldung generiert werden. Andererseits ist es auch möglich, das Getriebe 3 in eine Neutralposition dauerhaft zu überführen. Auch hier kann vorgesehen sein, dass erst mit Ausschalten der Zündung die obigen Maßnahmen aufgehoben werden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Abtrieb
3: Getriebe
4: Lastschaltgruppe
5: Kriechganggruppe
6: Synchrongruppe
7: Anfahrkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10316454 A1 [0003, 0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein Antriebsaggregat, ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe und eine Anfahrkupplung umfasst, wobei eine Funktion der Anfahrkupplung auf Basis gemessener und/oder errechneter, antriebseitiger und abtriebsseitiger Drehzahlen der Anfahrkupplung überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Anfahrkupplung auslöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, die Funktion der Anfahrkupplung auf Basis der gemessenen und/oder errechneten, antriebseitigen und abtriebsseitigen Drehzahlen der Anfahrkupplung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Anfahrkupplung auslöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, zunächst eine für jeden Schleifvorgang zulässige, erste Schleifzeit vorgegeben wird, dass weiterhin eine für jeden Schleifvorgang individuelle, zweite Schleifzeit ermittelt wird, und dass die Gesamtschleifzeit der Anfahrkupplung in Abhängigkeit der Summe aus erster Schleifzeit und zweiter Schleifzeit überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für jeden Schleifvorgang zulässige, erste Schleifzeit unabhängig von der Differenzdrehzahl an der Anfahrkupplung und unabhängig vom Kupplungsdruck bzw. vom übertragbaren Drehmoment vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für jeden Schleifvorgang zulässige, zweite Schleifzeit abhängig von der Differenzdrehzahl an der Anfahrkupplung und/oder abhängig vom Kupplungsdruck bzw. vom übertragbaren Drehmoment bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Gesamtschleifzeit der Anfahrkupplung die Summe aus erster Schleifzeit und zweiter Schleifzeit erreicht bzw. überschreitet, eine Fehlermeldung generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Gesamtschleifzeit der Anfahrkupplung die Summe aus erster Schleifzeit und zweiter Schleifzeit erreicht bzw. überschreitet, ein weiteres Schleifen der Anfahrkupplung unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Anfahrkupplung auslöst durch eine Pedalbetätigung eines Fahrers und/oder ausgelöst durch eine Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung schleift, die Reibleistung bzw. Reibarbeit der Anfahrkupplung ermittelt wird, wobei für jeden Schleifvorgang der Anfahrkupplung die Reibleistung bzw. Reibarbeit der Anfahrkupplung abhängig von der Differenzdrehzahl an der Anfahrkupplung, abhängig vom Kupplungsdruck bzw. vom übertragbaren Drehmoment und abhängig von bauartbedingten Parametern der Anfahrkupplung ermittelt wird, und wobei die Reibleistung bzw. Reibarbeit jedes Schleifvorgangs überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Reibleistung bzw. Reibarbeit eines Schleifvorgangs einen Grenzwert erreicht bzw. überschreitet, eine Fehlermeldung generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Reibleistung bzw. Reibarbeit eines Schleifvorgangs einen Grenzwert erreicht bzw. überschreitet, ein weiteres Schleifen der Anfahrkupplung unterbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der für einen jeden Schleifvorgang zulässige Grenzwert der Reibleistung bzw. Reibarbeit abhängig von der Reibleistung bzw. Reibarbeit mindestens eines vorhergehenden Schleifvorgangs und der dazwischen verstrichenen Abkühlzeit der Anfahrkupplung ermittelt wird.