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CN102483107B - 离合器接触点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在行驶工况中在双离合器变速器中离合器接触点的快速确定。

Description

离合器接触点
技术领域
本发明涉及一种具有根据权利要求1前序部分的特征的方法以及具有根据权利要求10的前序部分的特征的计算机程序产品及具有根据权利要求11的前序部分的特征的装置。
背景技术
在现代汽车中越来越多地使用自动化的离合器，即由致动器操纵的离合器。离合器的操纵单元或致动器的位置在这里至少借助于增量仪获得，增量仪直接仅提供关于精确移动行程的信息，但不提供关于操纵单元绝对位置的信息。为了查明绝对位置，需要参考在离合器的预定操纵位置由致动器启动和读出增量仪的各计数状况的情况。
这种增量位移测量的一个基本问题是它对参考位置的准确测定的依赖性。这个问题在汽车运行时需要基本上用故障事件的发生计算的情况下加剧，这因此导致在电子控制设备中不再已知离合器的操纵单元或离合器致动器的绝对位置以及由此还有通过致动器调整的离合器力矩。由此可能引起安全临界的事件，例如不合运行期望的起动。在双离合器变速器的情况下，在所述两个离合器必须以准确地彼此定向的方式操纵时，准确获知离合器的各调节位置是特别安全临界的。
这种双离合器变速器在汽车中用作负荷转换变速器。因为各子传动系能够不依赖于第二子传动系进行运行，能够实现负荷转换运行。因此，离合器能够在子传动系中闭合，并且挡被置入，所述汽车利用该挡运行。在这些运行期间，在第二子传动系中能够置入具有另外的变速比的挡。在新激活的子传动系的离合器闭合期间，如果实际运行的子传动系的离合器分开，应执行转换。在称为交叉阶段或交叉转换的这种过程期间，两个离合器将力矩传递到它们的部分传递系上。为了避免因置入两个子传动系中的挡的不同变速比而导致从动端张紧，可传递到两个离合器上的力矩的和允许不明显超过将要传递的力矩(例如发动机力矩)。
所述离合器接触点在运行时确定并且然后在汽车运行期间在必需时进行适配。
在DE 10213946A1中描述了在运行时通过评估驱动系观测仪的力矩适配离合器参量，尤其是接触点。
在文献DE 10 2008 023 360 A1描述到，被观察的离合器的输入轴通过离合器的闭合而达到确定的转速，所述确定的转速在所述离合器分开后又衰减，由此测定接触点。在重新闭合离合器时评估转速梯度。在转速梯度显著改变的时间点，所述离合器获取将要传递的力矩并且当前的离合器位置解释为接触点。
在文献EP 1 067 008 B1中公开了通过输入轴的挡的置出及其转速梯度的估值试图直接推断作用在旋转体“输入轴”上的力矩。在这里，在置出挡的时间点，所述离合器已经闭合在确定的力矩值上。从输入轴的转速的梯度及其已知的惯性质量得到的力矩在这里总是通过牵引力矩(例如通过轴承摩擦)歪曲。为了测定这些，重复所述过程并且置出所述挡，但是，所述离合器是分开的。与根据DE 10 2008 023 360 A1中的方法相比，在这里总是在输入轴的同步转速时启动。这是必需的，因为设计的在湿式离合器上的方法存在严重的牵引力矩的异步转速相关性。
根据EP 1 067 008 B1的方法的离合器接触点的测定具有的缺点是所述挡的频繁置入和置出，这常常甚至反对毗邻的耦合力矩。所述相关的同步装置因此坚固地配置，以抵制磨损的升高。另外的缺点在于，当置出的接触点测定的挡不在迄今为止未激活的轴上时，转换程序能够一直在进行。在换挡过程未受妨碍的情况下，所述方法能够不常常随意地执行。
在文献DE 10 2007 025 501 A1中公开了所述离合器在置出挡时闭合。在变速器输入轴转速在发动机转速方向上非常迅速地改变的时间点上，则实际离合器位置解释为接触点。与根据DE 10 2008 023 360 A1的方法相比，在这里不应作出如利用旋转的输入轴通过牵引力矩处理或克服附着摩擦的结论。
试验已经证明，在打开的离合器和所述观察的轴上的中性档中，输入轴的转速不总是衰减。通过离合器轴承的牵引力矩，所述输入轴在置出挡和打开离合器中时常与发动机一起旋转。在两个输入轴之间，所述两个子变速器构造为空心轴和实心轴，在轴承中出现摩擦。
发明内容
本发明的任务在于：不依赖于发动机力矩地、在汽车的运行中尽可能频繁地、尽可能不影响换挡过程和不提高磨损地确定接触点。
所述任务通过具有根据权利要求1的特征的方法，通过具有根据权利要求10的特征的计算机程序产品和通过具有根据权利要求11的特征的装置解决。
根据本发明的方法提出具有至少两个子传动系的双离合器变速器的控制，这些子传动系中的每个利用离合器能与内燃机耦合。在这里，在未激活的子传动系上执行下述步骤：
在离合器打开时，从一个已置入的挡转换到中性；
在预先给定的时间间隔P1期间，测定未激活的子传动系的输入轴的牵引力矩Ms；
在预先给定时间间隔P2期间，闭合未激活的子传动系的离合器，直到一个预先给定的位置，并且测定未激活的子传动系的输入轴的总力矩M，在该预先给定的位置上，传递耦合力矩；
从牵引力矩Ms以及作为牵引力矩Ms和耦合力矩Mk的和的总力矩M测定所述未激活的子传动系的输入轴的耦合力矩Mk；
从测定的耦合力矩Mk的绝对值以及未激活的子传动系的离合器的离合器特性曲线测定接触点位置。
本发明的优点在于，本发明用于在双离合器变速器中在行驶工况中快速地测定离合器接触点。
在另一特别有利的实施例中提出，所述预先给定的位置是所述离合器的一个位置，在该位置上通过所述离合器传递小的转矩。
在又一有利的实施例中提出，所述预先给定的位置是所述离合器的一个位置，该位置位于离合器打开和在所述时间间隔P1之前测定的接触点位置之间。
作为替换提出，所述预先给定的位置是所述离合器的一个位置，该位置位于离合器打开和在所述时间间隔P1之前测定的接触点加上一个偏移量之间。
在这里，所述偏移量优选在0和5mm之间。
在另一优选实施例中提出，所述牵引力矩Ms根据关系式所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的惯性矩ΘEW1和所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的转速n1来测定。
在另一优选实施例中提出，所述总力矩M根据关系式所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的惯性矩ΘEW1和所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的转速n1来测定。
在一个特别优选的实施例中提出，所述时间间隔P1和P2这样选择，使得它们的和小于在其期间所述中性档被置入的时间间隔。
在另一优选实施例中提出，接下来所述未激活的子传动系的离合器打开，并且在所述未激活的子传动系上置入一个挡，该挡与下述挡是不同的挡或同一个挡，在离合器打开时从该挡进行到中性的转换。
根据本发明还提出一种具有计算机程序的计算机程序产品，当所述计算机程序在计算机上运行时，该计算机程序具有用于执行上述方法的软件单元。这样的计算机能够是用于控制双离合器的控制设备的一部分。
根据本发明还提出一种控制具有至少两个子传动系的双离合器变速器的装置，所述至少两个子传动系中的每个利用离合器能与内燃机耦合。借助这种装置在未激活的所述子传动系上能执行上述方法。
附图说明
本发明的其他优点和有利设计方案是下述附图及其说明的主题。在附图中：
图1具有附属电子控制装置的已知双离合器变速器的结构的简图；
图2说明常规的换挡过程的时间曲线图；
图3在未激活的输入轴上从1挡向3挡转换的换挡；
图4在未激活的输入轴上从1挡向3挡以两个阶段转换的换挡；
图5在未激活的输入轴上从3挡向1挡以两个阶段转换的换挡。
具体实施方式
根据图1，已知的双离合器变速器或平行转换变速器具有例如由内燃机驱动的主动轴6，主动轴6可选地与两个输入轴8和10无相对转动地连接。从主动轴6输入输入轴8和10的转矩流分别通过离合器K1和K2可选地控制。在输入轴8和输出轴12之间通过仅显示其中一个的轮对可接入不同的变速比。同样，在输入轴10和输出轴12之间可接入仅显示其中一个的不同的轮对。为操纵离合器K1和K2而设置致动器14和16。为接入所述轮对，例如为了在输入轴8或10上布置的轮与各自的输入轴8或10之间建立无相对转动的连接，设置致动器18和20，其中，所述轮与各自的、与输出轴12持续无相对转动连接的轮啮合，例如致动器18和20能够分别包含转换致动器和选择致动器。总之，输入轴8和输出轴12以及输入轴10和输出轴12各构成双离合器变速器的一个子变速器22或24。
具有微处理器和附属程序存储器与数据存储器的电子控制装置26用于控制致动器14、16、18和20，该控制装置的输出端分别控制一个致动器，它的输入端28与用来获取汽车传动系的运行参量的传感器30、32或34以及其他传感器，例如用来获取驱动汽车轮的转速的传感器，用来获取变速器的变速杆的位置的传感器，用来获取行驶踏板的位置的传感器等相连接，其中，传感器30、32或34获取主动轴6、输入轴8和输入轴10的转速。显示的控制装置26能够通过总线系统连接汽车的其他控制设备，例如，发动机控制设备，利用所述发动机控制设备控制发动机的功率调整装置。致动器能够构成为例如杠杆致动器，所述杠杆致动器例如是电动机控制的，其中，每个电动机的转数由增量计数器(未显示)获取。
可分别由离合器传递的力矩对离合器的功能是重要的并且在控制装置26的存储器中存储为曲线，该曲线说明与离合器调整装置、例如离合器杠杆的位置相关的可传递的耦合力矩。在离合器的功能状态通过磨损等改变时，特性曲线必须通过适应方法进行更新，由此例如必须检查行驶工况中的离合器的接触点并且必须适应必要时产生的离合器特性的变化。
在图1中所示的双离合器变速器中，在离合器是打开的各子变速器22或24中能分别挂入一个挡，变速器的有效变速比通过该(激活的)、其离合器闭合的子变速器确定。如果在子变速器22中挂入一个挡并且离合器K1是闭合的，则这个挡对主动轴6和输出轴12之间的变速比是有效的。同时，在另一子变速器24中能够挂入新的待接入的挡。在离合器从实际挂入的挡转换到新挂入的挡时，离合器K1必须打开，并且为了主动轴6和输出轴12之间的无牵引力中断的连接，离合器K2交叉闭合。如果离合器K2承担转矩的传递，在没有至少一个离合器K1、K2同时打滑时，所述变速器通过变速比的超定被破坏。因此，当两个离合器K1、K2同时越过它们的接触点闭合时，至少暂时地建立滑动状态，其中，这样的点定义为接触点，从该点开始，离合器在增加的闭合时传递转矩(在接触点中，在传递在各种情况下几个牛顿米的转矩)，在所述滑动状态中，两个离合器K1、K2中的至少一个滑动。
下面根据图2解释双离合器变速器的常规换挡过程，其中，横坐标分别表示时间，例如以秒为单位。在曲线图a)中，曲线I说明一个子变速器的换挡状态，例如子变速器22的换挡状态，曲线II说明另一子变速器的换挡状态，例如子变速器24的换挡状态。
在曲线图b)中，纵坐标说明可传递的转矩，曲线TK1表示可由离合器K1传递的转矩，曲线TK2表示可由离合器K2传递的转矩。
在曲线图c)中，纵坐标说明转速，曲线N6表示主动轴6的转速，它例如等于内燃机的曲轴的转速，曲线N8表示输入轴8的转速，曲线N10表示输入轴10的转速。
根据图2的曲线图解释从第二挡转换到第三挡与随后的从第二挡转换到第四挡，其中解释在t＝12s和t＝14.5s之间的时间过程。
在时间点t＝12s时，在第一子变速器22中挂入了第三挡，在第二子变速器24中挂入了第二挡。发动机力矩在该时间点通过第二子变速器24引导，这可以从曲线TK2相应的耦合力矩大于0辨认出。
在时间点t＝12s开始转换过程，其中，离合器K2的耦合力矩减小到0并且交叠的离合器K1的耦合力矩增加。从t＝12.5s开始，发动机力矩通过离合器K1和子变速器22传输，从而在第三挡上行驶。在时间点t＝12.5s和时间点t＝13s之间，发动机转速N6与第一子变速器22的输入轴8的转速N8同步。
在t＝13.5s和t＝14s之间，在第二子变速器22中预选转换到第四挡中，由此之后在牵引力不中断的条件下能够转接到该挡中。
这些根据图2解释的双离合器变速器的换挡过程自然仅提供了一个实例，尤其是关于上述具体时间点。
所述接触点的确定对离合器的功能是基本的。
所述接触点的测定应尽可能在不损害正常行驶工况的条件下插入该正常行驶工况中。因此，所述过程在下文中精确地进行描述，并且在开始由被动转速观测组成，所述过程在每次在未激活的输入轴上换挡时被接上。在确定的、预先给定的时间后，所述未激活的离合器激活地连接到预定的离合器位置上。当存在所述过程能够成功地结束的高可能性时，该第二步才被执行。于是能够防止不必要的致动器运动和进而防止磨损。汽车的驱动经由激活的子变速器或激活的输入轴执行。两个概念，即子传动系和子变速器在本文献的框架下作为同义词使用。
根据本发明的方法尤其说明在行驶工况中测定接触点，但是它也可以在投入运行时用于接触点的确定或用于耦合状态的可靠性确定(离合器可靠地打开)。
下面描述未激活的输入轴1和激活的输入轴2。数字1和2在这里不作为附图标记。输入轴1的转速曲线用附图标记70标示，输入轴2的转速曲线用附图标记80标示。同样，与1挡、2挡和3挡关联的数字1、2和3不作为附图标记。而是，1挡用附图标记90标示，2挡用附图标记120标示和3挡用附图标记110标示。
在图3中显示在未激活的输入轴1上挡从1挡90转换到3挡110(转速输入轴1：附图标记70)。如果在输入轴1上选择中性档100，则输入轴1与离合器1的固定于其上的离合器从动盘首先继续旋转，并且最终通过在轴承中的摩擦被制动。
在I 50的情况下，用于输入轴2(转速输入轴2：附图标记80)的轴承中的牵引力矩比变速器中的牵引力矩和显著地高，由此，在输入轴通过在变速器中提供的同步装置强制到用于3挡110的同步转速之前，输入轴1同步到发动机转速。
在II 60的情况下，变速器中牵引力矩的和大于用于离合器K1的轴承摩擦，从而所述转速下降直到所述同步转速的时候被强迫在3挡110中。在从较高的挡位转换到较低的挡位时存在类似的相互关系。离合器K1的在转矩传递方面背离驱动马达的输出端-离合器从动盘-此时与输入轴1固定连接。类似地适用于离合器K2和输入轴2。
动量矩因系列发散、磨损和因不同的行驶动作(例如转弯行驶)而改变，因此必须考虑到牵引力矩的和在相应被观测的离合器上会相对快速地改变。牵引力矩的和正好在换挡期间，即在未激活的输入轴1上的挡在中性档100中的阶段中首先认为是恒定的。
在图3中可见，转速在A点后以近似恒定斜率下降。因此，对于情况I50在时间间隔A-B1中的测量数据以及对于情况II 60在时间间隔A-B2中的测量数据能用于转速改变的分析，以便由此测定牵引力矩。为此使用物理关系式其中，牵引力矩Ms、输入轴1的惯性矩ΘEW1和输入轴1的转速n1。
在图4中显示根据本发明的用于从1挡90向3挡110转换的方法，在图5中显示用于从3挡110向1挡90转换的方法。在两个图示中，汽车在激活的输入轴2上在2挡120中行驶。时间间隔P1 130用于确定牵引力矩Ms。此后，离合器在时间间隔P2 140运动到预先给定的位置上，在该位置上传递一个小的耦合力矩Mk，然后确定牵引力矩Ms和耦合力矩Mk的和，即M＝Mk+Ms。对此，M同样根据确定，在这种情况下，连同起作用的耦合力矩Mk。然后得到作用在离合器上的力矩Mk＝M-Ms。
根据在未激活的输入轴上对发动机转速的转速比而定，耦合力矩是正的或负的。通过绝对值形成则能够说明用于已使用的、预先给定的离合器位置的耦合力矩。如果力矩的估值准确地得到期望的接触点力矩，从而在离合器不存在滞后时，所述离合器位置准确地对应接触点。但是一般地测定的耦合力矩小于或大于接触点力矩，从而借助在控制设备中存储的离合器特性曲线能容易地推断出接触点。所述方法可用于双离合器变速器的分别在未激活的轴上的两个离合器。
相对于现有技术的方法的一个基本优点在于，与未使用该方法的汽车相比，利用根据本发明的方法不再需要同步装置。不必须有效地更频繁地转换。根据变速器控制，相对未使用该方法的汽车需要稍稍延长中性档阶段，以便能够利用在图4和5中的直至在点B中的附着地整个时间间隔。
时间间隔P1和P2优选选择在0.1和1.0s之间，特别优选在0.2和0.5s之间。从P1向P2的过渡取决于离合器致动器必须经过的位移。对此估计大约0.2到0.4s。从时间间隔P1开始直到时间间隔P2结束的总过程在小于2.5s，特别优选在小于1.5s内进行。
在上述描述中，解释了在未激活的输入轴的子变速器上的1->3和3->1的换挡的例子。在这里，1->3表示从1挡向3挡的换挡。
然而，根据本发明的方法，在挡之间的所有换挡都是可能的，这些挡在如各未激活的轴那样的同一个子变速器上。这能够根据变速器结构类型而定而不同。
如果例如1、3、5、7挡布置在未激活的轴的子变速器上，则下列换挡是可能的：1->3、3->1、3->5、5->3、5->7、7->5，但也可以是多级的：7->3，7->1等。
如果例如R、2、4、6挡布置在未激活的轴的子变速器上，则下列换挡是可能的：R->2、2->R、2->4、4->2、4->6、6->4，但也可以是多级的：6->2等。
有利的是，置出预选的挡，然后再次置入同一个预选的挡，例如在更长的高速公路行驶时在7挡和未激活的轴上的预选的6挡中，所述6挡能够置出，并且然后在接触点确定后再次置入。
滞后补偿已经这样进行，即要求转矩并且通过离合器模型由此测定所述位置。
对于测定的力矩，从离合器特性曲线计算的接触点能够在打开的离合器中直接接受为新的接触点。但是也能够从以前的接触点和新测定的接触点计算出差，并且然后通过权重矫正地返回旧的接触点上。由此实现接触点测定的不精确性对当前接触点仅仅具有小的影响。
利用根据本发明的方法测定的接触点能够与利用在文献DE 10213946A1中阐述的方法测定的接触点或现有技术的其他方法测定的接触点结合。根据本发明的方法以及根据DE 10213946A1的方法能够平行进行，因为DE10213946A1中的方法仅能够在离合器闭合或滑动时工作，然而，根据本发明的方法在离合器打开时或非常小的耦合力矩时工作。还可考虑利用这里提出的根据本发明的方法测定接触点，但摩擦系数可利用DE 10213946A1中的方法测定。
为了能够例如在更长的恒速行驶时在未激活的轴上实现接触点测定，可以在那里暂时地置入中性档。
接触点的根据本发明的测定在中性阶段中在挡预选期间执行，此时，所述中性阶段在需要时被延长。在所述中性阶段中，离合器通常是打开的，从而牵引力矩在输入轴上引起转速改变。本发明现在将这个中性阶段分为两个阶段。在第一阶段中测定牵引力矩，在第二阶段中离合器运动到一个确定的、预先给定的位置上，由此可以测定牵引力矩和耦合力矩的和。因此可以确定耦合力矩，并且通常通过存储的离合器特性曲线被使用，以便利用已知的离合器位置推断出接触点。软件侧的接触点则能够直接预给定或者对这里测定的接触点增加增量。
附图标记列表
6    主动轴
8    输入轴
10   输入轴
12   输出轴
14   致动器
16   致动器
18   致动器
20   致动器
22   子变速器
24   子变速器
26   控制装置
28   输入端
30   传感器
32   传感器
34   传感器
K1   离合器
K2   离合器
50   情况I转速曲线
60   情况II转速曲线
70   (未激活的)输入轴1转速
80   (激活的)输入轴2转速
90   1挡
100  中性档
110  3挡
120  2挡
130  时间间隔P1
140  时间间隔P2
150  耦合曲线离合器K1
160  离合器K1闭合到给定位置上

Claims (7)

1.一种用于控制具有至少两个子传动系的双离合器变速器的方法，所述至少两个子传动系中的每个借助离合器(K1，K2)能与内燃机耦合，其特征在于，
在未激活的所述子传动系上执行下述步骤，
在离合器打开时从一个已置入的挡转换到中性；
在预先给定的时间间隔P1(130)期间测定所述未激活的子传动系的输入轴的牵引力矩Ms；
在预先给定的时间间隔P2(140)期间，闭合所述未激活的子传动系的离合器，直到一预先给定的位置，并且测定所述未激活的子传动系的输入轴的总力矩M，在该预先给定的位置上传递一耦合力矩；
从所述牵引力矩Ms以及作为牵引力矩Ms和耦合力矩Mk的和的所述总力矩M测定所述未激活的子传动系的所述输入轴的耦合力矩Mk；
从测定的所述耦合力矩Mk的绝对值以及所述未激活的子传动系的所述离合器的离合器特性曲线测定接触点位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预先给定的位置是所述离合器的一个位置，在该位置上通过所述离合器传递小的转矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述牵引力矩Ms根据关系式用所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的惯性矩ΘEW1和所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的转速n1来测定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述总力矩M根据关系式用所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的惯性矩ΘEW1和所述未激活的子传动系的未激活的所述输入轴的转速n1来测定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述时间间隔P1和P2这样选择，使得它们的和小于在其期间所述中性档(100)被置入的时间间隔。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，
接下来所述未激活的子传动系的离合器打开，并且在所述未激活的子传动系上置入一个随着离合器的打开而转换到中性的挡。
7.用于控制具有至少两个子传动系的双离合器变速器的装置，所述至少两个子传动系中的每个利用离合器(K1，K2)能与内燃机耦合，其特征在于，
在未激活的所述子传动系上执行根据权利要求1至6所述的任一方法。
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