WO2018233757A1 - Verfahren zur korrekten bestimmung einer in einer kupplung entstehenden reibenergie während einer anfahrt eines fahrzeuges mit einem handschaltgetriebe - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for the correct determination of a friction energy generated in a clutch during a drive of a vehicle with a manual transmission, wherein a friction during a slip of the clutch is determined.
  • DE 10 2005 061 080 A1 discloses a method for detecting a damage of a clutch with at least two by frictionally engaging torque-transmitting components, in which depending on the transmitted by slip between the torque components registered in the friction surface of the components friction and calculation of a Individual damage value as a function of the friction loss and the time is closed on a single clutch damage when the individual damage value exceeds a predetermined value.
  • the invention has for its object to provide a method for the correct determination of a resulting in a clutch friction energy, in which the friction energy is determined during the approach of a vehicle without knowledge of an engaged gear.
  • the object is achieved in that during the approach of the vehicle from the friction applied during the slip friction energy is determined in which an energy component of an engine and an energy component of the manual transmission are calculated separately, which are offset by a synchronization of the clutch with each other.
  • the fact is used that the friction during slippage of the product of the clutch torque and a speed difference of the motor shaft and the transmission input shaft during slippage is determined. Since wheel speed sensors and engine speed sensors are present in the vehicle, the friction energy can be reliably determined from these variables without additionally requiring a transmission speed sensor and / or a gear sensor.
  • a ratio of the manual transmission is determined with which corrects the energy component of the manual transmission is then deducted, for the determination of the friction energy of the corrected proportion of energy of the manual transmission of the energy content of the engine.
  • the gear ratio is determined from a constant ratio of an engine speed and a wheel speed of the vehicle.
  • a clutch torque and an engine speed over the entire starting period are integrated to determine the energy content of the engine. This determines the total energy that is entered into the clutch over the startup period.
  • the clutch torque and the wheel speed over the entire starting period are integrated to determine the energy content of the manual transmission. Again, the energy that is registered by the manual transmission in the clutch, reliably determined.
  • a total gear ratio of a vehicle drive train determined from a gear ratio and an axle ratio is used as a translation of the manual transmission. By using this total ratio, a particularly reliable determination of the starting driving energy of the vehicle is ensured.
  • a warning signal is issued when the determined friction energy exceeds a threshold. Exceeding the threshold value indicates wear of the coupling, which means that measures can be taken to replace the friction linings.
  • an error information is stored when the threshold value is exceeded, and the warning signal is output after the occurrence of a predetermined number of error information. This ensures that there is actually wear on the clutch and not a randomly caused fault event leads to incorrect indication of clutch wear.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a drive train of a vehicle.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a drive train 1 of a vehicle.
  • the drive train 1 comprises an internal combustion engine 2 and a clutch 3 for transmitting a torque provided by the internal combustion engine 2.
  • the clutch 3 is connected to a transmission 4, via which the torque generated by the internal combustion engine 2 are transmitted to an output shaft 5 and thus to drive wheels 6 of the vehicle.
  • the clutch 3 is controllable by means of a clutch control 7.
  • the engine speed of the internal combustion engine 2 is measured by means of a speed sensor 8, which is opposite to a crankshaft 9, which connects the internal combustion engine 2 with the clutch 3.
  • Wheel speed sensors 10 determine the wheel revolutions performed by the transmitted drive torque. Both speed sensors 8, 10 are connected to the clutch control 9.
  • a friction energy EReib which is entered into the clutch 3 during a starting process of the vehicle, is to be calculated.
  • the friction power PReib which occurs during slippage of the clutch 3 when the vehicle starts, is calculated from a clutch torque and an emerging slip:
  • the speed difference Acoscwupf represents the difference between the engine speed, which was measured by the speed sensor 9 and a non-measurable speed of a transmission input shaft.
  • the friction energy EReib thus calculated can be used as input for various other vehicle designs. Thus, it can be considered once in thermal calculations which are used to determine a wear of the clutch. Upon detection of wear, a warning signal may be issued to the vehicle and / or the driver. In particular, an error information can be stored in a fault memory of the vehicle. If such an error information occurs several times, it can be concluded after reading in a workshop that the coupling is closed and must be retrofitted.

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Abstract

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

Description

Verfahren zur korrekten Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie während einer Anfahrt eines Fahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrekten Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie während einer Anfahrt eines Fahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe, wobei eine Reibleistung während eines Schlupfes der Kupplung bestimmt wird. Aus der DE 10 2005 061 080 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Schädigung einer Kupplung mit wenigstens zwei durch Reibeingriff Drehmoment-übertragenden Bauteilen bekannt, bei welchem in Abhängigkeit der durch Schlupf zwischen den Drehmoment übertragenen Bauteilen in die Reibfläche der Bauteile eingetragenen Reibleistung und Errechnung eines Einzelschädigungswertes in Abhängigkeit von der Reibleistung und der Zeit, auf eine Kupplungseinzelschädigung geschlossen wird, wenn der Einzelschädigungswert einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Insbesondere bei Handschaltgetrieben, die keinen Gangsensor und keinen Getriebedrehzahlsensor aufweisen, ist es schwierig, die Reibenergie zu bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur korrekten Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie anzugeben, bei welchem die Reibenergie während der Anfahrt eines Fahrzeuges ohne Kenntnis eines eingelegten Ganges bestimmt wird. Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass während der Anfahrt des Fahrzeuges aus der während des Schlupfes aufgebrachten Reibleistung eine Reibenergie ermittelt wird, bei welcher ein Energieanteil eines Motors und ein Energieanteil des Handschaltgetriebes separat berechnet werden, die nach einer Synchronisation der Kupplung miteinander verrechnet werden. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass die Reibleistung während des Schlupfes aus dem Produkt des Kupplungsmomentes und einer Drehzahldifferenz der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle während des Schlupfes ermittelt wird. Da im Fahrzeug Raddrehzahlsensoren und Motordrehzahlsensoren vorhanden sind, kann aus diesen Größen zuverlässig die Reibenergie bestimmt werden, ohne dass zusätzlich ein Getriebedrehzahlsensor und/oder ein Gangsensor notwendig sind.
Vorteilhafterweise wird nach der Synchronisation der Kupplung eine Übersetzung des Handschaltgetriebes bestimmt, mit welcher der Energieanteil des Handschaltgetriebes korrigiert wird, wobei anschließend zur Ermittlung der Reibenergie der korrigierte Energieanteil des Handschaltgetriebes vom Energieanteil des Motors abgezogen wird. Durch diese Korrektur lässt sich einfach auf eine korrekte Reibenergie während des Anfahrens des Fahrzeuges schließen.
In einer Ausgestaltung wird die Gangübersetzung aus einem konstanten Verhältnis einer Motordrehzahl und einer Raddrehzahl des Fahrzeuges bestimmt.
In einer Variante werden zur Bestimmung des Energieanteils des Motors ein Kupplungsmo- ment und eine Motordrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert. Damit wird die Gesamtenergie, die in die Kupplung eingetragen wird, über den Anfahrzeitraum ermittelt.
In einer Weiterbildung werden zur Bestimmung des Energieanteils des Handschaltgetriebes das Kupplungsmoment und die Raddrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert. Auch hier wird die Energie, die seitens des Handschaltgetriebes in die Kupplung eingetragen wird, zuverlässig bestimmt.
In einer Ausführungsform wird als Übersetzung des Handschaltgetriebes eine aus einer Gang- und einer Achsübersetzung bestimmte Gesamtübersetzung eines Fahrzeugtriebstranges ver- wendet. Durch die Verwendung dieser Gesamtübersetzung wird eine besonders zuverlässige Ermittlung der Anfahrreibenergie des Fahrzeugs gewährleistet.
In einer Ausführungsform wird ein Warnsignal ausgegeben, wenn die ermittelte Reibenergie einen Schwellwert überschreitet. Durch Überschreitung des Schwellwertes wird ein Verschleiß der Kupplung angezeigt, woraus Maßnahmen zum Auswechseln der Reibbeläge realisiert werden können.
In einer weiteren Variante wird bei Überschreitung des Schwellwertes eine Fehlerinformation abgespeichert und das Warnsignal wird nach Auftreten einer vorgegebenen Anzahl von Feh- lerinformationen ausgegeben. Damit wird sichergestellt, dass auch tatsächlich ein Verschleiß an der Kupplung vorliegt und nicht ein zufällig hervorgerufenes Fehlerereignis zum fehlerhaften Anzeigen des Kupplungsverschleißes führt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur erläutert werden.
Es zeigt: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeuges.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Fahrzeuges. Der Antriebs- sträng 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und eine Kupplung 3 zur Übertragung eines durch den Verbrennungsmotor 2 bereitgestellten Drehmoments. Die Kupplung 3 ist dabei mit einem Getriebe 4 verbunden, über welches das von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf eine Abtriebswelle 5 und somit auf Antriebsräder 6 des Fahrzeuges übertragen werden. Die Kupplung 3 ist dabei mittels einer Kupplungssteuerung 7 steuerbar. Die Mo- tordrehzahl des Verbrennungsmotors 2 wird mittels eines Drehzahlsensors 8 gemessen, welcher einer Kurbelwelle 9 gegenüberliegt, die den Verbrennungsmotor 2 mit der Kupplung 3 verbindet. Raddrehzahlsensoren 10 ermitteln die durch das übertragene Antriebsmoment ausgeführten Radumdrehungen. Beide Drehzahlsensoren 8, 10 sind dabei mit der Kupplungssteuerung 9 verbunden.
Da bei dem beschriebenen Antriebsstrang 1 keinerlei Gang- und Getriebedrehzahlsensoren vorhanden sind, soll eine Reibenergie EReib, die während eines Anfahrvorganges des Fahrzeuges in die Kupplung 3 eingetragen wird, berechnet werden. Die Reibleistung PReib, die während eines Schlupfes der Kupplung 3 beim Anfahren des Fahrzeuges entsteht, wird dabei aus einem Kupplungsmoment und einem entstehenden Schlupf berechnet:
PReib -MKupp * AüüSchlupf (1)
Die Drehzahldifferenz Acoscwupf stellt dabei die Differenz der Motordrehzahl, die von dem Drehzahlsensor 9 gemessen wurde und einer nicht messbaren Drehzahl einer Getriebeeingangs- welle dar.
PReib- MKupp * (CjOMotorCjOGetriebe) (2)
Diese Reibleistung wird über den gesamten Anfahrprozess des Fahrzeuges in einem Zeitraum von ti bis tEnd dissipiert. Daraus ergibt sich folgende Reibenergie:
Figure imgf000005_0001
Die Reibenergie wird somit aus zwei Termen, einem Energieanteil des Motors EMOI und einem Energieanteil des Handschaltgetriebes Ecet berechnet: EMot = * coMotor (4)
Figure imgf000006_0001
£o * coGeiriebe (5)
Figure imgf000006_0002
Da aber kein Getriebedrehzahlsensor vorhanden ist, muss der Energieanteil des Handschaltgetriebes durch die Raddrehzahl WRad ersetzt werden. Dabei muss eine Gesamtübersetzung icang des Antriebsstranges 1 , welche sowohl eine Gangübersetzung als auch eine Achsübersetzung aufweist, hinzugezogen werden.
EGet = * coRad * iGang (6)
Figure imgf000006_0003
Während des Anfahrens des Fahrzeuges wird eine Reibenergie des Handschaltgetriebes Ecet (Anfahrt) in Abhängigkeit der Raddrehzahl WRad, die durch den Raddrehzahlsensor 10 bestimmt wird, ermittelt. Unabhängig davon wird die Reibenergie des Motors EMOI, wie sie gemäß Gleichung (4) dargestellt ist, berechnet.
^Get (Anfahrt)- \ M Kupp CO R, ad (7)
Nach der Synchronisation von Drehzahl der Getriebeeingangswelle und Drehzahl der Motorwelle stellt sich die konstante Gesamtübersetzung icang des Antriebsstranges 1 als festes Ver- hältnis zwischen Motordrehzahl WMotor und Raddrehzahl WRad ein. Diese wird nun mit Gleichung (6) verrechnet.
Der nach der Synchronisation berechnete Energieanteil des Handschaltgetriebes Ecet wird vom Energieanteil des Motors EMOI subtrahiert, woraus sich die korrekte Anfahrenergie EReib des Fahrzeuges ergibt, welche in die Kupplung 3 während des Anfahrvorganges eingetragen wurde
-Reib - J" MKupp * coMotor — MKupp * coRad * iGang (8)
Die so berechnete Reibenergie EReib kann als Input für verschiedene weitere Fahrzeugauslegungen genutzt werden. Somit kann sie einmal in thermischen Berechnungen berücksichtigt werden, welche zur Bestimmung eines Verschleißes der Kupplung genutzt werden. Bei Feststellung eines Verschleißes kann ein Warnsignal an das Fahrzeug und/oder den Fahrer ausgegeben werden. Dabei kann insbesondere eine Fehlerinformation in einem Fehlerspeicher des Fahrzeuges abgelegt werden. Tritt eine solche Fehlerinformation mehrfach auf, so kann nach Auslesen in einer Werkstatt darauf geschlossen werden, dass die Kupplung verschließen ist und nachgerüstet werden muss.
Des Weiteren kann neben dem Kupplungsverschleiß auch eine Kupplungsüberlastung ermittelt werden, was bei dem nächsten Anfahrvorgang berücksichtigt wird, indem beispielsweise ein Motormoment in einer vorgegebenen Größe unterbunden wird.
Bezugszeichenliste
1 Antriebsstrang
2 Verbrennungsmotor
3 Kupplung
4 Handschaltgetriebe
5 Abtriebswelle
6 Antriebsrad
7 Kupplungssteuerung
8 Motordrehzahlsensor
9 Kurbelwelle
10 Raddrehzahlsensor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer in einer Kupplung entstehenden Reibenergie während einer Anfahrt eines Fahrzeuges mit einem Handschaltgetriebe, wobei eine Reibleistung während eines Schlupfes der Kupplung (3) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anfahrt des Fahrzeuges aus der während des Schlupfes aufgebrachten Reibleistung eine Reibenergie ermittelt wird, bei welcher ein Energieanteil eines Motors (2) und ein Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) separat berechnet werden, die nach einer Synchronisation der Kupplung (3) miteinander verrechnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach der Synchronisation eine Übersetzung des Handschaltgetriebes (4) bestimmt wird, mit welcher der Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) korrigiert wird, wobei anschließend zur Ermittlung der Reibenergie der korrigierte Energieanteil des Handschaltgetriebes (4) vom Energieanteil des Motors (2) abgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung aus einem konstanten Verhältnis aus einer Motordrehzahl und einer Raddrehzahl des Fahrzeuges bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Energieanteils des Motors (2) ein Kupplungsmoment und die Motordrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Energieanteils des Handschaltgetriebes (4) das Kupplungsmoment und die Raddrehzahl über den gesamten Anfahrzeitraum integriert werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersetzung des Handschaltgetriebes (4) eine aus einer Gang- und einer Achsübersetzung bestimmte Gesamtübersetzung eines Fahrzeugtriebstranges (1) verwendet wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Warnsignal ausgegeben wird, wenn die ermittelte Reibenergie einen Schwellschwert überschreitet.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung des Schwellwertes eine Fehlerinformation abgespeichert wird und das Warnsignal nach Auftreten einer vorgegebenen Anzahl von Fehlerinformationen ausgegeben wird.
PCT/DE2018/100488 2017-06-21 2018-05-22 Verfahren zur korrekten bestimmung einer in einer kupplung entstehenden reibenergie während einer anfahrt eines fahrzeuges mit einem handschaltgetriebe WO2018233757A1 (de)

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