DE19758517B4

DE19758517B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Betätigung einer im Antriebsstrang eines Fahrzeuges zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe angeordneten Kupplung und/oder des Getriebes

Info

Publication number: DE19758517B4
Application number: DE19758517A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Salecker; Martin Zimmermann
Original assignee: LuK GS Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: NO970288L; GB9701763D0; FR2744072B1; KR970059544A; FR2744072A1; GB2309498A; GB2309498B; JPH09207599A; DE19702449A1; JP4001655B2; NO970288D0; US6006149A; ITMI970158A1; IT1290208B1; KR100500722B1; BR9700791A

Abstract

Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer im Antriebsstrang eines Fahrzeuges zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe angeordneten Kupplung und/oder des Getriebes mit einer Steuereinheit, die in Signalverbindung mit Sensoren und anderen Elektronikeinheiten des Fahrzeugs steht und mit einem von der Steuereinheit ansteuerbaren Aktor zum Betätigen der Kupplung, wobei die Steuereinheit zeitabhängig zumindest eine Temperatur der Kupplung und/oder des Getriebes bestimmt und in einem Datenspeicher abspeichert, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abschalten der Zündung des Fahrzeuges die Steuereinheit aktiv bleibt und nach einem Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten eines vorgebbaren Temperaturgrenzwertes (T_ref) die Steuereinheit sich selbsttätig deaktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9
Wenn bei solchen Vorrichtungen die Steuereinheit aktiviert bleibt, wenn die Zündung des Fahrzeuges eingeschaltet ist, so kann die automatisierte Betätigung eines Aggregats jederzeit durchgeführt werden.
Bei einer derartigen Vorrichtung, wie sie aus der EP 0 225 140 B1 bekannt ist, erfolgt ein Abschalten der Steuereinheit im wesentlichen unmittelbar nach einem Abschalten der Zündung oder kurzzeitig später um die Kupplung sicher schließen zu können und um Daten abspeichern zu können. Dieser Zeitbereich liegt im Zeitbereich um eine Sekunde, so daß beispielsweise Langzeiteffekte des Drehmomentübertragungssystems nicht weiter verfolgt werden können. Ein solcher Langzeiteffekt ist beispielsweise das thermische Verhalten des Drehmomentübertragungssystems, welches nach einem Abstellen des Fahrzeuges erst langfristig relaxiert, das heißt die Temperatur des Drehmomentübertragungssystems ändert sich nach dem Abstellen des Fahrzeuges und nach dem Abschalten der Zündung noch eine geraume Zeit. Werden beispielsweise diese Daten der Temperatur des Drehmomentübertragungssystems nicht mittels eines relativ kostenintensiven und mit einem Ausfallrisiko behafteten Sensors gemessen, so ist die Berechnung der Temperatur des Drehmomentübertragungssystems geboten. Die Berechnung und Abspeicherung von Daten, wie beispielsweise der Temperatur erfolgt nur, wenn die Steuereinheit aktiv ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche eine erhöhte Betriebssicherheit und Funktionalität aufweist und gleichzeitig einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, sowie ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den auf sie rückbezogenen Ansprüchen zu entnehmen.
Mit oben genannter Vorrichtung wird es möglich, Sensoren einzusparen, indem Größen, statt mittels eines Sensors zu messen, von der Steuereinheit berechnet oder bestimmt werden.
Dies wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, daß nach einem Abschalten der Zündung des Fahrzeuges die Steuereinheit in Abhängigkeit von zumindest der Temperatur wie beispielsweise Betriebsparameter, aktiv bleibt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges,
3 eine schematische Darstellung,
4 eine schematische Darstellung,
5 bis 8 Blockschaltbilder,
9 ein Diagramm und
10 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Antriebsaggregat 2, wie Verbrennungsmotor oder Hybridantriebsanordnung mit Elektromotor, mit einer Kupplung 3 und einem Getriebe 4, wobei dem Getriebe eine Antriebsachse 5 nachgeordnet ist, welche mittels eines Differentiales 6 zwei Antriebswellen 7a und 7b antreibt, welche wiederum die angetriebenen Räder 8a und 8b antreiben. Die Kupplung 3 ist als Reibungskupplung mit Schwungrad 9, Druckplatte 10, Kupplungsscheibe 11, Ausrücklager 12 und Ausrückgabel 13 dargestellt, wobei die Ausrückgabel mittels eines Aktors 15 mit einem Geberzylinder 16 einer Druckmittelleitung, wie Hydraulikleitung 17, und einem Nehmerzylinder 18 beaufschlagt wird. Der Aktor ist als druckmittelbetätigter Aktor dargestellt, welcher einen Elektromotor 19 aufweist, welcher über ein Getriebe den Geberzylinderkolben 20 betätigt, so daß über die Druckmittelleitung 17 und den Nehmerzylinder 18 die Kupplung ein- und ausgerückt werden kann. Weiterhin umfaßt der Aktor 15 die Elektronik zur Betätigung und Ansteuerung des Aktors, das heißt die Leistungselektronik als auch die Steuerelektronik. Der Aktor ist mit einer Schnüffelbohrung 21 versehen, welche zu einem Reservoir 22 für das Druckmittel verbunden ist.
Das Fahrzeug 1 mit dem Getriebe 4 weist einen Gangschalthebel 30 auf, an welchem ein Gangerkennungssensor 31 und ein Schaltabsichtssensor 32 angeordnet ist, welcher eine Schaltabsicht des Fahrers anhand der Bewegung des Schalthebels, bzw. anhand der beaufschlagten Kraft, detektiert. Weiterhin ist das Fahrzeug mit einem Drehzahlsensor 33 ausgestattet, welches die Drehzahl der Getriebeabtriebswelle respektive die Raddrehzahlen detektiert. Weiterhin ist ein Drosselklappensensor 34 angeordnet, welcher die Drosselklappenstellung detektiert und ein Drehzahlsensor 35, welcher die Motordrehzahl detektiert.
Der Gangerkennungssensor detektiert die Position von getriebeinternen Schaltelementen oder den im Getriebe eingelegten Gang, so daß mittels des Signales zumindest der eingelegte Gang von der Steuereinheit registriert wird. Weiterhin kann bei einem analogen Sensor die Bewegung der getriebeinternen Schaltelemente detektiert werden, so daß eine frühzeitige Erkennung des nächsten eingelegten Ganges durchgeführt werden kann.
Der Aktor 15 wird von einer Batterie 40 gespeist, wobei der Aktor dauerhaft einen Stromanschluß aufweist. Weiterhin verfügt die Vorrichtung über einen in der Regel mehrstufigen Zündschalter 41, welcher in der Regel mittels des Zündschlüssels betätigt wird, wobei dadurch über die Leitung 42 der Anlasser des Verbrennungsmotors 2 eingeschaltet wird. Über die Leitung 43 wird ein Signal an die Elektronikeinheit des Aktors 15 weitergeleitet, wonach bei Einschalten der Zündung der Aktor aktiviert wird.
2 zeigt schematisch ein Fahrzeug 101 mit einer Antriebsmaschine, wie Motor oder Brennkraftmaschine 102. Weiterhin ist im Antriebsstrang des Fahrzeuges eine Kupplung 103 und ein Getriebe 104 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 103 zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über die Kupplung an das Getriebe und vom Getriebe abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 105 und einer nachgeordnete Achse 106 übertragen wird.
Die Kupplung 103 ist als Reibungskupplung oder Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende, einen Verschleiß ausgleichende Kupplung sein kann.
Das Getriebe 104 ist als Handschaltgetriebe, wie Stufengetriebe, dargestellt. Entsprechend kann aber auch ein Automatgetriebe oder ein automatisiertes Schaltgetriebe verwendet werden. Das Getriebe kann ein Getriebe mit Zugkraftunterbrechung sein. Ebenso kann das Getriebe ohne Zugkraftunterbrechung ausgebildet sein. Die Kupplung- kann automatisiert betätigbar sein. Das Automatgetriebe kann auch mit einer abtriebsseitig angeordneten Kupplung oder Reibungskupplung ausgestaltet sein. Die Kupplung kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung und/oder Wendesatzkupplung und/oder Sicherheitskupplung mit gezielt ansteuerbarem übertragbarem Moment ausgestaltet sein.
Die Kupplung 103 weist eine Antriebsseite 107 und eine Abtriebsseite 108 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebs- 107 auf die Abtriebsseite 108 übertragen wird.
Herrscht zwischen der Antriebsseite 107 und der Abtriebsseite 108 eine Drehzahldifferenz, d. h. ein Schlupf, so wird in Abhängigkeit des anstehenden Momentes oder des übertragbaren Momentes und der Schlupfdrehzahl ein Energieeintrag in Form von in Reibungswärme umgewandelter Energie in die Kupplung verursacht. In diesem Falle wird die kinetische Energie der Rotation in Reibungsenergie umgesetzt und es resultiert eine Temperaturerhöhung zumindest in einem Bereich der Reibflächen, die zu einer Temperaturerhöhung und möglicherweise zu einer Überhitzung der Reibflächen und möglicherweise zu einer Zerstörung der Reibflächen bzw. der Kupplung führen kann.
Die Reibungswärme, die im Bereich der Reibflächen entsteht, fließt über Teile der Kupplung ab. Im Falle einer auf einem Schwungrad befestigten Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe, die axial zwischen Schwungrad und Druckplatte angeordnet ist, teilt sich die entstehende Reibungswärme auf zwei Pfade des Wärmeabflusses auf. Zum einen fließt die Wärme von den Reibflächen zu dem Schwungrad und zum anderen zu der Druckplatte der Kupplung. Ein Abtransport der Wärme durch Konvektion ist im Moment der Entstehung der Wärme durch Schlupf als gering anzusehen, da zwischen die Reibflächen quasi keine Luftströmung gelangt.
Der Anteil der Wärmemenge, der zu der Druckplatte fließt, kann als Bruchteil der gesamten Wärmemenge angegeben werden, wobei die restliche Wärmemenge in erster Näherung über das Schwungrad abfließt. Als Anteil der Wärmemenge, der über die Druckplatte fließt, kann ein Wert von 50% der entstehenden Wärmemenge angenommen werden. Vorzugsweise kann auch ein Wert im Bereich 25% bis 75% zur Anwendung kommen.
Die Bestimmung bzw. Berechnung der entstandenen bzw. entstehenden Reibenergie wird beispielsweise durch Integration des Betrages der Drehzahldifferenz zwischen Antriebsseite 107 und Abtriebsseite 108 der Kupplung multipliziert mit dem übertragenen Kupplungsmoment als Funktion der Zeit durchgeführt.
Eine weitere Möglichkeit kann dadurch ausgestaltet sein, daß mittels Meßwerten und Kennlinien bzw. Kennfeldern eine abfallende Reibungsenergie bestimmt wird.
Die Ansteuerung der Kupplung 103 erfolgt von einem Steuergerät 113, welches den Aktor und die Steuerelektronik umfassen kann. Die Steuereinheit 113 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors 112 enthalten. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, daß das System als einziger Bauraum den Bauraum für den Aktor mit Elektronik benötigt. Der Aktor besteht aus einem Antriebsmotor 112, wie Elektromotor, wobei der Elektromotor 112 über ein Getriebe, wie Schneckengetriebe oder Stirnradgetriebe, über eine Stößelstange auf einen Geberzylinder 111 wirkt. Die Bewegung des Stößels bzw. des Geberzylinderkolbens wird mit einem Kupplungswegsensor 114 detektiert. Der Geberzylinder 111 ist über eine Druckmittelleitung, wie Hydraulikleitung 109, mit dem Nehmerzylinder 110 verbunden. Der Nehmerzylinder 110 ist mit einem Ausrückmittel 120 verbunden. Über die Bewegung des Ausgangsteiles des Nehmerzylinders wird das Ausrückmittel 120 angesteuert, um das von der Kupplung 103 übertragbare Drehmoment anzusteuern.
Der Aktor zur Ansteuerung der Kupplung kann druckmittelbetätigbar sein, d. h. es kann mittels Hydraulikgeber- und -nehmerzylinder ausgerüstet sein. Ebenso kann es pneumatisch betätigt werden, wobei eine elektromotorische Ansteuerung des Geberzylinders elektronisch angesteuert werden kann.
Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, daß die Anpressung der Reibbeläge zwischen dem Schwungrad und der Druckplatte gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 120, wie Ausückgabel oder Zentralausrücker, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte bzw. der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition entspricht der ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormoment liegen. Somit können die regulär anstehenden Motormomente übertragen werden, aber Drehmomentungleichförmigkeiten in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen werden gedämpft und/oder isoliert.
Zur Steuerung der Reibungskupplung werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise das gesamte System überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen und Meßwerte liefern, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten bestehen kann.
Die 2 zeigt, daß ein Drosselklappensensor 115, ein Motordrehzahlsensor 116 sowie ein Tachosensor 117 Verwendung finden und Meßwerte bzw. Informationen an das Steuergerät weiterleiten. Weiterhin ist am Bedienungshebel, wie Schalthebel 118 des Handschaltgetriebes, zumindest ein Sensor 119, 119a angeordnet, der die Schaltabsicht und/oder die Gangerkennung detektiert und an das Steuergerät weiterleitet. Der Sensor 119a ist am Getriebe angelehnt und detektiert die aktuelle Gangposition.
Das Steuergerät steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und gibt dem Motor des Steuergerätes, wie Elektromotor 12, zur Kupplungsbetätigung eine Stellgröße in Abhängigkeit der Meßwerte und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signale der angeschlossenen Sensorik vor. Hierzu ist in dem Steuergerät ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert.
Das Steuergerät beinhaltet oder steht weiterhin mit einer Drehmomentbestimmungseinheit, einer Gangpositionsbestimmungseinheit, einer Schlupfbestimmungseinheit und einer Betriebszustandsbestimmungseinheit in Signalverbindung.
Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 119 und 119a den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren 119, 119a an dem Schalthebel 118 und an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstangen, angelenkt und detektieren jeweils die Lage und/oder Geschwindigkeit dieser Bauteile. Die Elektronik bestimmt mittels dieser Signale der Sensoren und beispielsweise abgespeicherten Grenzwerten, welcher Gang eingelegt ist.
Die Drehmomentbestimmungseinheit ermittelt beispielsweise aus den zur Verfügung stehenden Daten das aktuelle Motormoment. Als Meßgrößen steht beispielsweise die Motordrehzahl, Lasthebelposition (Kraftstoffzufuhrbemessungsglied), Einspritzzeit, Drosselklappenstellung etc. Aus zumindest einer dieser Größen kann mittels Kennfeldern oder Kennlinien das aktuelle Motormoment bestimmt werden. Ebenso kann das Motormoment aber auch über einen Datenbus von der Motorelektronik erhaltbar sein.
Die Schlupfbestimmungseinheit berechnet oder bestimmt den Schlupf in der Kupplung in Abhängigkeit der eingehenden Signale. Die Motordrehzahl km kann entweder direkt über einen Sensor ermittelt werden. Die Getriebeeingangsdrehzahl n_g kann direkt gemessen oder über die bestimmten Raddrehzahlen und die vorhandene Getriebeübersetzung, sowie die Übersetzung im Antriebsstrang, berechnet werden. Der Schlupf ist sodann die Differenz zwischen Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl.
Die Betriebszustandsbestimmungseinheit bestimmt aus sämtlichen anliegenden Signalen oder Informationen bezüglich des Fahrzeuges, des Motors oder des Getriebes, ob beispielsweise ein Anfahrvorgang vorliegt, oder das Fahrzeug steht, fährt oder ob z. B. eine Parksperrenfunktion vorliegt.
Dabei werden Betriebsparameter mit in Kennfeldern oder Kennlinien vorgegebenen Referenzdaten verglichen und bewertet. Ein Anfahrvorgang gilt aber vorliegend, wenn der Lasthebel als betätigt erkannt wird, die Gangposition nicht den Neutralgang erkennt und die Getriebeeingangsdrehzahl kleiner als Leerlaufdrehzahl ist.
Ein Fahrzustand gilt zum Beispiel als vorliegend, wenn nach einem Anfahrvorgang der Schlupf kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Bei einem bestimmten anliegenden Antriebsmoment, das aus den Systemeingangsgrößen berechnet wird, wird dem Stellglied eine Einstellposition zugeordnet bzw. berechnet und dem Elektromotor eine Stellgröße zugeordnet und/oder berechnet, welche dieser ansteuert. Die Wirkverbindung zwischen dem Geberzylinder und dem Nehmerzylinder 9 führt dazu, daß eine Bewegung des Geberzylinderkolbens zu einer Übertragung der Bewegung auf das Stellmittel 120 führt und die Kupplung entsprechend der Stellgrößenvorgabe angesteuert wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann dadurch vorteilhaft ausgebildet sein, daß die Ansteuerung der Kupplung über eine mechanische Betätigungsvorrichtung auf die Kupplung einwirkt und diese die Kupplung zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position bewegen kann und die Kupplung in jede Position einstellen kann, um die Funktion der gezielten Drehmomentübertragung zu gewährleisten. Bei einem mechanischen Betätigungssystem kann es sich um ein von einem Stellmotor angetriebenes und positionierbares Gestänge handeln, das mit einer Ausrückgabel verbunden sein kann und eine Bewegung beispielsweise einer Ausrückgabel steuert. Die Ausrückgabel ist mit einem Ausrücklager der Kupplung 103 verbunden und die Kupplung kann durch die gezielte Bewegung des Ausrücklagers gezielt ein und/oder ausgerückt werden.
Als Kupplung kann ebenso eine Anfahrkupplung eines automatischen Getriebes, wie z. B. eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes gezielt angesteuert werden. Weiterhin kann eine Kupplung antriebsseitig und/oder abtriebsseitig in bezug auf ein Getriebe angeordnet sein, wobei die Kupplung eine Anfahrkupplung, eine Wendesatzkupplung und/oder eine Sicherheitskupplung sein kann.
Fährt man mit dem Fahrzeug in einem zu hohen Gang an, so kommt es zu Schlupf in der Kupplung, welcher eine zu lange Zeitdauer anhalten kann und dabei einen zu hohen Energiebetrag in Form von Reibungsenergie an die Kupplung abgibt. Dadurch entsteht eine Temperaturerhöhung, welche die Kupplung schädigen kann.
Der Fall eines zu hohen Schlupfes in der Kupplung, wie Reibungskupplung, führt bei einem anliegenden Drehmoment zu einem Energieeintrag in die Reibbeläge, und dadurch zu einem deutlich erhöhten Beitrag an erzeugter Reibungswärme. Die Steuereinrichtung kann über die Sensorik einen erhöhten Schlupf bestimmen und/oder berechnen und/oder feststellen und das Steuerverfahren bestimmt und/oder berechnet und/oder mißt die energetische Belastung der Kupplung und leitet Maßnahmen ein und/oder führt Maßnahmen durch, die eine zu starke Beeinträchtigung und/oder Zerstörung der Kupplung verhindern sollen.
Die 3 zeigt schematisch ein Diagramm, welches darstellen soll, wie die anfallende Wärmeverteilung in einem Modell zur Berechnung der Kupplungstemperatur behandelt wird.
Der Pfeil 200 entspricht der anfallenden Wärmemenge, welche aufgrund von Schlupf in der Kupplung berechnet, wobei schon ein Anteilsfaktor berücksichtigt wurde, welche zum Tragen kommt, da nur die anfallende Wärmemenge, die in den Bereich der Druckplatte einfließt, in diesem Modell berücksichtigt wird. Die Wärmemenge, die durch das Schwungrad fließt bzw. von dem Schwungrad aufgenommen wird, spielt in dieser Betrachtung keine Rolle. Die Wärmemenge 200 ist vorzugsweise die Hälfte der gesamten erzeugten Reibungswärme. Das Quadrat 201 repräsentiert die Druckplatte der Kupplung und der Pfeil 202 den innerhalb der Druckplatte gespeicherten Anteil der Reibungsenergie. Der Pfeil 203 repräsentiert den Anteil an abfließender Wärme, welcher beispielsweise durch Wärmeleitung oder Konvektion abgeführt wird.
Die Summe der Wärmemengen 202 und 203 entspricht somit der Wärmemenge 200. Die 3 zeigt ein Modell zur Berechnung der Temperatur einer Kupplung, wie einer Druckplatte, wobei die Druckplatte als Einmassenmodell berücksichtigt wird und die Masse bzw. die Wärmekapazität der Druckplatte durch den Quader 201 repräsentiert wird. Die Temperaturerhöhung ergibt sich somit aus der Wärmekapazität des Elementes 201 und der Differenz zwischen der eingehenden und der abfließenden Wärmemenge.
Die 4 zeigt ein Zweimassenmodell 210, bei welchem die in die Kupplung oder die Druckplatte einfließende Wärmemenge mit 211 bezeichnet ist und die von der Kupplung oder Druckplatte abfließende Wärmemenge 212 bzw. 213 durch zwei Pfeile gekennzeichnet ist. Dies bedeutet, daß die abfließende Wärmemenge über zwei Kanäle des Wärmeabflusses kanalisiert werden kann, wobei der eine Kanal 212 beispielsweise durch Wärmeleitung und der andere Kanal 213 beispielsweise durch Konvektion realisiert sein kann.
Die Druckplatte bzw. die Kupplung 214 ist schematisch durch die unterbrochene Linie dargestellt, wobei diese durch zwei Massen 215 und 216 dargestellt bzw. in zwei Massen aufgeteilt ist. Zur Berechnung der Kupplungstemperatur wird davon ausgegangen, daß die Druckplatte als Einheit mit zwei Massen betrachtet wird.
Die zwei Massen werden durch eine gezielt gewählte Wärme leitfähig thermisch miteinander verbunden. die zwei Massen sind durch 218 und 220 gekennzeichnet.
Der eingehende Wärmestrom teilt sich somit in einen Wärmestrom 217 auf, der zur Erwärmung der Masse 218 führt und einen abfließenden Wärmestrom 219, welcher zu der Masse 220 fließt und dort wiederum in einen Anteil 221 aufgeteilt wird, welcher zur Erwärmung der Masse 220 führt und in einen Anteil 222, der von der Masse 220 abfließt. Der Anteil 222 entspricht der Summe der Anteile 212 und 213.
Zwischen den beiden Massen 218 und 220 findet ein Wärmeaustausch über den dargestellten Pfeil 219 statt, wobei in Abhängigkeit der Temperatur meist nur ein Wärmetransport von der Masse 218 auf die Masse 220 vorkommt, da die Masse 220 in der Regel kühler ist als die Masse 218. Im Bereich der Masse 218 entsteht die Reibungswärme. In einem Modell nach 4 wird beispielsweise die Druckplatte der Reibungskupplung als Zweimassenmodell behandelt. In einer weiteren Ausführungsform kann auch ein Mehrmassenmodell mit mehr als zwei Massen berücksichtigt werden.
Die 5 zeigt ein Diagramm zur Berechnung einer Temperatur T_n zum Zeitpunkt t_n beispielsweise einer Druckplatte einer Reibungskupplung. In diesem Diagramm wird eine Masse mit einer Wärmekapazität berücksichtigt. In Block 250 wird die Routine oder das Berechnungsverfahren gestartet. Dieses Starten kann periodisch mit einer Zeitverzögerung Δt erfolgen, wobei Δt eine feste Größe sein kann oder in Abhängigkeit von Betriebszuständen variabel ist. In der Regel wird die Temperaturbestimmung mit einer Taktrate angesteuert, wobei die Taktrate der Prozessortakt oder ein Vielfaches davon ist.
In Block 251 werden Daten, Signale oder Werte eingelesen, die zur Berechnung der Temperatur notwendig sind. Diese Daten werden von Sensoren ermittelt, aus Datenspeichern abgelesen oder über beispielsweise einen Datenbus ermittelt. Die eingelesenen Daten sind beispielsweise das aktuelle Kupplungsmoment M_K, die Temperatur T_n-1 zum Zeitpunkt t_n-1, Δt, die Motordrehzahl n_m, der Schlupf n_s, die Getriebeeingangsdrehzahl n_G, Raddrehzahlen, die Motortemperatur, die Motoröltemperatur, die Getriebeöltemperatur, die Kupplungstemperatur oder eine Temperatur von Teilen der Kupplung, eine Energiezufuhr beispielsweise von einem Wärmetauscher und andere Daten.
Zur Aufstellung der Energiebilanz kann es zweckmäßig sein, wenn die von der Kupplung auf das Getriebe übertragene Leistung, beispielsweise aus Drehzahl·Motormoment oder Drehzahl·übertragbares Kupplungsmoment bestimmt wird. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Energie, die von der Motorwärme auf das Getriebe abgegeben wird und beispielsweise über die Kupplungsglocke übertragen wird, berücksichtigt wird. Ebenso können Planschverluste bezüglich Fluids berücksichtigt werden und ein zusätzlicher Energieeintrag aufgrund von Synchronisiervorgängen berücksichtigt werden.
Als abgeführte Energie kann beispielsweise die an die Umgebung oder an die Umgebungsluft abgegebene Energie oder die über einen Wärmetauscher abgegebene Energie berücksichtigt werden.
Als Anfangstemperatur kann in Abhängigkeit des Betriebszustandes oder der vergangenen Zeit seit dem letzten Fahrzeugbetrieb eine vorgebbare Starttemperatur oder eine berechnete Temperatur gesetzt werden oder eine Umgebungstemperatur verwendet werden.
Als weitere Möglichkeit zur Temperaturbestimmung der Getriebetemperatur besteht eine Bestimmung, bei welcher eine Temperatur einer parallelen Temperaturberechnung mittels der Detektion von temperaturabhängigen Größen überprüft wird, wie beispielsweise anhand von temperaturabhängigen Schaltkräften oder mittels anderer Größen. Mittels dieser temperaturabhängiger Größen kann eine daraus berechnete Temperatur zur weiteren Bestimmung der aktuellen Temperatur an die der Steuereinheit für die weitere Temperaturberechnung übergeben werden. Die Temperatur wird dadurch im wesentlichen in einer Steuerschleife oder Regelschleife zurückgeführt.
In Block 252 wird die auf die Druckplatte fließende Wärmemenge bzw. Reibleistung P_zu berechnet, wobei gilt: = 1/2·M_K·n_s. Der Wert 1/2 steht dafür, daß angenommen wird, daß nur die Hälfte der anfallenden Reibungswärme bzw. Reibleistung in die Druckplatte fließt und der restliche Anteil über das Schwungrad abfließt. In Abhängigkeit der Dimensionierung von Schwungrad und Druckplatte kann auch von der kräftigen Aufteilung zu einer ungleichen Verteilung der Wärmeströme ausgegangen werden. In diesem Falle kommen Faktoren im Bereich von 0.25 bis 0.75 zur Anwendung.
In Block 253 wird der Abkühlfaktor α berechnet, der die abgeführte Reibleistung bestimmt. Es wird zumindest ein Term berücksichtigt, der unabhängig von der Drehzahl ist und weiterhin zumindest ein Term, der von der Drehzahl (Motordrehzahl) abhängig ist. Der Abkühlfaktor α wird zu α = F₄ + (F₂ + F₃·n_m)·F₁ bestimmt, wobei n_m die Motordrehzahl ist und die Größen F₁ bis F₄ in diesem Ausführungsbeispiel feste Zahlenwerte annehmen, die abgespeichert oder implementiert sind. Die Werte F_i mit i = 1 bis 4 können auch aus Kennfeldern als Funktion der Temperatur berechnet oder ermittelt werden. Die Werte F₁ bis F₄ sind vorzugsweise im Wertebereich 0 bis 10, wobei die einzelnen Werte auch noch abhängig von Größen, wie der Motordrehzahl, sein können. F₂ ist vorzugsweise für Drehzahlen kleiner 300/min gleich null und für Drehzahlen größer als 300/min gleich eins oder von null verschieden. Beispiele für die Werte seien: F₁ = 1.04, F₃ = 0.00016 und F₄ = 0.08. In diesem Fall springt α bei 300/min von null auf einen Wert 1 und steigt mit wachsender Drehzahl an.
Übersteigt oder unterschreitet die berechnete Temperatur einen Grenzwert, so kann die weiter verwendete Temperatur auf einen fiktiven Wert gesetzt werden, insbesondere auf die Ober- oder Untergrenze eines Intervalls, und dieser Wert wird für die weitere Berechnung als Basis verwendet. Ist die bestimmte Temperatur innerhalb des verwendeten Intervalls der Temperatur, so kann die tatsächliche Temperatur als Basis der weiteren Berechnungen verwendet werden. Das verwendete Intervall kann je nach Anwendungsfall auf 0 bis 400 Grad, insbesondere im Bereich von 80 oder 90 bis 250 oder 300 Grad.
In Block 254 wird die abfließende oder abgeführte Leistung zum Zeitpunkt T_n mit P_ab = α·T_n-1 in Abhängigkeit der Temperatur T_n-1 zum Zeitpunkt t_n-1, also des vorhergehenden Zeitpunktes, berechnet. Die Temperatur T zum Zeitpunkt t_n-1 wird auch mit T_n-1 bezeichnet.
In Block 255 wird die Temperatur T_n zum Zeitpunkt t_n berechnet mit T_n = T_n-1 + P_zu·Δt/C – α·T_n-1·Δt/C.
Dies bedeutet, daß die Temperatur zum Zeitpunkt t_n abhängig ist von der Temperatur vom Zeitpunkt t_n-1 plus einem Term, der die zugeführte Wärmemenge berücksichtigt und einem Term, welcher die abfließende Wärmemenge berücksichtigt, die jedoch abhängig ist von der Temperatur zum Zeitpunkt_n-1. Bei 256 wird die Routine beendet. Die Temperatur T_n wird im nächsten Berechnungsintervall wiederum als Temperatur T_n-1 verwendet, um die darauf folgende Temperatur zu bestimmen.
Bei 256 wird die Routine beendet und der aktuelle Temperaturwert T_n abgespeichert oder zur weiteren Bearbeitung weitergeleitet.
Die 6 zeigt ein Diagramm entsprechend dem Diagramm der 5, wobei zwischen Block 252 und Block 253 ein Block 160 vorhanden ist, bei welchem die Werte F1 bis F4 eingelesen werden, wobei F_i = f(T_n-1) gilt, d. h. die Werte der Summanden und Faktoren zur Bestimmung des Abkühlfaktors α können von sich aus wiederum Funktionen der Temperatur sein. Ebenso kann die Wärmekapazität C als Funktion der Temperatur berücksichtigt werden.
Die 7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Berechnung der Temperaturen T_a und T_b bei der Anwendung eines Zweimassenmodells. Bei 300 wird das Berechnungsverfahren gestartet, wobei der Start mit Δt getaktet durchgeführt wird, das heißt, periodisch oder zyklisch mit einer Taktfrequenz wiederholt wird. Die Zeitdifferenz Δt zwischen den Startaufrufen des Verfahrens bzw. der Routine kann variabel sein, wobei sie vorzugsweise kleiner als 1 Sekunde ist. In Block 301 werden die Systemdaten eingelesen, das Kupplungsmoment M_k, die Schlupfdrehzahl n_s, die Motordrehzahl n_m, die Temperatur der Masse 218 T_a,n-1, die Temperatur der Masse 220 T_b,n-1 jeweils zum Zeitpunkt t, die Zeitdifferenz zwischen zwei Durchläufen der Routine Δt und die Wärmekapazität C sowie Wärmeübergangswerte bzw. Wärmewiderstände R₁, R₂ und R₃.
Im Block 302 wird die zugeführte Reibleistung P_zu zu P_zu = 1/2·M_k·n_s berechnet.
In Block 303 wird die transferierte Leistung bzw. Wärmemenge zwischen den Massen 218 und 220 berechnet, wobei P_transfer = 1/R₁·(T_a,n-1 – T_b,n-1). Diese transferierte Leistung entspricht einer Wärmeleitung zwischen den beiden Teilbereichen 218, 220 der Druckplatte.
In Block 304 wird die Kühlleistung P_kühl bestimmt, die sich zum einen aus einem Anteil zusammensetzt, der durch Konvektion zustande kommt und drehzahlabhängig ist und zum anderen aus einem Teil zusammensetzt, der durch Wärmeleitung zur Umgebung entsteht. P_kühl = (T_b,n-1 – T₁)·1/R2 + (T_b,n-1 – T₂)·1/R₃·n_m. Die Temperaturen T₁ und T₂ entsprechen Referenzwerten für Temperaturen, die im System auftreten oder als Referenz angenommen werden, das bedeutet, daß die Temperatur T₁ beispielsweise als Umgebungstemperatur für die Wärmeleitung herangezogen oder angenommen wird, wobei die Temperatur T₂ als Referenztemperatur für die Konvektion verwendet wird. In Block 305 werden die Temperaturen T_an und T_bn aktualisiert und bei 306 die Routine beendet.
Die Aktualisierung erfolgt derart, daß Ta,n = Ta,n-1 + (Pzu – Ptransfer)·Δt/Cund Tb,n = Tb,n-1 + (Ptransfer – Pkühl)·Δt/Cgilt.
Die Temperaturen T_a,n und T_b,n zum Zeitpunkt t_n werden durch die Temperaturen T_a,n-1 und T_b,n-1 plus jeweils einen Term gebildet, wobei der jeweilige Term die Energiebilanz zwischen zugeführter und abgeführter Wärmemenge berücksich tigt, multipliziert mit der Zeitdifferenz Δt zwischen den Zeiten t_n und t_n-1, geteilt durch die Wärmekapazitäten C. In Block 305 sind die Wärmekapazitäten zur Berechnung von T_a,n und T_b,n als gleich C gesetzt, was berücksichtigt, daß die Teilmassen 218 und 220 gleiche Wärmekapazitäten haben. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine andere Aufteilung zweckmäßig sein, so daß zwei Teilmassen mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten C1 und C2 berücksichtigt werden. Die Wärmekapazität C oder die Wärmekapazitäten der Teilmassen C1, C2 bis Cn können als kostante Größen oder als temperaturabhängige Größen verwendet werden, wobei die Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazitäten aus Kennfeldern oder nach einer mathematischen Gleichung berechnet werden kann. Es ist vorteilhaft, wenn die Wärmekapazität im auftretenden Temperaturintervall als im wesentlichen linear angesehen wird. Dadurch kann bei der Verwendung von Kennfeldern oder von Gleichungen Speicherkapazität der Steuereinheit eingespart werden.
Die 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches das "Nachlaufen" der Steuereinheit darstellt. In Block 401 wird die Zündung des Kraftfahrzeuges beispielsweise von dem Fahrer abgeschaltet. Durch diese Schaltung erfolgt in Block 402 die Initialisierung des Beginnes des Nachlaufens der Steuereinheit, wobei in Block 403 die Erfassung der von der Steuereinheit berechneten Temperatur der Kupplung und/oder des Getriebes. Mit der Erfassung dieser Größe kann in Block 403 gleichzeitig eine Abspeicherung des aktuellen Wertes in einen Speicher erfolgen. Im Block 404 wird abgefragt, ob die bestimmte oder erfaßte Größe T größer bzw. kleiner als ein Grenzwert T_Ref ist. Ist die Abfrage negativ, so wird über den Ast 405 die Erfassung der Größe T zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt. Ist die Abfrage bei 404 positiv, so wird entlang des Pfades 406 bei dem Block 407 der aktuelle Wert von T abgespeichert und bei 408 die Steuereinheit deaktiviert. Bei 409 endet somit die Routine.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Steuereinheit zumindest die aktuelle Temperatur zum Zeitpunkt des Abschaltens der Zündung abspeichert, und weiterhin den Zeitpunkt des Abschaltens der Zündung abspeichert. Nach dem Wiedereinschalten der Zündung oder nach einem Aktivieren der Steuereinheit bestimmt die Steuereinheit die aktuelle Zeit und/oder die Zeitdifferenz, die seit dem letzten Abschalten der Zündung vergangen ist. Mittels dieser Zeit kann die Zeitdifferenz mit Hilfe der abgespeicherten Abschaltzeit berechnet werden. Liegt die Temperatur zum Zeitpunkt des Abschaltens und die Zeitdifferenz seit dem Abschalten vor, so kann die aktuelle Temperatur eines Bauteiles bestimmt werden. Die Temperaturbestimmung kann iterativ erfolgen. Weiterhin kann die Steuereinheit die aktuelle Zeit auch von einer anderen Zeit über beispielsweise einen Datenbus erhalten und mittels des abgespeicherten Abschaltzeitpunktes die Zeitdifferenz bestimmen. Ebenso kann auch eine andere Elektronikeinheit die Zeitdifferenz bestimmen und der Steuereinheit zur Verfügung stellen, damit diese damit eine aktuelle Temperatur bestimmt. Als solche anderen Elektronikeinheiten können beispielsweise Steuereinheiten der Motorsteuerelektronik, Getriebesteuerelektronik, ABS-Elektronik, ASR-Elektronik oder eine digitale Uhr fungieren. ABS gilt als Abkürzung für Antiblockiersystem, ASR für Antischlupfregelung.
Dieses Verfahren stellt ein Nachlaufen der Steuereinheit, bis die berechnete oder bestimmte Temperatur der Kupplung unterhalb einer Grenze abgesunken ist, so daß der abgespeicherte Wert bei einem Neustart des Fahrzeuges als Referenzweit verwendet werden kann. Anschließend wird die Steuereinheit deaktiviert, bzw. sie deaktiviert sich selbst.
Die 9 zeigt ein Diagramm, in welchem eine Temperatur 500 eines Bauteiles, wie beispielsweise einer Kupplung als Funktion der Zeit dargestellt ist, wobei nur Abkühlterme bei der Bestimmung der Temperatur 500 verwendet wurden. Dies bedeutet, daß die Temperatur auf einen gewissen Wert angestiegen ist und beispielsweise nach Abschalten der Zündung bei nicht vorhandenem Energieeintrag absinkt. Die Kurve 500 stellt somit eine Abkühlkurve dar.
Ist zum Zeitpunkt t_aus die Temperatur T_aus bekannt und weiterhin der Zeitpunkt t_an zur Zeit des Wiedereinschaltens, kann die Temperaturdifferenz ΔT und die Endtemperatur T_an zur Zeit t_an entsprechend der Funktion der Abkühlkurve 500 berechnet oder bestimmt werden. Der stufenartige Verlauf 501 zwischen den Temperaturen T_aus und T_an verdeutlicht eine iterative Berechnung der Temperatur T_an, wobei immer die Temperatur zum Zeitpunkt t + Δt_i aus der Temperatur zum Zeitpunkt t berechnet wird. Dies wird solange durchgeführt bis die Temperatur zum Zeitpunkt t_an bestimmt ist. Dabei gilt aufgrund der getakteten Steuereinheit Δ = n·Δt_i. Aus der Temperatur zum Zeitpunkt des Ab schaltens oder Ausschaltens und der vergangenen Zeit seit dem Abschalten kann die aktuelle Temperatur mittels der vorher beschriebenen Methoden bestimmt werden. Die Daten zum Zeitpunkt des Ab- oder Ausschaltens können in Datenspeichern abgelegt sein und die Zeitinformation wird von einen dauerhaft funktionstüchtigen Uhr erhalten.
Vorteilhaft ist dabei, daß bei einem Neustart des Fahrzeuges und der Steuereinheit beispielsweise die aktuelle Temperatur nicht mittels einem Sensor gemessen werden muß, sondern berechnet werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft ist, daß die Temperatur im Rahmen eines Fehlerbalkens der Berechnung genau ist und nicht nach kurzzeitigem Ausschalten die aktuelle Temperatur hoch ist und die von der Steuereinheit gesetzte Temperatur zu niedrig ist. In einem solchen Zustand würden die temperaturabhängigen Faktoren oder Parameter, die während des Steuerverfahrens verwendet werden mit einer zu großen Abweichung angesetzt und die Steuerung würde aufgrund des falschen Betriebspunktes unkomfortabler reagieren als bei einer korrekt bestimmten Temperatur.
Eine Abkühlkurve zur Bestimmung der aktuellen Temperatur aus dem Abstellzeitpunkt, dem aktuellen Zeitpunkt und der Abstelltemperatur zum Abstellzeitpunkt kann durch Taktuell = A1 + (Tabstell – A2)·A3/(A4 + taktuell – tabstell) mit T_aktuell der aktuellen Temperatur, der Temperatur zum Zeitpunkt des Abstellens T_abstell, A₁, A₂, A₃ und A₄ Faktoren oder Summanden und den Zeiten t_aktuell und t_abstell zum, aktuellen Zeitpunkt und zum Zeitpunkt des Abstellens des Motors. Die Faktoren oder Summanden A₁ bis A₄ können in Abhängigkeit der vorgegebenen Bedingungen im Fahrzeug gewählt werden.
Nach einem Ausschalten des Fahrzeuges oder der Zündung des Fahrzeuges kann das Steuergerät der automatisierten Kupplung oder eines automatisierten Getriebes noch für eine gewisse vorgebbare Nachlaufzeit in Betrieb gehalten werden oder in Betrieb sein. Während dieser Zeitdauer der Nachlaufzeit können diverse Funktionen durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Adaption von Parametern durch die Steuereinheit durchgeführt werden oder die aktuelle Temperatur der Kupplung berechnet werden. Es kann auch auf vorkommende oder eintretende Störungen mit entsprechenden Maßnahmen reagiert werden. In diesem Falle detektiert die Steuereinheit mittels eingehender Signale den Betriebszustand des Fahrzeuges. Bei Erreichen oder Überschreiten von Grenzwerten dieser Signale oder einzelner Signale kann eine gezielte Ansteuerung beispielsweise des Getriebes oder der Kupplung durchgeführt werden, damit die eingetretene Situation beeinflußt wird.
Als möglicher Fall zur vorteilhaften Einführung oder Verwendung der aktivierten Steuereinheit nach Abschalten und Abstellen des Fahrzeuges kann das folgende Anwendungsbeispiel angesehen werden. Im Falle einer Verwendung eines Aktors der automatisierten Kupplung mit geringer oder fehlender Selbsthemmung kann der Stößel des Aktors aufgrund der Federkraft der Kupplung, wie Tellerfeder, oder aufgrund der Unterstützung der Federkraft einer Kompensationsfeder innerhalb des Aktors selbständig aus dem Nullpunkt oder aus der Ruheposition verschoben werden, da diese genannte Kraftbeaufschlagung auch nach Abstellen des Fahrzeuges vorhanden ist. Dies kann dazu führen, daß der am Stößel des Aktors eingehängte oder eingeklipste Kolben des Geberzylinders die vorhandene Schnüffelbohrung der Volumenausgleichsvorrichtung des Hydrauliksystems verschließt. Durch das Verschließen der Schnüffelbohrung kann ein Volumenausgleich beispielsweise bei Temperaturveränderungen der Fluidsäule im Bereich der Fluidstrecke, wie Hydraulikstrecke nicht mehr durchgeführt werden. Bei einem Erwärmen oder Abkühlen der Hydraulikstrecke bei abgestelltem Fahrzeug können Fluidausdehnungen entstehen, die zum Öffnen der Kupplung führen können. Um dies zu verhindern, kann während des Nachlaufens des Aktors, das heißt, während der Aktivierungszeit nach Abstellen des Fahrzeuges zur Überwachung des Hydrauliksystemes die internen Wegsensoren überprüft und ausgelesen werden, bis die Temperatur des Drehmomentübertragungssystemes und/oder der Hydraulik auf einem konstanten Niveau angelangt ist, oder bis ein Nachheizeffekt abgeklungen ist. Wenn beispielsweise durch eine Erwärmung der Hydraulikstrecke ein Öffnen der Kupplung erreicht wird, kann beispielsweise durch ein automatisiertes Nachregeln ein Fluidausgleich sichergestellt werden, damit durch eine mögliche Erwärmung die Kupplung nicht unbeabsichtigt geöffnet wird.
Die 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit einer Antriebseinheit 601, wie Verbrennungskraftmaschine oder Motor, einer Kupplung, wie Reibungskupplung 602, die trocken oder naßlaufend sein kann, einem Getriebe 603, sowie einem Differential 604, Abtriebswellen 605 und von den Abtriebswellen angetriebene „Räder" 606. An den Rädern können nicht dargestellte Drehzahlsensoren angeordnet sein, welche die Drehzahlen der Räder detektieren. Die Drehzahlsensoren können auch zu anderen Elektronikeinheiten funktional zugehören, wie beispielsweise einem Antiblockiersystem (ABS). Die Antriebseinheit 601, kann auch als Hybridantrieb mit beispielsweise einem Elektromotor, einem Schwungrad mit Freilauf und einer Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet sein.
Die Kupplung 602 ist als Reibungskupplung ausgestaltet, oder als eine Magnetpulverkupplung, Lamellenkupplung oder Drehmomentwandler mit Wandlerüberbrückungskupplung ausgestaltet. Weiterhin erkennt man eine Steuereinheit 607 und einen schematisch dargestellten Aktor 608. Die Reibungskupplung kann auch als eine einen Verschleiß nachstellende selbsteinstellende Kupplung ausgebildet sein.
Die Kupplung 602 ist auf ein Schwungrad 602a montiert oder mit diesem verbunden, wobei das Schwungrad ein geteiltes Schwungrad mit Primärmasse und Sekundärmasse sein kann, mit einer Dämpfungseinrichtung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse, an welchem ein Anlasserzahnkranz 602b angeordnet ist. Die Kupplung weist insgesamt eine Kupplungsscheibe 602c mit Reibbelägen und eine Druckplatte 602d sowie ein Kupplungsdeckel 602e und eine Tellerfeder 602f auf. Die selbsteinstellende Kupplung weist zusätzlich noch Mittel auf, welche eine Verstellung und ein Verschleißnachstellung erlauben, wobei ein Sensor, wie Kraft- oder Wegsensor vorhanden ist, welcher eine Situation detektiert, in welcher eine Nachstellung notwendig ist und bei einer Detektion auch durchgeführt werden kann.
Die Kupplung wird mittels eines Ausrückers 609, wie beispielsweise druckmittelbetätigter, wie hydraulischer, Zentralausrücker betätigt, wobei der Ausrücker ein Ausrücklager 610 tragen kann und mittels Beaufschlagung die Kupplung ein- und ausgerückt. Der Ausrücker kann aber auch als mechanischer Ausrücker ausgestaltet sein, welcher ein Ausrücklager oder ein vergleichbares Element betätigt, beaufschlagt oder bedient.
Der Aktor 608, wie Betätigungseinheit, steuert über eine Druckmittelleitung 611 oder -übertragungsstrecke, wie Hydraulikleitung, den druckmittelbetätigten, wie beispielsweise hydraulischen, Zentralausrücker 609 zum Ein- oder zum Ausrücken der Kupplung an. Der Aktor 608 betätigt weiterhin mit seinem zumindest einen Ausgangselement oder mit mehreren Ausgangselementen das Getriebe zum Schalten an, wobei beispielsweise eine zentrale Schaltwelle des Getriebes durch das Ausgangselement oder die Ausgangselemente betätigt wird. Der Aktor betätigt somit getriebeinterne Schaltelemente des Getriebes zum Einlegen, Herausnehmen oder Wechseln von Gangstufen oder Übersetzungsstufen, wie eine zentrale Schaltwelle oder Schaltstangen oder andere Schaltelemente.
Der Aktor 608 kann auch als Schaltwalzenaktor ausgestaltet oder vorgesehen sein, welcher innerhalb des Getriebes angeordnet ist. Die Schaltwalze betätigt durch eine angetriebene Eigenrotation in Führungen geführte Elemente, wie Schaltelemente, zum Schalten der Gangstufen. Weiterhin kann der Aktor zum Schalten der Gangstufen auch den Aktor zum Betätigen der Kupplung beinhalten, wobei in diesem Fall eine Wirkverbindung zu dem Kupplungsausrücker notwendig ist.
Die Steuereinheit 607 ist über die Signalverbindung 612 mit dem Aktor verbunden, so daß Steuersignale und/oder Sensorsignale oder Betriebszustandssignale ausgetauscht, weitergeleitet oder abgefragt werden können. Weiterhin stehen die Signalverbindung 613 und 614 zur Verfügung, über welche die Steuereinheit mit weiteren Sensoren oder Elektronikeinheiten zumindest zeitweise in Signalverbindung stehen. Solche anderen Elektronikeinheiten können beispielsweise die Motorelektronik, eine Antiblockiersystemelektronik oder eine Antischlupfregelungselektronik sein. Weitere Sensoren können Sensoren sein, die allgemein den Betriebszustand des Fahrzeuges charakterisieren oder detektieren, wie zum Beispiel Drehzahlsensoren des Motors oder von Rädern, Drosselklappenstellungssensoren, Gaspedalstellungssensoren oder andere Sensoren. Die Signalverbindung 615 stellt eine Verbindung zu einem Datenbus her, wie beispielsweise CAN-Bus, über welchen Systemdaten des Fahrzeuges oder anderer Elektronikeinheiten zur Verfügung gestellt werden können, da die Elektronikeinheiten in der Regel durch Computereinheiten miteinander vernetzt sind.
Ein automatisiertes Getriebe kann derart geschaltet werden oder einen Gangwechsel erfahren, daß dies von dem Fahrer des Fahrzeuges initiiert wird, in dem er mittels beispielsweise eines Schalters ein Signal zum herauf- oder herunterschalten gibt. Weiterhin kann auch mittels eines elektronischen Schalthebels ein Signal zur Verfügung gestellt werden, in welchen Gang das Getriebe schalten soll. Ein automatisiertes Getriebe kann aber auch mittels beispielsweise Kennwerten, Kennlinien oder Kennfeldern und auf der Basis von Sensorsignalen bei gewissen vorbestimmten Punkten einen Gangwechsel selbständig durchführen, ohne daß der Fahrer einen Gangwechsel veranlassen muß.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise mit einem elektronischen Gaspedal 623 oder Lasthebel ausgestattet, wobei das Gaspedal 623 einen Sensor 624 ansteuert, mittels welchem die Motorelektronik 620 beispielsweise die Kraftstoffzufuhr, Zündzeitpunkt, Einspritzzeit oder die Drosselklappenstellung über die Signalleitung 621 des Motors 601 steuert oder regelt. Das elektronische Gaspedal 623 mit Sensor 624 ist über die Signalleitung 625 mit der Motorelektronik 620 signalverbunden. Die Motorelektronik 620 ist über die Signalleitung 622 mit der Steuereinheit 607 in Signalverbindung. Weiterhin kann auch eine Getriebesteuerelektronik 630 in Signalverbindung mit den Einheiten 607 und 620 stehen. Eine elektromotorische Drosselklappensteuerung ist hierfür zweckmäßig, wobei die Position der Drosselklappe mittels der Motorelektronik angesteuert wird. Bei solchen Systemen ist eine direkte mechanische Verbindung zum Gaspedal nicht mehr notwendig oder zweckmäßig.
Zur Bestimmung oder Berechnung beispielsweise einer Getriebetemperatur, wie beispielsweise einer Getriebefluidtemperatur oder einer Temperatur eines Getriebeelementes, können die typischen Reibungsverluste von Getriebebauteilen und/oder Eingangsdrehzahlen und/oder Ausgangsdrehzahlen des Getriebes herangezogen werden. Weiterhin können die Fluidmengen und die Fluidströmungen berücksichtigt werden. Weiterhin können auch andere oben genannte Größen in der Berechnung berücksichtigt werden. Die Getriebetemperaturbestiummung muß jedoch nicht auf die Nachlaufzeit begrenzt sein, sie kann vielmehr auch in anderen Betriebssituationen durchgeführt werden.
Die Bestromung einer Steuereinheit eines automatisierten Getriebes und/oder einer automatisierten Kupplung kann beispielsweise aufrechterhalten werden um betriebsspezifische Funktionen nach einem Betrieb des Fahrzeuges weiter durch zu führen, wie beispielsweise wenn bei einer Temperaturermittlung oder Temperaturberechnung beispielsweise mittels Temperaturmodellen ein kritischen Zustand erkannt ist, wie beispielsweise der Kupplung, des Getriebes oder der Sychronisationseinrichtung oder wenn beispielsweise Adaptionen aktiv sind oder Daten ermittelt werden oder abgespeichert werden, wie beispielsweise eine Abspeicherung von Daten oder adaptierten Werten in einem EEPROM. Weitere durchführbare Adaptionen von Systemgrößen von einem Elektromotor, einem Getriebe, oder von einem Druckmittelsystem, wie Hydrauliksystem können durchgeführt werden. Ebenso können Verstellungen im Getriebe oder an der Kupplung (zum Beispiel bei betätigter Fahrzeughalteeinrichtung) angefordert oder notwendig werden, um Reibkräfte (Gleit- oder Haftreibungskräfte oder -reibwerte) und Kenngrößen des Aktors (z. B. Motorkonstanten, z. B. Ankerwiderstand bzw. Zeitkonstanten beim Elektromotor) zu ermitteln. Weiterhin können hydraulische Größen oder andere Größen, wie Kennlinien von Ventilen oder anderen Größen abgeglichen werden.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Steuereinheit oder das Betätigungssystem während einer Nachlaufzeit aktiviert bleibt, um ein Anfahren einer definierten Kupplungs- oder Getriebeposition durchzuführen, wie beispielsweise das Einlegen einer Parksperre oder eines Ganges zur Parksperre oder Anforderungen für andere Steuergeräte ermittelt werden und an diese weiter geleitet werden, wobei diese anderen Steuergeräte ebenfalls während der Dauer eines Nachlaufes aktiviert sind oder bleiben.

Claims

Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer im Antriebsstrang eines Fahrzeuges zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe angeordneten Kupplung und/oder des Getriebes mit einer Steuereinheit, die in Signalverbindung mit Sensoren und anderen Elektronikeinheiten des Fahrzeugs steht und mit einem von der Steuereinheit ansteuerbaren Aktor zum Betätigen der Kupplung, wobei die Steuereinheit zeitabhängig zumindest eine Temperatur der Kupplung und/oder des Getriebes bestimmt und in einem Datenspeicher abspeichert, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abschalten der Zündung des Fahrzeuges die Steuereinheit aktiv bleibt und nach einem Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten eines vorgebbaren Temperaturgrenzwertes (T_ref) die Steuereinheit sich selbsttätig deaktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur von zumindest einem Bauteil der Kupplung und/oder eines Getriebes durch die Steuereinheit iterativ ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit die Temperatur T_n mindestens eines Bauteils der Kupplung und/oder des Getriebes zum Zeitpunkt t_n durch die Funktion Tn = Tn-1 + Pzu·Δt/C – α·Tn-1·Δt/Cberechnet wird, wobei T_n-1 gleich der Temperatur zum Zeitpunkt t_n-1 ist, Δt = T_n – T_n-1, C gleich der Wärmekapazität eines Bauteiles der Kupplung und/oder Getriebes ist, α ein Abkühlfaktor ist und P_zu die zugeführte, berechnete Heizleistung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen von zwei Bauteilen der Kupplung und/oder des Getriebes berechnet werden, wobei für die Temperatur
des ersten Bauteiles zum Zeitpunkt t_n gilt: Ta,n = Ta,n-1 + (Pzu – Ptranster)·Δt/C1 und und für die Temperatur T_b,n des zweiten Bauteiles gilt: Tb,n = Tb,n-1 + (Ptranster – Pkühl)·Δt/C2 wobei P_Zu die zugeführte berechnete Heizleistung ist, P_transfer die zwischen den beiden Bauteilen transferierte Leistung, P_Kühl, die Kühlleistung, die Temperaturen T_a,n-1 und T_b,n-1 zum Zeitpunkt t_n-1 Δt = t_n – t_n-1 ist und C₁ und C₂ die Wärmekapazitäten des ersten und des zweiten Bauteiles sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ein eine definierte Zeitspanne repräsentierendes Signal generiert oder über eine Signalleitung erhält.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein manuell schaltbares Getriebe ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein mittels zumindest eines Aktors betriebenes, automatisiertes Getriebe ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zumindest während der aktivierten Phase nach dem Ausschalten der Zündung des Fahrzeuges Positionen von Betätigungsmitteln zur Betätigung der Kupplung und/oder des Getriebes mittels zumindest eines Sensors überwacht und bei Überschreiten einer vorgebbaren Position eine Nachstellung des Betätigungsmittels auf eine Sollposition ansteuert.
Verfahren zur automatisierten Betätigung einer im Antriebsstrang eines Fahrzeuges zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe angeordneten Kupplung und/oder eines Getriebes mit einer Steuereinheit, die in Signalverbindung mit Sensoren und anderen Elektronikeinheiten des Fahrzeuges steht und mit einem Aktor zum Betätigen der Kupplung, der von der Steuereinheit angesteuert wird, wobei von der Steuereinheit zeitabhängig zumindest eine Temperatur der Kupplung und/oder des Getriebes bestimmt und mittels eines Datenspeichers abgespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abschalten der Zündung des Fahrzeuges die Steuereinheit aktiv bleibt und nach Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten eines vorgebbaren Temperaturgrenzwertes (T_ref) die Steuereinheit selbsttätig deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit kurz vor Ihrer Deaktivierung Parameter und/oder Daten abspeichert und nach ihrer erneuten Aktivierung diese Parameter aus zumindest einem Speicher abruft und mittels dieser Daten und/oder Parameter Ist-Größen zum Zeitpunkt der erneuten Aktivierung berechnet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese abgespeicherten Parameter oder Daten zumindest eine Ist-Temperatur zum Zeitpunkt kurz vor der Deaktivierung und der Zeitpunkt der Deaktivierung ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dieser abgespeicherten Parameter oder Daten zumindest eine Ist-Temperatur zum Zeitpunkt der erneuten Aktivierung der Steuereinheit bestimmt wird.