WO2002101264A2 - Verfahren und ein system zum regeln des drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig drehmoment übertragenden baugruppe - Google Patents

Verfahren und ein system zum regeln des drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig drehmoment übertragenden baugruppe Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a system for regulating the torque transmission capacity of a frictionally transmitting assembly, in particular an assembly in the drive train of a motor vehicle.
  • Components in the drive train of a motor vehicle that transmit frictional torque such as clutches, also lock-up clutches in the converter of an automatic transmission, transmissions working with belt means with continuously variable ratios (CVT transmission, friction wheel transmission) and brakes are increasingly automated or by own actuators actuated.
  • the control or regulation of the torque that can be frictionally transmitted by the respective assembly is intended to relieve the pressure on the actuators and for reasons of low energy consumption and high control or Control accuracy should be as low as possible, but so large that permanent slippage, which leads to rapid wear or destruction of the frictionally transmitting assembly, is avoided. For the latter reason in particular, there is mostly mutual overpressure of the frictionally transmitting components. Overpressure generally also occurs because wear and tear of components, signs of settling, temperature influences or changes in the viscosity due to viscosity do not lead to unintentional slippage.
  • DE 199 59 470 A1 discloses a method for controlling the operation of a frictionally transmitting assembly, in which speed fluctuations of an input component and an output component are correlated with one another without these speed fluctuations being caused by modulation of the torque transmission capacity.
  • a peculiarity of this method is that it i. A. sweeps a wide frequency range, for example depending on the engine speed, which is a correlation analysis, for example by means of a Fourier analysis. difficult.
  • the invention has for its object to provide a generic method and a system for regulating the torque transmission capacity of a frictionally transmitting assembly, in particular an assembly in the drive train of a motor vehicle, which, with simple execution, controls the operating state of a frictionally transmitting assembly in such a way enables that no unnecessarily high actuation forces are exerted on the components of the assembly that are in frictional engagement.
  • the invention is achieved by a method for regulating the torque transmission capacity of a module that transmits torque between an input and an output, in particular a module in the drive train of a motor vehicle, in which method • a manipulated variable influencing the torque transmission capacity is modulated,
  • the output variable is subjected to a correlation calculation in which a correlation value is calculated and • the difference between the calculated correlation value and a predetermined correlation setpoint is determined and the manipulated variable is changed in the direction of reducing the difference if the difference exceeds a predetermined threshold value, • an input variable and an output variable of the module is detected and
  • the method according to the invention has the advantage that largely no phase shifts have to be taken into account in the correlation calculation between the two recorded variables due to the equality of actio and reactio, which greatly simplifies the evaluation. Furthermore, there is no need for a separate sensor for measuring modulations of the control signal.
  • the input and output torque of the transmission for example the input and output torque, the input and output speed and variables derived therefrom, such as time derivatives, etc. can be recorded or used.
  • an input variable for monitoring the quality or quantity of the torque transmission for example a pressure signal for adapting a belt means to a conical pulley set, a modulating signal is impressed, at least two measured variables being detected as a signal response between the impressed modulating signal and the output of the assembly, and the at least two measured variables being correlated with one another.
  • the resulting correction value is used to correct the input variable.
  • the measured variables can, for example, be a measured value supplied by a pressure sensor, which can be processed and filtered accordingly, and / or a slip component, which can be formed, for example, from the differential speeds of an input shaft and an output shaft of a CVT transmission. where appropriate, a change in the translation that occurs during the determination of the measured variable is taken into account.
  • a change in the translation that occurs during the determination of the measured variable is taken into account.
  • the additional advantage is achieved by detecting the input speed and the output speed of a module that no special sensors are required, since corresponding speed sensors are usually present.
  • a system for regulating the torque transmission capacity of a frictionally transmitting assembly in particular an assembly in the drive train of a motor vehicle, comprising an actuator
  • the assembly that transmits the torque can be of the most varied types, as explained above.
  • the invention can advantageously be used for a conical pulley wrap.
  • O 1 is a schematic of a motor vehicle with a drive train
  • FIGS. 6a to 6e each show a diagram.
  • a motor vehicle has an engine 2, which is connected to a cardan shaft 8 via a clutch 4 and a transmission 6.
  • the propeller shaft drives drive shafts 12 via a differential 10, which are connected to the rear wheels 14 in a rotationally fixed manner.
  • the front wheels 16 are not driven in the example shown.
  • An electronic control unit 18 which contains a microprocessor with associated memory devices in a manner known per se, has inputs 20 which are connected to sensors.
  • a sensor 22 for detecting the speed of a transmission input shaft, a throttle valve sensor 24, an engine speed sensor 26, a cardan shaft speed sensor 28 and possibly further sensors are present as sensors.
  • Outputs of the control device 18 are connected to a clutch actuation device 32 and a transmission actuation device 34, as well as possibly to further actuators of the drive train, such as a throttle valve actuator, etc.
  • the transmission 6 is a CVT transmission, the actuating device 34 of which is controlled hydraulically.
  • a drive shaft 36 which is connected to the crankshaft of the engine in a rotationally fixed manner, drives a first pair of conical disks 40 of the CVT transmission 6 via the clutch 4 and a turning set 38.
  • the first pair of conical disks 40 is connected to a second pair of conical pulleys 42 via a belt 44.
  • the looping means 44 is in frictional engagement with each of the conical pulley pairs 40 and 42.
  • the second pair of conical disks 42 drives the differential arranged directly on the transmission in the example of FIG. 2, which drives the front wheels in the example shown.
  • a hydraulic system 48 which is supplied with pressure by a pump 50, serves to control the clutch and the transmission.
  • the conical pulleys are pressed hydraulically onto the belt means, but can also be done differently, for example by means of an electric motor, spring, centrifugal force, etc. It is important that at least part of the pressing force can be freely controlled by an actuator. Two design variants of a hydraulic pressure control are shown in FIGS. 3 and 4.
  • valve A controls the pressure applied to the second pair of conical disks 42.
  • a valve B controls the pressure applied to the first pair of conical disks 40.
  • the contact pressure can thus be controlled with valve A, while the ratio is adjusted together with valve B.
  • Valve A is freely controllable, for example by means of an electromagnetic control which is controlled via corresponding logic circuits.
  • the contact pressure is controlled by a combination of a valve C with a hydraulic-mechanical torque sensor 52.
  • the Ven til C is freely controllable; the torque sensor 52 controls the pressure depending on the applied torque. This means that part of the contact pressure can be freely controlled and another part depending on the torque.
  • the adjustment of the conical disk pairs takes place in that a differential pressure between the disk pairs 40 and 42 is generated by means of a valve D.
  • Measured variables for the transmission control are, for example, the output signal of the throttle valve sensor 24 or other measured or control variables which indicate the torque emitted by the engine.
  • the contact pressure controlled by valve A of FIGS. 3 and C of FIG. 4, with which the conical disk pairs bear against the belt means 44, should be so low that slippage between the belt means 44 and the conical disk pairs is avoided and not unnecessarily high ,
  • the contact pressure is normally precontrolled in accordance with a map stored in the control unit 18. It can also be finely controlled or regulated in accordance with other operating parameters.
  • FIG. 5 shows a flowchart of a method according to which the valve A of FIG. 3 or the valve C of FIG. 4 can additionally be controlled in a suitable manner so that incorrect pilot control values of the valve position stored in the control unit 18 can be corrected.
  • a manipulated variable of valve A or valve C is modulated by a modulator 52, the modulation amplitude versus the adjustability of the valve or the respective manipulated variable is small.
  • the sensor 22 detects the transmission input speed;
  • the sensor 28 detects the cardan shaft speed, which can be converted directly into the gearbox output speed using the known transmission ratio.
  • the senor 28 is not arranged on the cardan shaft, but similar to the sensor 22 directly detects the speed of the transmission input shaft, the sensor 28 directly detects the speed of the transmission output shaft, since the measurement results are then not due to softness and vibrating masses between the output shaft of the gearbox and the cardan shaft can be falsified.
  • step 58 the time profiles of the input speeds and output speeds measured during the activation time window, which are stored in a suitable memory of the control device 18, are filtered, for example subjected to low-pass, band-pass and / or high-pass filtering, and then in step 62 one Correlation calculation to be supplied in which the correlation between the filtered waveforms is determined.
  • step 64 the calculated correlation value is fed to a controller in step 66, in which the calculated correlation value is compared with a correlation setpoint 67 stored in the control unit 18.
  • step 66 the controller generates a correction value which corresponds to the deviation between the correlation setpoint and the calculated actual correlation value and in step 68 leads to a change in the position of the valve which controls the contact pressure between the conical disks.
  • the inventive method can run continuously, so that after a permanent adjustment of the actuator for the control valve, a new cycle is run.
  • the modulator 52 can be in continuous operation and superimpose a modulation oscillation on the manipulated variable which changes slowly over time and which determines the position of the valve.
  • the modulation and, accordingly, the inventive Appropriate procedures only run in predetermined time windows, in which a particularly precise control of the valve or the contact pressure of the conical disks is important.
  • the valve can be adjusted incrementally by evaluating the correlation value, i.e. regardless of the size of the deviation between the actual correlation value and the correlation setpoint, they are carried out in stages that are carried out until the deviation drops below a threshold value.
  • the regulation can also be proportional or according to other strategies.
  • the method according to the invention can be modified in a variety of ways.
  • the input speed and the output speed instead of the input speed and the output speed, the input torque and the output torque of the transmission can be determined and used for a correlation calculation similar to that explained with reference to FIG. 5.
  • the detection of the speeds has the advantage that it is possible to work with sensors that are usually present anyway.
  • recording the speeds or torques their changes over time can also be recorded or calculated and used as a basis for the correlation calculation.
  • the correlation setpoint stored in the control unit 18 can be dynamic, ie it can depend on operating parameters of the entire drive train, for example on whether driving is on slippery ground, where the drive train is to be protected under certain circumstances from torque fluctuations coming from suddenly slipping wheels , ie the slippage of the transmission and thus the contact pressure can be reduced, etc.
  • the method according to the invention can also be used with a corresponding sensor configuration to control the clutch or other devices transmitting torque with frictional engagement, for example also a brake.
  • the following excitation mechanisms can be used, for example:
  • the motor is a source of excitation due to its non-uniform movement.
  • the power-transmitting component such as a clutch or a conical disk set of a gearbox, has a manipulated variable with which the transmission capacity can be influenced (e.g. contact pressure). If a periodic function is superimposed on the manipulated variable signal, the transmission capacity can be modulated.
  • a non-uniformly converting input stage Due to a non-uniformly working input stage, torque / speed modulation can also be generated.
  • the excitation frequency depends on the speed.
  • the signals can also be subjected to a filter routine (e.g. high pass, band pass, low pass) or other processing.
  • a filter routine e.g. high pass, band pass, low pass
  • the cross correlation can be carried out normalized or non-normalized. Likewise can the maximum or minimum correlation coefficient occurring for different displacement times can also be selected.
  • Combinations of excitation mechanisms, signals and evaluation methods for a slip determination are also expedient according to the invention.
  • the change in transmission capacity can be used as modulation.
  • the differential speed and the manipulated variable of the modulation can serve as the evaluation signal, for example.
  • the slip can then be determined using the lock-in principle.
  • the lock-in method is a method for detecting a signal that is weaker than noise or interference signals.
  • FIG. 6a shows a signal A as a function of time.
  • Signal A is, for example, the measured contact pressure signal of a transmission.
  • FIG. 6b shows a signal B as a function of time.
  • Signal B results from the measurements of speeds of a first set of disks and a second set of disks and a subsequent difference between the speeds.
  • FIG. 6c shows a signal C as a function of time.
  • Signal C is derived from reference signal A. This signal only takes on values between -1 and 1 and contains the correct "clock" of the reference signal of the contact pressure. If signal C is multiplied by signal B, the amplitudes of the differential speed are "folded up” in the "clock” of the reference signal, see figure 6d with signal D. If a low-pass filter is subsequently placed over signal D, an average amplitude results, as can be seen from signal E, see FIG. 6e. The amplitude of signal E is proportional to the slip of the variator or the system of the clutch or of the transmission.
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig zwischen einem Eingang und einem Ausgang Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wird eine das Drehmomentübertragungsvermögen beeinflussende Stellgrösse moduliert, eine Eingangsgrösse der Baugruppe erfasst, eine Ausgangsgrösse der Baugruppe erfasst, werden die Eingangsgrösse und die Ausgangsgrösse einer Korrelationsrechnung unterworfen, in der ein Korrelationswert errechnet wird und wird die Differenz zwischen dem errechneten Korrelationswert und einem vorbestimmten Korrelationssollwert ermittelt und die Stellgrösse in Richtung einer Verminderung der Differenz verändert, wenn die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Mit Vorteil sind die erfassten Grössen eine Eingangsdrehzahl und eine Ausgangsdrehzahl der Baugruppe.

Description

Verfahren und ein System zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig Drehmoment übertragenden Baugruppe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthaltene, reibschlüssig Drehmoment übertra- gende Baugruppen, wie Kupplungen, auch Uberbrückungskupplungen im Wandler eines automatischen Getriebes, mit Umschlingungsmitteln arbeitende Getriebe mit kontinuierlich variabler Übersetzung (CVT-Getriebe, Reibradgetriebe) auch Bremsen, werden zunehmend automatisiert bzw. von eigenen Aktoren betätigt. Die Steuerung bzw. Regelung des von der jeweiligen Baugruppe reibschlüssig übertragbaren Drehmoments soll zur Entlas- tung der Aktuatoren sowie aus Gründen geringen Energieverbrauches und hoher Steuerbzw. Regelgenauigkeit so gering wie möglich sein, jedoch so groß, daß dauerhafter Schlupf, der zu raschem Verschleiß oder Zerstörung der reibschlüssig Drehmoment übertragenden Baugruppe führt, vermieden wird. Insbesondere aus dem letztgenannten Grund erfolgt meistens eine gegenseitige Uberanpressung der reibschlüssig Drehmoment über- tragenden Bauteile. Eine Uberanpressung erfolgt im allgemeinen auch aus dem Grund, dass Verschleiß von Bauteilen, Setzerscheinungen, Temperatureinflüsse oder viskositätsbedingte Kennwertänderungen nicht zu einem unbeabsichtigten Schlupf führen.
Eine Möglichkeit, den Schlupfzustand zweier reibschlüssig Drehmoment übertragender Bauteile zu erkennen, ist aus der DE 195 44 061 A1 bekannt, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung ausgegangen wird. Zur Erkennung der Haftbzw. Gleitgrenze wird hier einem Druckmittel betriebenen Betätigungselement, das die Anpresskraft der beiden in reibschlüssigen Eingriff befindlichen Bauteile bestimmt, ein mit einem Moduliersignal überlagerter Betätigungsdruck zugeführt. Der Verlauf des Betäti- gungsdruckes wird mit einer Getriebeabtriebswellendrehzahl korreliert. Der Betätigungsdruck wird je nach Überschreiten oder Unterschreiten eines vorbestimmten Korrelationswertes nachgeregelt. Eine Eigenart des vorbekannten Verfahrens liegt darin, ein Sensor zur Erfassung des modulierten Druckes vorhanden sein muss und dass die Korrelationsberechnung durch komplexe Phasenverschiebungen erschwert sein kann.
Aus der DE 199 59 470 A1 ist ein Verfahren zum Steuern des Betriebes einer reibschlüs- sig Drehmoment übertragenden Baugruppe bekannt, bei dem Drehzahlschwankungen eines Eingangsbauteils und eines Ausgangsbauteils miteinander korreliert werden, ohne dass diese Drehzahlschwankungen durch Modulation einer das Drehmomentübertragungsvermögen verursacht sind. Eine Eigenart dieses Verfahrens liegt darin, dass es i. A. einen weiten Frequenzbereich, beispielsweise abhängig von der Motordrehzahl, über- streicht, was eine Korrelationsanalyse, beispielsweise mittels einer Fourieranalyse. erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und ein System zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig Drehmo- ment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, das bei einfacher Ausführbarkeit eine Steuerung des Betriebszustandes einer reibschlüssig Drehmoment übertragenden Baugruppe derart ermöglicht, dass keine unnötig hohen Betätigungskräfte auf die in reibschlüssigem Eingriff befindlichen Bauteile der Baugruppe ausgeübt werden.
Die Erfindung wird durch ein Verfahren zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig zwischen einem Eingang und einem Ausgang Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, bei welchem Verfahren • eine das Drehmomentübertragungsvermögen beeinflussende Stellgröße moduliert wird,
• eine Ausgangsgröße der Baugruppe erfasst wird,
• die Ausgangsgröße einer Korrelationsrechnung unterworfen wird, in der ein Korrelationswert errechnet wird und • die Differenz zwischen dem errechneten Korrelationswert und einem vorbestimmten Korrelationssollwert ermittelt wird und die Stellgröße in Richtung einer Verminderung der Differenz verändert wird, wenn die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, • eine Eingangsgröße und eine Ausgangsgröße der Baugruppe erfasst wird und
• in der Korrelationsrechnung der Korrelationswert zwischen der Eingangs- und der Ausgangsgröße berechnet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass zwischen den beiden erfassten Größen aufgrund der Gleichheit von actio und reactio weitgehend keine Phasenverschie- bungen in der Korrelationsrechnung berücksichtigt werden müssen, was die Auswertung stark vereinfacht. Weiter muss kein gesonderter Sensor zur Messung von Modulationen des Ansteuersignais vorhanden sein. Als Eingangs- und Ausgangsgröße des Getriebes können beispielsweise das Eingangs- und Ausgangsmoment , die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl und daraus abgeleitete Größen, wie zeitliche Ableitungen usw. erfasst bzw. verwendet werden.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn für ein Verfahren zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig zwischen einem Eingang und einem Ausgang Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im An- triebsstrang eines Kraftfahrzeugs, einer Eingangsgröße zur Überwachung der Qualität oder Quantität der Drehmomentübertragung, beispielsweise ein Drucksignal zur Anpassung eines Umschlingungsmittels an einen Kegelscheibensatz, ein Moduliersignal aufgeprägt wird, wobei zumindest zwei Messgrößen als Signalantwort zwischen der Aufprägung des Moduliersignals und dem Ausgang der Baugruppe erfasst werden und die zumindest zwei Messgrößen miteinander korreliert werden. Der daraus resultierende Korrekturwert wird zu einer Korrektur der Eingangsgröße herangezogen. Bei den Messgrößen kann es sich beispielsweise um einen von einem Drucksensor gelieferten Messwert, der entsprechend aufbereitet wie gefiltert werden kann und/oder um eine Schlupfkomponente handeln, die beispielsweise aus den Differenzdrehzahlen einer Eingangswelle und einer Aus- gangswelle eines CVT-Getriebes gebildet werden kann, wobei gegebenenfalls eine während der Ermittlung der Messgröße auftretende Änderung der Übersetzung berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann durch die Auswertung zweier Informationsquellen aus der Baugruppe eine Messgröße als direkt aus dem Regelkreis abgeleitete Referenzgröße herangezogen werden. Insbesondere wenn zwischen einer Messgröße und dem Moduliersignal eine Phasenbeziehung mit einer zeitlich verzögerten Signalantwort besteht, kann im Gegensatz zu einem Referenzsignal, das direkt vom Signalgenerator, der das Modulier- 5 Signal ausgibt, abgeleitet wird, eine Verbesserung des Korrekturwerts erzielt werden.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird durch Erfassung der Eingangdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl einer Baugruppe der zusätzliche Vorteil erzielt, dass keine besonderen Sensoren benötigt werden, da entsprechende Drehzahlsensoren meist ohne- 0 hin vorhanden sind.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein System zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, enthaltend eine Stellein-
5 richtung zum Einstellen einer das Drehmomentübertragungsvermögen der Baugruppe bestimmenden Stellgröße, eine Modulationseinrichtung zum Modulieren der Stellgröße, einen Sensor zum Erfassen einer Eingangsgröße der Baugruppe, einen Sensor zum Erfassen einer Ausgangsgröße der Baugruppe und eine elektronische Steuereinrichtung mit einem Prozessor und einer Speichereinrichtung, welche derart aufgebaut ist, dass sie das
>0 erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Die das Drehmoment übertragende Baugruppe kann, wie weiter oben erläutert, unterschiedlichster Art sein. Mit Vorteil kann die Erfindung für ein Kegelscheibenumschlin- gungsgetriebe verwendet werden.
.5
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar: O Fig. 1 ein Schema eines Kraftfahrzeugs mit Antriebsstrang,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein CVT-Getriebe mit eingangsseitiger Kupplung und Abtrieb,
Fig. 3 ein Hydraulikschema zur Steuerung eines CVT-Getriebes,
Fig. 4 ein weiteres Hydraulikschema zur Steuerung eines CVT-Getriebes;
Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Regelalgorithmus und Fig. 6a bis 6e jeweils ein Diagramm.
Gemäß Fig. 1 weist ein Kraftfahrzeug einen Motor 2 auf, der über eine Kupplung 4 und ein Getriebe 6 mit einer Kardanwelle 8 verbunden ist. Die Kardanwelle treibt über ein Diffe- rential 10 Antriebswellen 12, die drehfest mit den Hinterrädern 14 verbunden sind. Die Vorderräder 16 sind im dargestellten Beispiel nicht angetrieben.
Ein elektronisches Steuergerät 18, das in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichereinrichtungen enthält, weist Eingänge 20 auf, die mit Sensoren verbunden sind. Als Sensoren sind beispielsweise ein Sensor 22 zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle, ein Drosselklappensensor 24, ein Motordrehzahlsensor 26, ein Kardanwellendrehzahlsensor 28 und ggf. weitere Sensoren vorhanden.
Ausgänge des Steuergerätes 18 sind mit einer Kupplungsbetätigungseinrichtung 32 und einer Getriebebetätigungseinrichtung 34 verbunden, sowie ggf. mit weiteren Aktoren des Antriebsstrangs, wie einem Drosselklappensteller usw.. Das Getriebe 6 ist im dargestellten Beispiel ein CVT-Getriebe, dessen Betätigungseinrichtung 34 hydraulisch angesteuert wird.
Fig. 2 zeigt schematisch wichtige Komponenten der Kupplung und des Getriebes der Fig. 1. Eine mit der Kurbelwelle des Motors drehfest verbundene Antriebswelle 36 treibt über die Kupplung 4 und einen Wendesatz 38 ein erstes Kegelscheibenpaar 40 des CVT-Getriebes 6. Das erste Kegelscheibenpaar 40 ist mit einem zweiten Kegelscheibenpaar 42 über ein Umschlingungsmittel 44 verbunden. Das Umschlingungsmittel 44 ist mit jedem der Kegelscheibenpaare 40 und 42 in reibschlüssigem Eingriff. Über eine Abtriebswelle 46 treibt das zweite Kegelscheibenpaar 42 das im Beispiel der Fig. 2 unmittelbar am Getriebe angeordnete Differential an, das im dargestellten Beispiel die Vorderräder antreibt.
Zur Steuerung der Kupplung und des Getriebes dient eine Hydraulik 48, die von einer Pumpe 50 mit Druck versorgt wird.
Die Anpressung der Kegelscheiben an das Umschlingungsmittel erfolgt hydraulisch, kann aber auch anders erfolgen, beispielsweise mittels Elektromotor, Feder, Fliehkraft usw.. Wichtig ist, dass zumindest ein Teil der Anpresskraft durch ein Stellglied frei steuerbar ist. Zwei Ausführungsvarianten einer hydraulischen Anpresssteuerung sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Gemäß Fig. 3 steuert ein Ventil A den Druck, der am zweiten Kegelscheibenpaar 42 anliegt. Ein Ventil B steuert den Druck, der am ersten Kegelscheibenpaar 40 anliegt. Damit ist mit dem Ventil A die Anpresskraft steuerbar, während zusammen mit dem Ventil B die Verstellung der Übersetzung erfolgt. Ventil A ist frei steuerbar, beispielsweise durch eine elektromagnetische Ansteuerung, die über entsprechende Logikschaltungen gesteuert wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird die Anpressung durch eine Kombination eines Ventils C mit einem hydraulisch-mechanischen Drehmomentfühler 52 gesteuert. Das Ven- til C ist frei steuerbar; der Drehmomentfühler 52 steuert abhängig vom anliegenden Drehmoment den Druck. Damit ist ein Teil des Anpressdrucks frei steuerbar und ein weiterer Teil in Abhängigkeit vom Drehmoment. Die Verstellung der Kegelscheibenpaare erfolgt, indem mittels eines Ventils D ein Differenzdruck zwischen den Scheibenpaaren 40 und 42 erzeugt wird.
Messgrößen für die Getriebesteuerung sind beispielsweise das Ausgangssignal des Drosselklappensensors 24 oder andere Mess- oder Steuergrößen, die auf das vom Motor abgegebenen Moment schließen lassen.
Die bisher beschriebenen Bauteile und Anordnungen sind an sich bekannt und werden daher weder hinsichtlich ihres Aufbaus noch ihrer Funktion genauer erläutert.
Der von dem Ventil A der Fig. 3 bzw. C der Fig. 4 gesteuerte Anpressdruck, mit dem die Kegelscheibenpaare am Umschlingungsmittel 44 anliegen, soll so gering sein, dass Schlupf zwischen dem Umschlingungsmittel 44 und den Kegelscheibenpaaren vermieden ist, und nicht unnötig hoch sein. Der Anpressdruck ist normalerweise entsprechend einem im Steuergerät 18 abgelegten Kennfeld vorgesteuert. Er kann entsprechend weiteren Betriebsparametern zusätzlich feingesteuert bzw. geregelt sein.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem das Ventil A der Fig. 3 bzw. das Ventil C der Fig. 4 in geeigneter Weise zusätzlich angesteuert werden kann, damit fehlerhafte Vorsteuerwerte der im Steuergerät 18 gespeicherten Ventilstellung korrigiert werden können.
Wenn das Steuergerät, beispielsweise abhängig von bestimmten Betriebsgrößen des gesamten Antriebsstrangs, ein geeignetes Zeitfenster 50 ermittelt, wird eine beispielsweise von einem Elektromotor bestimmte Stellgröße des Ventils A bzw. des Ventils C von einem Modulator 52 moduliert, wobei die Modulationsamplitude gegenüber der Verstellbarkeit des Ventils bzw. der jeweiligen Stellgröße klein ist. Im Schritt 54 wird von dem Sensor 22 die Getriebeeingangsdrehzahl erfasst; gleichzeitig wird im Schritt 56 von dem Sensor 28 die Kardanwellendrehzahl erfasst, die mit Hilfe der bekannten Übersetzung des Getriebes unmittelbar in die Getriebeausgangsdreh- zahl umgerechnet werden kann. Vorteilhaft ist, wenn der Sensor 28 nicht an der Kardanwelle angeordnet ist, sondern ähnlich wie der Sensor 22 unmittelbar die Drehzahl der Getriebeeingangswelle erfasst, der Sensor 28 unmittelbar die Drehzahl der Getriebeausgangswelle erfasst, da die Messergebnisse dann nicht durch Weichheiten und schwingenden Massen zwischen der Ausgangswelle des Getriebes und der Kardan- welle verfälscht werden.
In Filterschritten 58 und 60 werden die während des Aktivierungszeitfensters gemessenen zeitlichen Verläufe der Eingangsdrehzahlen und Ausgangsdrehzahlen, die in einem geeigneten Speicher des Steuergerätes 18 gespeichert werden, gefiltert, beispielsweise einer Tiefpass-, Bandpass- und/oder Hochpassfilterung unterworfen, um dann im Schritt 62 einer Korrelationsrechnung zugeführt zu werden, in der die Korrelation zwischen den gefilterten Signalverläufen ermittelt wird. Der berechnete Korrelationswert wird nach einer weiteren Filterung im Schritt 64 im Schritt 66 einem Regler zugeführt, in dem der berechnete Korrelationswert mit einem in dem Steuergerät 18 gespeicherten Korrelati- onssollwert 67 verglichen wird. In dem Schritt 66 wird von dem Regler ein Korrekturwert erzeugt, der der Abweichung zwischen dem Korrelationssollwert und dem berechneten Korrelationsistwert entspricht und im Schritt 68 zu einer Veränderung der Stellung des Ventils führt, das den Anpreßdruck zwischen den Kegelscheiben steuert.
Wie in Fig. 5 dargestellt, kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich ablaufen, so daß nach einer bleibenden Verstellung des Aktors für das Stellventil ein erneuter Zyklus durchlaufen wird.
Der Modulator 52 kann kontinuierlich in Betrieb sein und der sich zeitlich langsam ver- ändernden Stellgröße, die die Stellung des Ventils bestimmt, eine Modulationsschwingung überlagern. Alternativ kann die Modulation und entsprechend das erfindungsge- mäße Verfahren nur in vorbestimmten Zeitfenstern ablaufen, in der es auf eine besonders genaue Steuerung des Ventils bzw. des Anpressdrucks der Kegelscheiben ankommt.
Die unter Auswertung des Korrelationswertes erfolgende Verstellung des Ventils kann inkrementell erfolgen, d.h. unabhängig von der Größe der Abweichung zwischen Korrelationsistwert und Korrelationssollwert in Stufen erfolgen, die so lange durchgeführt werden, bis die Abweichung unter einen Schwellwert sinkt. Die Regelung kann auch proportional oder nach anderen Strategien erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann anstelle der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl das Eingangsdrehmoment und das Ausgangsdrehmoment des Getriebes ermittelt und für eine Korrelationsrechnung ähnlich der anhand Fig. 5 erläuterten herangezogen werden. Die Erfassung der Drehzahlen hat den Vorteil, dass mit meist ohnehin vorhandenen Sensoren gearbeitet werden kann. Anstelle die Drehzahlen oder die Drehmomente zu erfassen, können auch deren zeitliche Veränderungen erfasst werden oder errechnet werden und der Korrelationsrechnung zugrundegelegt werden.
Für die Korrelationsrechnung sind jedwelche geeigneten Algorithmen einsetzbar, mit denen zeitliche Beziehungen zwischen zwei Messgrößen quantifiziert werden können.
Der Korrelationssollwert, der in dem Steuergerät 18 gespeichert ist, kann dynamisch sein, d.h. er kann von Betriebsparametern des gesamten Antriebsstrangs abhängen, beispielsweise davon, ob auf rutschigem Untergrund gefahren wird, wo der Antriebsstrang unter Umständen vor über plötzlich rutschende Räder einkommenden Drehmomentschwankungen geschützt werden soll, d.h. der Schlupf des Getriebes und damit der Anpressdruck vermindert sein kann usw. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit entsprechender Sensorbestückung auch zur Steuerung der Kupplung oder sonstiger mit Reibschluss Drehmoment übertragender Vorrichtungen, beispielsweise auch einer Bremse angewendet werden. Erfindungsgemäß können beispielsweise folgende Anregungsmechanismen verwendet werden:
- Eine Motoranregung: der Motor stellt aufgrund seiner ungleichförmigen Bewe- gung eine Anregungsquelle dar.
- Eine Modulation der Übertragungskapazität: Das leistungsübertragende Bauteil, wie beispielsweise eine Kupplung oder ein Kegelscheibensatz eines Getriebes, besitzt eine Stellgrösse, mit der die Übertragungskapazität beeinflusst werden kann (z.B. Anpresskraft). Wird dem Stellgrössensignal eine periodische Funktion überlagert, kann die Übertragungskapazität moduliert werden.
- Eine ungleichförmig übersetzende Eingangsstufe: Aufgrund einer ungleichförmig arbeitenden Eingangsstufe kann ebenfalls eine Drehmoment/Drehzahlmodulation erzeugt werden. Die Anregungsfrequenz ist drehzahlabhängig.
Erfindungsgemäß können als Signale beispielsweise folgende Grossen Verwendung finden:
- Eingangsdrehzahl (oder daraus abgeleitete Grossen z.B. Drehbeschleunigung)
- Ausgangsdrehzahl (oder daraus abgeleitete Grossen z.B. Drehbeschleunigung) - Antriebsmoment
- Abtriebsmoment
- Stellgrösse zur Modulation der Übertragungskapazität
- Differenz aus Eingangs- und Ausgangsdrehzahl
- Verhältnis aus Eingangs- und Ausgangsdrehzahl
Die Signale können vor der weiteren Verarbeitung beispielsweise auch einer Filterroutine (z.B. Hochpass, Bandpass, Tiefpass) oder einer sonstigen Bearbeitung unterworfen werden.
Erfindungsgemäß können als Auswerteverfahren folgende verwendet werden:
- Kreuzkorrelation zwischen jeweils 2 unterschiedlichen Signalen. Die Kreuzkorrelation kann normiert bzw. unnormiert durchgeführt werden. Ebenso kann auch der maximal oder minimal auftretende Korrelationskoeffizient für unterschiedliche Verschiebungszeiten ausgewählt werden.
- Fouriertransformation jeweils einer der oben genannten Signale.
- Filterung eines der oben genannten Signale - Lock-In Verfahren (zwischen zwei unterschiedlichen Signalen; Verfahren wird unten kurz erläutert)
Es sind auch Kombinationen aus Anregungsmechanismen, Signalen und Auswerteverfahren für eine Schlupfbestimmung erfindungsgemäß zweckmäßig. So kann beispiels- weise als Modulation die Änderung der Übertragungskapazität Anwendung finden. Als Auswertesignal kann beispielsweise die Differenzdrehzahl und die Stellgrösse der Modulation dienen. Mit dem Verfahren nach dem Lock-In Prinzip kann dann der Schlupf ermittelt werden.
Zum Lock-In Prinzip sei auf die Figuren 6a bis 6e verwiesen. Das Lock-In-Verfahren ist eine Methode zur Detektion eines Signals, das schwächer ist als Rauschen oder Störsignale.
Die Funktionsweise des Lock-In wird in den folgenden Figuren 6a bis 6e schematisch verdeutlicht. In Figur 6a ist ein Signal A als Funktion der Zeit dargestellt. Signal A ist beispielsweise das gemessene Anpressdrucksignal eines Getriebes. In Figur 6b ist ein Signal B als Funktion der Zeit dargestellt. Signal B ergibt sich aus den Messungen von Drehzahlen eines ersten Scheibensatzes und eines zweiten Scheibensatzes und einer anschließender Differenzbildung der Drehzahlen.
In Figur 6c ist ein Signal C als Funktion der Zeit dargestellt. Signal C wird aus dem Re- ferenzsignal A abgeleitet. Dieses Signal nimmt nur Werte zwischen -1 und 1 an und beinhaltet den richtigen „Takt" des Referenzsignals des Anpressdrucks. Wird Signal C mit Signal B multipliziert, werden im „Takt" des Referenzsignals die Amplituden der Differenzdrehzahl nach oben „geklappt", siehe Figur 6d mit Signal D. Legt man anschlies- send einen Tiefpass über Signal D ergibt sich eine mittlere Amplitude, wie aus Signal E zu sehen ist, siehe Figur 6e. Die Amplitude von Signal E ist proportional zum Schlupf des Variators oder des Systems der Kupplung oder des Getriebes. Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modi- fikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig zwischen einem Eingang und einem Ausgang Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Verfahren.
• eine das Drehmomentübertragungsvermögen beeinflussende Stellgröße moduliert wird, • eine Ausgangsgröße der Baugruppe erfasst wird,
• die Ausgangsgröße einer Korrelationsrechnung unterworfen wird, in der ein Korrelationswert errechnet wird und
• die Differenz zwischen dem errechneten Korrelationswert und einem vorbestimmten Korrelationssollwert ermittelt wird und die Stellgröße in Richtung einer Vermin- derung der Differenz verändert wird, wenn die Differenz einen vorbestimmten
Schwellwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass
• eine Eingangsgröße und eine Ausgangsgröße der Baugruppe erfasst wird und
• in der Korrelationsrechnung der Korrelationswert zwischen der Eingangs- und der Ausgangsgröße berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs- und die Ausgangsgröße jeweils während eines gemeinsamen Zeitraums, während dessen die Stellgröße moduliert wird, erfasst werden und die derart erfassten Werte in die Korre- lationsrechnung eingehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Größen vor der Korrelationsrechnung gefiltert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrelationssollwert und/oder der Schwellwert von Betriebsgrößen eines die Baugruppe enthaltenden Antriebsstrangs abhängt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl der Baugruppe erfasst werden.
6. System zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebs- sträng eines Kraftfahrzeugs, enthaltend eine Stelleinrichtung zum Einstellen einer das
Drehmomentübertragungsvermögen der Baugruppe bestimmenden Stellgröße, eine Modulationseinrichtung zum Modulieren der Stellgröße, einen Sensor zum Erfassen einer Eingangsgröße der Baugruppe, einen Sensor zum Erfassen einer Ausgangsgröße der Baugruppe und eine elektronische Steuereinrichtung mit einem Prozessor und einer Speichereinrichtung, welche derart aufgebaut ist, dass sie das Verfahren nach
Anspruch 1 ausführt.
7. System nach Anspruch 5, wobei die Drehmoment übertragende Baugruppe ein stufenlos verstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ist.
8. Verfahren zum Regeln des Drehmomentübertragungsvermögens einer reibschlüssig zwischen einem Eingang und einem Ausgang Drehmoment übertragenden Baugruppe, insbesondere einer Baugruppe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Verfahren • einem das Drehmomentübertragungsvermögen beeinflussenden Stellgröße ein
Moduliersignal aufgeprägt wird,
• zumindest zwei zwischen dem Ausgang und der Aufprägung des Moduliersignals erfasste Messgrößensignale der Baugruppe verarbeitet werden,
• die zumindest zwei Messgrößen einer Korrelationsrechnung unterworfen werden, in der ein Korrelationswert errechnet wird und • der Korrelationswert zur Korrektur der Stellgröße verwendet wird.
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