Verfahren zur Ermittlung des axialen Verschleißes und der Geqenkraftsteiqunq bei einem Lamellenschaltelement

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des axialen Verschleißes und der Gegenkraftsteigung bei einem Lamellenschaltelement mit lagegeregelter Ansteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Lamellenschaltelemente eines Antriebsstrangs derart anzusteuern, dass das von dem Schaltelement zu übertragende Moment über ein Motormoment eines Elektromotors, über einen Kupplungsdruck eines Druckstellers oder über eine Anziehungskraft eines Elektromagneten eingestellt wird. Hierbei entsteht bei den bekannten moment-, druck-, oder kraftbasierten Ansteuerungsverfahren der Nachteil, dass starke Hystereseeffekte auftreten, die die Stellgenauigkeit des zu übertragenden Momentes in nachteiliger weise beeinträchtigen.

Aus der noch nicht veröffentlichten DE-Patentanmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2006 056 515.0 geht ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung hervor, wobei das von der Kupplung zu übertragende Moment elektromechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch kontinuierlich eingestellt wird, im Rahmen dessen das zu übertragende Kupplungsmoment unter Verwendung einer lageabhängigen Kupplungsmomentvorgabe eingestellt wird. Dadurch können die Hystereseeffekte weitgehend vermieden werden.

Bei dem bekannten Verfahren besteht für den Fall einer elektromechani- schen Einstellung des Momentes zwischen dem Drehwinkel des Elektromotors und der Kupplungslage, nämlich der Position eines beweglichen Kupplungsteils, eine proportionale Abhängigkeit, so dass über die Elektromotorlagerege-

lung eine Kupplungslageregelung erfolgt. Hierbei wird die Drehbewegung des Elektromotors über eine Stirnradstufe und eine Kugelrampe auf das bewegliche Kupplungsteil übertragen.

Derartige Systeme mit lagegeregelter Ansteuerung einer Lamellenkupplung oder Lamellenbremse unterliegen Veränderungen durch axialen Verschleiß der Lamellen, wobei sich dadurch auch die Gegenkraftsteigung bzw. der Steifigkeit des Systems verändert. Zudem gibt es für den Fall einer elekt- romechanischen Aktuierung mittels einer Stirnradstufe und einer Kugelrampe störende Einflüsse durch unterschiedliches Temperaturverhalten, Hystereseeffekte und die Hakeligkeit des Systems, bedingt durch die Zahneingriffe in der geradverzahnten Stirnradstufe zwischen dem Elektromotor und der Kugelrampe.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des axialen Verschleißes und der Gegenkraftsteigung bzw. der Steifigkeit des Systems bei einem Lamellenschaltelement mit lagegeregelter Ansteuerung anzugeben, welches möglichst genaue Resultate liefert. Für den Fall einer elektromechanischen Aktuierung mittels einer Stirnradstufe und einer Kugelrampe sollen die Resultate weitgehend unabhängig von den störenden Einflüssen Hakeligkeit und Hysterese sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein Verfahren zur Ermittlung des axialen Verschleißes und der Gegenkraftsteigung bzw. der Steifigkeit des Systems bei einem Lamellenschaltelement mit lagegeregelter Ansteuerung vorgeschlagen, im Rahmen dessen der axiale Verschleiß und die Gegenkraftsteigung bzw. die Steifigkeit

des Systems mittels einer Nachlaufadaption bei Stillstand des Fahrzeugs ermittelt werden.

Gemäß der Erfindung wird bei Stillstand des Fahrzeugs der komplette Arbeitsbereich der Lamellen durch eine auf- und absteigende lagegeregelte Rampe abgefahren. Durch die Lageregelung können Stehenbleiber, d.h. Situationen, bei denen sich die Lage bei Variation des Momentes nicht ändert, auf ein geringstes Maß vermindert werden, wodurch der Einfluss der Hakeligkeit für den Fall, dass eine Stirnradstufe vorgesehen ist, in vorteilhafter Weise begrenzt werden kann.

Des weiteren wird gemäß der Erfindung für den Fall einer elektromecha- nischen Aktuierung mittels einer Stirnradstufe und einer Kugelrampe durch eine Variation des Motormoments des Elektromotors die Hysterese der abgefahrenen Rampe klein gehalten, derart, dass durch die somit erzielbare hohe Qualität der auf- und absteigenden Lagerampe nicht nur der axiale Verschleiß der Lamelle, sondern auch die Gegenkraftsteigung des Systems gemessen werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des axialen Verschleißes des Lamellenpakets sowie der Gegenkraftsteigung des Systems durch Mittelung der entsprechenden gemessenen Werte für die auf- und absteigende Rampe.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren anhand einer Lamellenkupplung mit lagegeregelter elektromechanischer Ansteuerung mittels eines Elektromotors beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : Eine schematische Darstellung eines Systems, umfassend eine Lamellenkupplung mit lagegeregelter Ansteuerung, bei der über eine Elektromotorlagere-

gelung über eine Stirnradstufe und eine Kugelrampe eine Kupplungslageregelung erfolgt;

Figur 2: Ein Motormoment-Motorwinkel Diagramm zur Veranschaulichung des axialen Verschleißes und der Veränderung der Gegenkraftsteigung bzw. der Steifigkeit des Systems; und

Figur 3: Ein Motormoment-Motorwinkel Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Figur 1 ist eine Lamellenkupplung 1 dargestellt, welche lagegeregelt ansteuerbar ist; hierbei erfolgt die Lageregelung durch einen Elektromotor 2, dessen Drehbewegung über eine Stirnradstufe 3 und eine Kugelrampe 4 auf ein axial bewegliches Kupplungsteil 5 übertragen wird. In der Figur ist zudem ein mit der Abtriebsseite der Kupplung 1 verbundenes Planetengetriebe 6 dargestellt.

Mit F _ax i _a i ist die auf das Lamellenpaket der Kupplung 1 ausgeübte Kraft und mit F _Gege nkraftdie vom System erzeugte Gegenkraft, die der Steifigkeit des Systems entspricht, bezeichnet. Ferner ist mit S _aX i _a i die axiale Verschiebung des axial beweglichen Kupplungsteils 5 aufgrund der Drehbewegung des Elektromotors 2 um einen Drehwinkel φ mit einem Moment M _mo tor bezeichnet.

In Figur 2 ist anhand eines Moment - Motorwinkel - Diagramms die Veränderung des Regelsystems der Kupplung aufgrund des axialen Verschleißes und der Veränderung der Gegenkraftsteigung bzw. der Steifigkeit des Systems veranschaulicht. δφ bezeichnet hierbei die Differenz hinsichtlich des Drehwinkels φ des Elektromotors, der erforderlich ist, um eine axiale Verschiebung des

axial beweglichen Kupplungsteils zu bewirken bzw. die durch den axialen Verschleiß bewirkte Winkeldifferenz bei identischem Kupplungsmoment.

In Figur 2 stellt Kurve A die Gegenkraft-Kennlinie bei einem vorgegebenen axialen Verschleiß dar, wobei Kurve B eine Gegenkraft-Kennlinie des selben Systems bei unterschiedlichem axialen Verschleiß ist. Daraus wird ersichtlich, dass die Kenntnis der aktuellen Gegenkraft-Kennlinie für die lagegeregelte Ansteuerung der Kupplung von besonderer Bedeutung ist, da das vom Elektromotor gelieferte Moment der Gegenkraft - Kennlinie bzw. der Gegenkraftsteigung angepasst werden soll.

Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf Figur 3 wird zur Vermessung des axialen Verschleißes und der Gegenkraftsteigung bzw. der Steifigkeit des Systems bei einem Lamellenschaltelement mit lagegeregelter Ansteuerung vorgeschlagen, den axialen Verschleiß und die Gegenkraftsteigung bzw. die Steifigkeit des Systems mittels einer Nachlaufadaption bei Stillstand des Fahrzeugs zu erfassen.

Erfindungsgemäß wird bei Stillstand des Fahrzeugs der komplette Arbeitsbereich I der Lamellen der Kupplung durch eine auf- und absteigende lagegeregelte Rampe abgefahren. Hierbei wird in Abhängigkeit vom Motorwinkel das Moment derart erhöht, dass das axial bewegliche Kupplungsteil 5 verschoben werden kann. Durch diese Konzeption werden Stehenbleiber weitgehend vermieden, wodurch der Einfluss der Hakeligkeit der Stirnradstufe erheblich begrenzt wird. Ein Stehenbleiber ist in Figur 3 mit K bezeichnet.

In Figur 3 ist die einfahrende Rampe mit C und die ausfahrende Rampe mit D bezeichnet, wobei der übergang zwischen den Rampen mit E bezeichnet ist. Des weiteren ist in Figur 3 die Gegenkraft-Kennlinie mit F bezeichnet, deren Steigung durch das Steigungsdreieck G veranschaulicht wird.

Gemäß der Erfindung wird durch eine systembedingte Variation des Motormoments des Elektromotors (d.h. des Lagereglers) die Hysterese H der abgefahrenen Rampe klein gehalten, so dass durch die somit erzielbare hohe Qualität der auf- und absteigenden Rampe C, D neben dem axialen Verschleiß der Lamelle auch die Gegenkraftsteigung bzw. die Steifigkeit des Systems gemessen werden kann. In Figur 3 ist der axiale Verschleiß der Kupplung mit J bezeichnet. Die Variation des Motormoments entspricht dem „Zittern" bei den Rampen C, D.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Bestimmung des axialen Verschleißes J der Lamellen sowie der Gegenkraft - Kennlinie F bzw. der Gegenkraftsteigung des Systems (d.h. der Gegenkraft- Kennlinie) durch Mittelung der für die auf- und absteigende Rampe C, D gemessenen Werte. Bei dem gezeigten Beispiel wird der axiale Verschleiß als Intervall zwischen einer Nullposition und der Mitte des Arbeitsbereiches der Lamellen definiert.

Bezuqszeichen

1 Lamellenkupplung

2 Elektromotor

3 Stirnradstufe

4 Kugelrampe

5 axial bewegliches Kupplungsteil

6 Planetengetriebe

Faxial auf das Lamellenpaket der Kupplung 1 ausgeübte Kraft rGegenkraf Gegenkraft 5 axial axiale Verschiebung des axial beweglichen Kupplungsteils 5

Mmotor Moment des Elektromotors

φ Drehwinkel des Elektromotors

A Gegenkraft-Kennlinie

B Gegenkraft-Kennlinie

C einfahrende Rampe

D ausfahrende Rampe

E übergang zwischen den Rampen C und D

F Gegenkraft-Kennlinie

G Steigungsdreieck

H Hysterese

I Arbeitsbereich der Lamellen der Kupplung 1

J axialer Verschleiß der Kupplung 1

K Stehenbleiber