DE102018112167A1 - Method for the correct determination of a friction energy generated in a clutch during a drive of a vehicle with a manual transmission - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie während einer Anfahrt eines Fahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe, wobei eine Reibleistung während eines Schlupfes der Kupplung (3) bestimmt wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine Reibenergie ohne vorhandene Sensorik bestimmt werden kann, wird während der Anfahrt des Fahrzeuges aus der während des Schlupfes aufgebrachten Reibleistung eine Reibenergie ermittelt, bei welcher ein Energieanteil eines Motors (2) und ein Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) separat berechnet werden, die nach einer Synchronisation der Kupplung (3) miteinander verrechnet werden.

Figure DE102018112167A1_0000
The invention relates to a method for determining a frictional energy generated in a clutch during a drive of a vehicle with a manual transmission, wherein a friction during a slippage of the clutch (3) is determined. In a method in which a friction energy can be determined without existing sensors, a friction energy is determined during the approach of the vehicle from the applied friction during slip, in which an energy component of a motor (2) and an energy portion of the manual transmission (4) separately are calculated, which are offset after a synchronization of the clutch (3) with each other.
Figure DE102018112167A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrekten Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie während einer Anfahrt eines Fahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe, wobei eine Reibleistung während eines Schlupfes der Kupplung bestimmt wird.The invention relates to a method for the correct determination of a friction energy generated in a clutch during a drive of a vehicle with a manual transmission, wherein a friction during a slippage of the clutch is determined.

Aus der DE 10 2005 061 080 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Schädigung einer Kupplung mit wenigstens zwei durch Reibeingriff Drehmoment-übertragenden Bauteilen bekannt, bei welchem in Abhängigkeit der durch Schlupf zwischen den Drehmoment übertragenen Bauteilen in die Reibfläche der Bauteile eingetragenen Reibleistung und Errechnung eines Einzelschädigungswertes in Abhängigkeit von der Reibleistung und der Zeit, auf eine Kupplungseinzelschädigung geschlossen wird, wenn der Einzelschädigungswert einen vorbestimmten Wert übersteigt.From the DE 10 2005 061 080 A1 is a method for detecting a damage of a clutch with at least two by frictionally engaging torque-transmitting components known, in which depending on the transmitted by slip between the torque components in the friction surface of the components registered friction and calculation of a single damage value as a function of the friction loss and the Time is closed on a single clutch damage when the individual damage value exceeds a predetermined value.

Insbesondere bei Handschaltgetrieben, die keinen Gangsensor und keinen Getriebedrehzahlsensor aufweisen, ist es schwierig, die Reibenergie zu bestimmen.In particular, in manual transmissions that have no gear sensor and no transmission speed sensor, it is difficult to determine the friction energy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur korrekten Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie anzugeben, bei welchem die Reibenergie während der Anfahrt eines Fahrzeuges ohne Kenntnis eines eingelegten Ganges bestimmt wird.The invention has for its object to provide a method for the correct determination of a resulting in a clutch friction energy, in which the friction energy is determined during the approach of a vehicle without knowledge of an engaged gear.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass während der Anfahrt des Fahrzeuges aus der während des Schlupfes aufgebrachten Reibleistung eine Reibenergie ermittelt wird, bei welcher ein Energieanteil eines Motors und ein Energieanteil des Handschaltgetriebes separat berechnet werden, die nach einer Synchronisation der Kupplung miteinander verrechnet werden. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass die Reibleistung während des Schlupfes aus dem Produkt des Kupplungsmomentes und einer Drehzahldifferenz der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle während des Schlupfes ermittelt wird. Da im Fahrzeug Raddrehzahlsensoren und Motordrehzahlsensoren vorhanden sind, kann aus diesen Größen zuverlässig die Reibenergie bestimmt werden, ohne dass zusätzlich ein Getriebedrehzahlsensor und/oder ein Gangsensor notwendig sind.According to the invention the object is achieved in that during the approach of the vehicle from the friction applied during the slip friction energy is determined in which an energy component of an engine and an energy component of the manual transmission are calculated separately, which are offset after synchronization of the clutch with each other. In this case, the fact is used that the friction during slippage of the product of the clutch torque and a speed difference of the motor shaft and the transmission input shaft during slippage is determined. Since wheel speed sensors and engine speed sensors are present in the vehicle, the friction energy can be reliably determined from these variables without additionally requiring a transmission speed sensor and / or a gear sensor.

Vorteilhafterweise wird nach der Synchronisation der Kupplung eine Übersetzung des Handschaltgetriebes bestimmt, mit welcher der Energieanteil des Handschaltgetriebes korrigiert wird, wobei anschließend zur Ermittlung der Reibenergie der korrigierte Energieanteil des Handschaltgetriebes vom Energieanteil des Motors abgezogen wird. Durch diese Korrektur lässt sich einfach auf eine korrekte Reibenergie während des Anfahrens des Fahrzeuges schließen.Advantageously, after the synchronization of the clutch, a ratio of the manual transmission is determined, with which the energy content of the manual transmission is corrected, wherein then deducted to determine the friction energy of the corrected energy component of the manual transmission from the energy share of the engine. This correction makes it easy to conclude on a correct friction energy during the start of the vehicle.

In einer Ausgestaltung wird die Gangübersetzung aus einem konstanten Verhältnis einer Motordrehzahl und einer Raddrehzahl des Fahrzeuges bestimmt.In one embodiment, the gear ratio is determined from a constant ratio of an engine speed and a wheel speed of the vehicle.

In einer Variante werden zur Bestimmung des Energieanteils des Motors ein Kupplungsmoment und eine Motordrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert. Damit wird die Gesamtenergie, die in die Kupplung eingetragen wird, über den Anfahrzeitraum ermittelt.In one variant, a clutch torque and an engine speed over the entire starting period are integrated to determine the energy content of the engine. This determines the total energy that is entered into the clutch over the startup period.

In einer Weiterbildung werden zur Bestimmung des Energieanteils des Handschaltgetriebes das Kupplungsmoment und die Raddrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert. Auch hier wird die Energie, die seitens des Handschaltgetriebes in die Kupplung eingetragen wird, zuverlässig bestimmt.In a development, the clutch torque and the wheel speed over the entire starting period are integrated to determine the energy content of the manual transmission. Again, the energy that is registered by the manual transmission in the clutch, reliably determined.

In einer Ausführungsform wird als Übersetzung des Handschaltgetriebes eine aus einer Gang- und einer Achsübersetzung bestimmte Gesamtübersetzung eines Fahrzeugtriebstranges verwendet. Durch die Verwendung dieser Gesamtübersetzung wird eine besonders zuverlässige Ermittlung der Anfahrreibenergie des Fahrzeugs gewährleistet.In one embodiment, as a translation of the manual transmission, a total gear ratio of a vehicle drive train determined from a gear ratio and an axle ratio is used. By using this total ratio, a particularly reliable determination of the starting driving energy of the vehicle is ensured.

In einer Ausführungsform wird ein Warnsignal ausgegeben, wenn die ermittelte Reibenergie einen Schwellwert überschreitet. Durch Überschreitung des Schwellwertes wird ein Verschleiß der Kupplung angezeigt, woraus Maßnahmen zum Auswechseln der Reibbeläge realisiert werden können.In one embodiment, a warning signal is issued when the determined friction energy exceeds a threshold. Exceeding the threshold value indicates wear of the coupling, which means that measures can be taken to replace the friction linings.

In einer weiteren Variante wird bei Überschreitung des Schwellwertes eine Fehlerinformation abgespeichert und das Warnsignal wird nach Auftreten einer vorgegebenen Anzahl von Fehlerinformationen ausgegeben. Damit wird sichergestellt, dass auch tatsächlich ein Verschleiß an der Kupplung vorliegt und nicht ein zufällig hervorgerufenes Fehlerereignis zum fehlerhaften Anzeigen des Kupplungsverschleißes führt.In a further variant, if the threshold value is exceeded, an error information item is stored and the warning signal is output after the occurrence of a predetermined number of error information items. This ensures that there is actually wear on the clutch and not a randomly caused fault event leads to incorrect indication of clutch wear.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained with reference to the figure shown in the drawing.

Es zeigt:

  • 1 eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeuges.
It shows:
  • 1 a schematic diagram of a drive train of a vehicle.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Fahrzeuges. Der Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und eine Kupplung 3 zur Übertragung eines durch den Verbrennungsmotor 2 bereitgestellten Drehmoments. Die Kupplung 3 ist dabei mit einem Getriebe 4 verbunden, über welches das von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf eine Abtriebswelle 5 und somit auf Antriebsräder 6 des Fahrzeuges übertragen werden. Die Kupplung 3 ist dabei mittels einer Kupplungssteuerung 7 steuerbar. Die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 2 wird mittels eines Drehzahlsensors 8 gemessen, welcher einer Kurbelwelle 9 gegenüberliegt, die den Verbrennungsmotor 2 mit der Kupplung 3 verbindet. Raddrehzahlsensoren 10 ermitteln die durch das übertragene Antriebsmoment ausgeführten Radumdrehungen. Beide Drehzahlsensoren 8, 10 sind dabei mit der Kupplungssteuerung 9 verbunden. 1 shows a schematic diagram of a drive train 1 of a vehicle. The powertrain 1 includes an internal combustion engine 2 and a clutch 3 for transmission of one by the internal combustion engine 2 provided torque. The coupling 3 is with a gearbox 4 connected via which the of the internal combustion engine 2 generated torque on an output shaft 5 and thus on drive wheels 6 be transferred to the vehicle. The coupling 3 is by means of a clutch control 7 controllable. The engine speed of the internal combustion engine 2 is by means of a speed sensor 8th measured, which is a crankshaft 9 opposite, which is the internal combustion engine 2 with the clutch 3 combines. wheel speed sensors 10 determine the wheel revolutions performed by the transmitted drive torque. Both speed sensors 8th . 10 are with the clutch control 9 connected.

Da bei dem beschriebenen Antriebsstrang 1 keinerlei Gang- und Getriebedrehzahlsensoren vorhanden sind, soll eine Reibenergie EReib, die während eines Anfahrvorganges des Fahrzeuges in die Kupplung 3 eingetragen wird, berechnet werden. Die Reibleistung PReib, die während eines Schlupfes der Kupplung 3 beim Anfahren des Fahrzeuges entsteht, wird dabei aus einem Kupplungsmoment und einem entstehenden Schlupf berechnet: P Reib = M Kupp * Δ ω Schlupf

Figure DE102018112167A1_0001
As in the described powertrain 1 no gear and speed sensors are provided, a friction energy E friction , during a start-up of the vehicle in the clutch 3 is entered. The friction P friction , during a slip of the clutch 3 arises when starting the vehicle, it is calculated from a clutch torque and an emerging slip: P friction = M Kupp * Δ ω slippage
Figure DE102018112167A1_0001

Die Drehzahldifferenz ΔωSchlupf stellt dabei die Differenz der Motordrehzahl, die von dem Drehzahlsensor 9 gemessen wurde und einer nicht messbaren Drehzahl einer Getriebeeingangswelle dar. P Reib = M Kupp * ( ω Motor ω Getriebe )

Figure DE102018112167A1_0002
The speed difference Δω slip thereby represents the difference in the engine speed, that of the speed sensor 9 was measured and a non-measurable speed of a transmission input shaft. P friction = M Kupp * ( ω engine - ω transmission )
Figure DE102018112167A1_0002

Diese Reibleistung wird über den gesamten Anfahrprozess des Fahrzeuges in einem Zeitraum von t1 bis tEnd dissipiert. Daraus ergibt sich folgende Reibenergie: E Reib = t 1 t e n d M K u p p ( ω M o t o r ω G e t r i e b e )

Figure DE102018112167A1_0003
This friction power is dissipated over the entire starting process of the vehicle in a period from t 1 to t End . This results in the following friction energy: e friction = t 1 t e n d M K u p p * ( ω M O t O r - ω G e t r i e b e )
Figure DE102018112167A1_0003

Die Reibenergie wird somit aus zwei Termen, einem Energieanteil des Motors EMot und einem Energieanteil des Handschaltgetriebes EGet berechnet: E Mot = t 1 t e n d M K u p p ω M o t o r

Figure DE102018112167A1_0004
E Get = t 1 t e n d M K u p p ω G e t r i e b e
Figure DE102018112167A1_0005
The friction energy is thus calculated from two terms, an energy component of the engine E Mot and an energy component of the manual transmission E Get : e Mot = t 1 t e n d M K u p p * ω M O t O r
Figure DE102018112167A1_0004
e Get = t 1 t e n d M K u p p * ω G e t r i e b e
Figure DE102018112167A1_0005

Da aber kein Getriebedrehzahlsensor vorhanden ist, muss der Energieanteil des Handschaltgetriebes durch die Raddrehzahl ωRad ersetzt werden. Dabei muss eine Gesamtübersetzung iGang des Antriebsstranges 1, welche sowohl eine Gangübersetzung als auch eine Achsübersetzung aufweist, hinzugezogen werden. E Get = t 1 t e n d M K u p p ω R a d i G a n g

Figure DE102018112167A1_0006
But since no transmission speed sensor is present, the energy content of the manual transmission must be replaced by the wheel speed ω wheel . It must have a total ratio i gear of the drive train 1 , which has both a gear ratio and an axle ratio, are consulted. e Get = t 1 t e n d M K u p p * ω R a d * i G a n G
Figure DE102018112167A1_0006

Während des Anfahrens des Fahrzeuges wird eine Reibenergie des Handschaltgetriebes EGet (Anfahrt) in Abhängigkeit der Raddrehzahl ωRad, die durch den Raddrehzahlsensor 10 bestimmt wird, ermittelt. Unabhängig davon wird die Reibenergie des Motors EMot, wie sie gemäß Gleichung (4) dargestellt ist, berechnet. E Get ( Anfahrt ) = t 1 t e n d M K u p p ω R a d

Figure DE102018112167A1_0007
During startup of the vehicle, a frictional energy of the manual transmission E Get (approach) in response to the wheel speed ω wheel , by the wheel speed sensor 10 is determined determined. Regardless, the friction energy of the engine E Mot is calculated as shown in equation (4). e Get ( approach ) = t 1 t e n d M K u p p * ω R a d
Figure DE102018112167A1_0007

Nach der Synchronisation von Drehzahl der Getriebeeingangswelle und Drehzahl der Motorwelle stellt sich die konstante Gesamtübersetzung iGang des Antriebsstranges 1 als festes Verhältnis zwischen Motordrehzahl ωMotor und Raddrehzahl ωRad ein. Diese wird nun mit Gleichung (6) verrechnet.After the synchronization of the rotational speed of the transmission input shaft and the rotational speed of the motor shaft, the constant overall transmission i ratio of the drive train is established 1 as a fixed ratio between engine speed ω engine and wheel speed ω wheel . This is now calculated with equation (6).

Der nach der Synchronisation berechnete Energieanteil des Handschaltgetriebes EGet wird vom Energieanteil des Motors EMot subtrahiert, woraus sich die korrekte Anfahrenergie EReib des Fahrzeuges ergibt, welche in die Kupplung 3 während des Anfahrvorganges eingetragen wurde E Reib = t 1 t e n d M K u p p ω M o t o r M K u p p ω R a d i G a n g

Figure DE102018112167A1_0008
The calculated after synchronization energy share of the manual transmission E Get is subtracted from the energy component of the engine E Mot , resulting in the correct starting energy E friction of the vehicle results in the clutch 3 was entered during the startup process e friction = t 1 t e n d M K u p p * ω M O t O r - M K u p p * ω R a d * i G a n G
Figure DE102018112167A1_0008

Die so berechnete Reibenergie EReib kann als Input für verschiedene weitere Fahrzeugauslegungen genutzt werden. Somit kann sie einmal in thermischen Berechnungen berücksichtigt werden, welche zur Bestimmung eines Verschleißes der Kupplung genutzt werden. Bei Feststellung eines Verschleißes kann ein Warnsignal an das Fahrzeug und/oder den Fahrer ausgegeben werden. Dabei kann insbesondere eine Fehlerinformation in einem Fehlerspeicher des Fahrzeuges abgelegt werden. Tritt eine solche Fehlerinformation mehrfach auf, so kann nach Auslesen in einer Werkstatt darauf geschlossen werden, dass die Kupplung verschließen ist und nachgerüstet werden muss.The friction energy E friction thus calculated can be used as input for various other vehicle designs. Thus, it can be considered once in thermal calculations, which are used to determine a wear of the clutch. Upon detection of wear, a warning signal may be issued to the vehicle and / or the driver. In particular, an error information can be stored in a fault memory of the vehicle. If such an error information occurs several times, it can be concluded after reading in a workshop that the coupling is closed and must be retrofitted.

Des Weiteren kann neben dem Kupplungsverschleiß auch eine Kupplungsüberlastung ermittelt werden, was bei dem nächsten Anfahrvorgang berücksichtigt wird, indem beispielsweise ein Motormoment in einer vorgegebenen Größe unterbunden wird.Furthermore, in addition to the clutch wear and a clutch overload be determined, which is taken into account in the next start-up, for example, by an engine torque in a predetermined size is suppressed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsstrangpowertrain
22
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
33
Kupplungclutch
44
Handschaltgetriebemanual transmission
55
Abtriebswelleoutput shaft
66
Antriebsraddrive wheel
77
Kupplungssteuerungclutch control
88th
MotordrehzahlsensorEngine speed sensor
99
Kurbelwellecrankshaft
1010
Raddrehzahlsensorwheel speed sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005061080 A1 [0002]DE 102005061080 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zur Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie während einer Anfahrt eines Fahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe, wobei eine Reibleistung während eines Schlupfes der Kupplung (3) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anfahrt des Fahrzeuges aus der während des Schlupfes aufgebrachten Reibleistung eine Reibenergie ermittelt wird, bei welcher ein Energieanteil eines Motors (2) und ein Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) separat berechnet werden, die nach einer Synchronisation der Kupplung (3) miteinander verrechnet werden.Method for determining a friction energy generated in a clutch during a drive of a vehicle with a manual transmission, wherein a friction during slippage of the clutch (3) is determined, characterized in that during the approach of the vehicle from the friction applied during the slip friction energy is determined, in which an energy component of a motor (2) and an energy component of the manual transmission (4) are calculated separately, which are offset after a synchronization of the clutch (3) with each other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Synchronisation eine Übersetzung des Handschaltgetriebes (4) bestimmt wird, mit welcher der Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) korrigiert wird, wobei anschließend zur Ermittlung der Reibenergie der korrigierte Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) vom Energieanteil des Motors (2) abgezogen wird.Method according to Claim 1 , characterized in that after the synchronization, a ratio of the manual transmission (4) is determined, with which the energy component of the manual transmission (4) is corrected, wherein then for determining the friction energy of the corrected energy component of the manual transmission (4) from the energy proportion of the motor (2 ) is deducted. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung aus einem konstanten Verhältnis aus einer Motordrehzahl und einer Raddrehzahl des Fahrzeuges bestimmt wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the translation of a constant ratio of an engine speed and a wheel speed of the vehicle is determined. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Energieanteils des Motors (2) ein Kupplungsmoment und die Motordrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert werden.Method according to Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that for determining the energy content of the engine (2) a clutch torque and the engine speed are integrated over the entire starting period. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Energieanteils des Handschaltgetriebes (4) das Kupplungsmoment und die Raddrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that for determining the energy content of the manual transmission (4), the clutch torque and the wheel speed are integrated over the entire starting period. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersetzung des Handschaltgetriebes (4) eine aus einer Gang- und einer Achsübersetzung bestimmte Gesamtübersetzung eines Fahrzeugtriebstranges (1) verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that as a translation of the manual transmission (4) a certain of a gear ratio and a final gear ratio of a vehicle drive train (1) is used. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Warnsignal ausgegeben wird, wenn die ermittelte Reibenergie einen Schwellschwert überschreitet.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a warning signal is output if the determined friction energy exceeds a threshold value. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung des Schwellwertes eine Fehlerinformation abgespeichert wird und das Warnsignal nach Auftreten einer vorgegebenen Anzahl von Fehlerinformationen ausgegeben wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an error information is stored when the threshold value is exceeded and the warning signal is output after occurrence of a predetermined number of error information.
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