AT516354B1 - Verfahren zur bestimmung zumindest einer kupplungsposition bei einer nasslaufenden kupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Kupplungsposition bei einer nasslaufenden Kupplung (1), insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welcher Kupplung (1) Schmieröl eines Schmierölversorgungssystems (2) kontrolliert zugeführt wird, wobei im eingekuppelten Zustand die Schmierölzufuhr aktiviert wird und im ausgekuppelten Zustand deaktiviert wird. Um mit geringem Aufwand die Kupplungsposition bestimmen zu können, ist vorgesehen, dass zumindest ein Parameter des Schmierölversorgungssystems (2) überwacht wird und die Kupplungsposition in Abhängigkeit des Parameters bestimmt wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Kupplungsposition bei einer nasslaufenden Kupplung, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welcher Kupplung Schmieröl eines Schmierölversorgungssystems kontrolliert zugeführt wird, wobei im eingekuppelten Zustand die Schmierölzufuhr aktiviert wird und im ausgekuppelten Zustand deaktiviert wird.

[0002] Bevor eine Kupplung Drehmoment überträgt, muss sie bis zum Einrückpunkt („Kiss-point“) geschlossen werden. Dieses Schließen bis zum Einrückpunkt sollte schnell erfolgen, da zu große Verzögerung nach Vorliegen eines Schaltbefehles durch den Fahrer nicht tolerierbar oder gar gefährlich ist. Die Kupplungskolben werden dabei über magnetische Proportionalventile betätigt. Auf Grund des geschlossenen Regelprozesses ist ein dynamisches Verhalten im Allgemeinen langsam. Für die Auswahl der Größe des Proportionalventils gibt es einen Zielkonflikt. Ein schnelles Einrücken bis zum Einrückpunkt würde große Proportionalventile mit hohem Ölfluss erfordern, für eine gute Drehmomentregelung der geschlossenen Kupplung wären allerdings hinsichtlich der Genauigkeit kleinere Proportionalventile besser. Daher werden im Allgemeinen kleine Proportionalventile gewählt und ein Schnelleinrückmodus vorgesehen, in dem bis zum Einrückpunkt mit höherem Steuerdruck gearbeitet wird, um ein weiteres Öffnen des Ventilsteuerkolben-Querschnitts für eine Zeit zu ermöglichen, die gerade kurz genug ist, um eine Momentübertragung der Kupplungsscheiben zu vermeiden. Die Einrückzeit zwischen der vollständigen Öffnungsposition und dem Einrückpunkt der Kupplung kann gemessen und gut reproduziert werden, vorausgesetzt man kann vom vollständigen Öffnungspunkt der Kupplung ausgehen. Geht man allerdings nicht von einer vollständig geöffneten Position aus und führt dennoch den Schnelleinrückmodus über die definierte Einrückzeit aus, so kommt es zu einem unerwünschten schlagartigen Einkuppeln.

[0003] Es sind diverse Verfahren im Stand der Technik bekannt geworden, um den Einrückpunkt einer Reibkupplung einzustellen.

[0004] Das Dokument DE 196 52 244 A1 betrifft ein Verfahren zur Kisspoint - Adaption, wobei das Motormoment als wichtiger Parameter gemessen wird. Ein Grundansatz besteht darin, mehrere Betriebspunkte anzufahren, um hier über Mittelwertbildung eines sichere Adaption zu erzielen.

[0005] Die EP 0 931 961 A1 betrifft ein Eichverfahren für eine Steuerkupplung bei konstanter Motordrehzahl, wobei der Kupplungseichwert aus einer Zieldrehzahl und der Änderungszeit gewonnen wird, die aus einer Profilwiderstandszeit berechnet wird. Die Profilwiderstandszeit repräsentiert eine von der Reibcharakteristik abhängende Drehzahländerung, wobei insbesondere die Kupplung geöffnet und geschlossen und die Zeit gemessen wird, innerhalb der sich die Drehzahl eines Zahnrades um einen bestimmten Betrag verändert. Ein ähnliches iteratives Verfahren ist aus der EP 0 859 171 A1 bekannt.

[0006] Die DE 102 44 393 A1 betrifft die Bestimmung des Einrückpunktes durch Messen des Druckverlaufes und durch Bestimmen der ersten Ableitung hiervon an einem Hydraulikzylinder.

[0007] Aus der DE 10 054 867 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Kriechpunktes einer Reibkupplung bekannt. Ein erster Kriechpunkt wird eingestellt und das Kupplungsmoment gemessen. Dann wird ein zweiter Kriechpunkt eingestellt, wenn im ersten Schritt keine Übereinstimmung vorhanden ist. Dabei wird als Bezugspunkt ein zwischen Schleifpunkt und erstem Kriechpunkt liegender Wert gewählt. Dann wird der neue zweite Kriechpunkt so eingestellt, dass eine Übereinstimmung von gewünschtem und tatsächlich übertragenem Moment erfolgt.

[0008] Weiters ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Greifpunktes einer Reibkupplung aus der EP 1 741 950 A1 bekannt. Eine Reibkupplung wird geöffnet, so dass die Getriebeeingangsdrehzahl abfällt. Dann wird die Kupplung wieder geschlossen, bis der Abfall der Drehzahl gestoppt ist. Anschließend wird die Kupplung weiter geschlossen bis die Drehzahl gleich bleibt oder abfällt. Hieraus wird der Greifpunkt berechnet.

[0009] Die DE 19 939 818 C1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebstranges mit einem elektrisch angesteuerten Doppelkupplungsgetriebe. Der Eingriffspunkt einer zur aktiven Kupplung parallelen Kupplung wird durch einen instationären Einrückvorgang ermittelt.

[0010] Die DE 199 51 946 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug, bei dem der Verlauf der Kupplungskennlinie durch Messung einer in einen Druckwert umgewandelten Drehmomentdifferenz ermittelt wird.

[0011] Die US 5 853 076 A beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Kupplungsfüllrate. Hierzu wird der Druck im Fluid ermittelt, um Verzögerungszeiten zu bestimmen und bei der Steuerung der Kupplung zu berücksichtigen.

[0012] Aus der DE 10 2005 007 685 A1 ist eine nasslaufende Lamellenkupplung mit einem Schmierölversorgungssystem zur Bereitstellung von Schmieröl zum Kühlen der Kupplungsflächen der Kupplung bekannt. Dabei ist ein Steuerkolben zur Steuerung des Schmieröldruckes mit einem Kolben des Kupplungsaktuators verbunden bzw. integral mit diesem ausgebildet. Die Menge des auf das Lamellenpaket der Lamellenkupplung leitbaren Kühlöls ist als Funktion der Stellung des Kolbens der Lamellenkupplung mechanisch, hydraulisch oder durch Betätigen eines Ventils steuerbar.

[0013] Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie relativ aufwendig sind und zusätzliche Sensorik zur Überwachung benötigt wird.

[0014] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Bestimmung des Einrückpunktes bei einer Kupplung auf möglichst einfache Weise zu ermöglichen.

[0015] Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass zumindest ein Parameter des Schmierölversorgungssystems überwacht wird und die Kupplungsposition in Abhängigkeit des Parameters bestimmt wird.

[0016] Zum Unterschied zu bekannten Verfahren wird nicht der Betätigungsdruck des Betätigungssystems, sondern ein Parameter des Schmierölversorgungssystems überwacht.

[0017] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dem zumindest einen Parameter des Schmierölversorgungssystems genau eine Kupplungsposition zugeordnet wird, wobei es insbesondere vorteilhaft ist, wenn der überwachte Parameter aus der Gruppe Schmieröldruck, Steuerkolbenposition und/oder Schmierölpumpen-Betriebszustand ausgewählt wird. Insbesondere der Schmieröldruck bietet sich hierbei besonders als zu überwachender Parameter an, da in vielen Fällen bereits die Sensorik zur Messung des Schmieröldruckes standardmäßig vorhanden ist. Somit ist meist kein zusätzlicher sensorische Aufwand erforderlich.

[0018] In einer besonders einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der gemessene Wert des Parameters mit einem Schwellwert für den Parameter verglichen wird und eine vollständig ausgekuppelte Kupplungsposition erkannt wird, sobald der gemessene Wert des Parameters einen definierten Schwellwert übersteigt.

[0019] Die Erfindung macht sich dabei zu Nutze, dass die Betätigung eines Aktuators Einfluss auf die Schmierölversorgung hat.

[0020] Zur Ausübung des Verfahrens ist zur Bestimmung des Parameters zumindest ein Messaufnehmer - vorzugsweise ein im Schmierölversorgungssystem stromaufwärts eines ersten Steuerkolbens zur Steuerung des Schmieröldruckes angeordneter Drucksensor - mit einer Steuereinheit verbunden, wobei die Steuereinheit den gemessenen Wert des Parameters mit einem Schwellwert für den Parameter vergleicht und eine vollständig ausgekuppelte Kupplungsposition dadurch erkennt, dass der gemessene Wert des Parameters den definierten Schwellwert des Parameters übersteigt.

[0021] Nasslaufende Kupplungen, beispielsweise nasslaufende Lamellenkupplungen, benötigen zwei Arten der Ölversorgung: einerseits wird Systemdruck für die Aktivierung des Betätigungskolbens zum Schließen bzw. Öffnen der Kupplungsscheiben bzw. Kupplungslamellen und andererseits Schmieröldruck zur Kühlung der Kupplungsflächen verwendet, wobei der Schmieröldruck aus Effizienzgründen vom Schließzustand der Kupplung abhängt: [0022] Bei offener Kupplung ist wenig, bei geschlossener Kupplung hingegen viel Kühlung durch das Schmieröl erforderlich, um die erzeugte Wärme abführen zu können. Da das Ein- und Ausschalten des Schmieröls durch die Steuerkante eines ersten Steuerkolbens erfolgt, welcher synchron mit dem Kupplungsaktuator betätigt wird, ist der Schmieröldruck ein wichtiger Indikator für die Stellung der Kupplung. Dabei kann in einer kompakten Ausführung vorgesehen sein, dass ein erster Steuerkolben zur Steuerung des Schmieröldruckes mit einem Kolben des Kupplungsaktuators der Kupplung verbunden oder integral mit diesem ausgebildet ist.

[0023] Der Schmieröldruck wird beispielsweise durch eine Pumpe und ein Druckhalteventil erzeugt.

[0024] Der erste Steuerkolben kann durch einen Kolben des Kupplungsaktuators gebildet oder mit diesem fest verbunden sein. Wird die Schmierung eingeschalten, so reduziert sich der Schmieröldruck, welcher im Allgemeinen durch einen Drucksensor gemessen und der Getriebesteuereinheit zur Verfügung gestellt wird. Der Schmieröldruck korreliert somit mit der Position des ersten Steuerkolbens. Die Änderung im Schmieröldruck kann also verwendet werden, um die Position des Kolbens des Kupplungsaktuators zu bestimmen. Im Allgemeinen wird die Schmierung vollständig abgeschaltet, wenn der Kupplungsaktuator durch den den Kupplungsaktuator steuernden zweiten Steuerkolben deaktiviert und die Kupplung geöffnet wird, sodass der Schmieröldruck ein hervorragender Indikator für die Position der Kupplung ist. Somit kann ein über einem definierten Schwellwert liegender Schmieröldruck einer vollständig geöffneten Kupplungsposition zugeordnet werden, welche als Basis zur Anwendung eines Einrückvorganges über die vorbekannte Einrückzeit verwendet werden kann.

[0025] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0026] Es zeigen [0027] Fig. 1 den Verlauf des Schmieröldruckes und des Betätigungsdruckes und [0028] Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens.

[0029] Die Fig. 1 zeigt den Verlauf des Schmieröldruckes pL und des Betätigungsdruckes pc für die Kupplung 1, über der Zeit t aufgetragen. Mit pCs ist der Sollwert für den Betätigungsdruck pc der Kupplung bezeichnet. In den Bereichen O ist die Kupplung 1 vollständig geöffnet, in den Bereichen C zumindest teilweise geschlossen. Die Betätigung der Kupplung 1 startet von einer vollkommen offenen Position O der Kupplung 1 mit geschlossenen Absteueröffnungen 5a des ersten Steuerkolbens 5 (siehe Fig. 2) für die Schmierölversorgung. In diesem geöffneten Zustand O ist der Betätigungsdruck pc minimal, der Schmieröldruck pL dagegen maximal. Sobald die Steueröffnung 12a des zweiten Steuerkolbens 12 (s. Fig. 2) des Steuerventils 13 des Kupplungsaktuators 14 geöffnet wird, beginnt die Kupplungsfüllung (Bezugszeichen D), wobei der Betätigungsdruck pc bis zum ersten Maximum E ansteigt, welches dem Einrückpunkt der Kupplung entspricht. Mit Bezugszeichen F ist das Ende des Kupplungsfüllens bezeichnet. Während des Kupplungsfüllens erfolgt ein temporärer Einbruch G des Schmieröldruckes pL. Der erste Steuerkolben 5 kann mit dem Kolben 14a des Kupplungsaktuators 14 verbunden oder durch diesen gebildet sein. Der Kolben 14a bewegt sich auf Grund der Ansteuerung des zweiten Steuerkolbens 12. Die Steuerkante des ersten Steuerkolbens 5 vergrößert den Durchflussquerschnitt im Schmierölkreis 3, so dass dessen Ölverbrauch steigt - als Folge davon sinkt der Schmieröldruck pL im Schmierölkreis 3. Mit dem Ansteigen des Betätigungsdruckes pc kommt es somit auf Grund des erhöhten Verbrauchs zu einem Abfall des Schmieröldruckes pL. Nach dem ersten Maximum E wird der Betätigungsdruck pc moduliert, bis ein gewünschtes Kupplungsmoment erreicht ist. Die Modulation ist zum Zeitpunkt H abgeschlossen. Der Schmieröldruck pL pendelt sich nach dem temporären Einbruch auf einen konstanten Wert pLC bei geschlossener Kupplung 1 ein, welcher im Ausführungsbeispiel etwa 1,5 bar beträgt.

[0030] Im Ausführungsbeispiel wird nach etwa 30 Sekunden die Kupplung 1 geöffnet, indem der zweite Steuerkolben 12 den Aktuator mit dem Ölbehälter 17 verbindet und der Betätigungsdruck pc somit schlagartig reduziert wird. Gleichzeitig mit der Reduzierung des Betätigungsdru- ekes pc kommt es zu einem Anstieg des Schmieröldruckes pL auf den Ruhedruck pL0 (Schmieröldruck im geöffneten Zustand der Kupplung), welcher im Ausführungsbeispiel etwa 1,7 bar beträgt.

[0031] Wie aus dem Diagramm hervorgeht, kann der Schmieröldruck pL hervorragend als Indikator für die Schließ- oder Öffnungsposition C bzw. 0 der Kupplung 1 verwendet werden, indem das Überschreiten des Schmieröldruckes pL während des durch Bezugszeichen I angedeuteten Anstieges von einem definierten Schwellwert pLs der geöffneten Kupplung zugeordnet wird.

[0032] Fig. 2 zeigt schematisch eine als nasslaufende Lamellenkupplung ausgebildete Kupplung 1 mit einem Schmierölversorgungssystem 2 und einem hydraulischen Betätigungssystem 9.

[0033] Das Schmierölversorgungssystem 2 weist einen Schmierölkreislauf 3 mit einer ersten Pumpe 4, einem Druckregelventil 15 und einem ersten Steuerkolben 5 auf. Der erste Steuerkolben 5 steuert die Schmierölzufuhr zur Kupplung 1 auf oder zu. Zwischen der ersten Pumpe 4 und dem ersten Steuerkolben 5 ist ein als Drucksensor ausgebildeter Messaufnehmer 7 angeordnet, um den Schmieröldruck pL zu messen und überwachen. Der Messaufnehmer 7 ist mit einer Steuereinheit TCU verbunden. In der Steuereinheit TCU wird der gemessene Schmieröldruck pL mit einem Schwellwert pLs verglichen. Mit Bezugszeichen 8 ist ein erster Ölbehälter zur Aufnahme des Schmieröls bezeichnet. Das Betätigungssystem 9 weist einen Betätigungsölkreislauf 10 mit einer zweiten Pumpe 11 und einem zweiten Steuerkolben 12 eines Steuerventils 13 auf. Der zweite Steuerkolben 12 steuert die Druckölzufuhr zum Kupplungsaktuator 14. Mit Bezugszeichen 17 ist ein zweiter Behälter zur Aufnahme des Betätigungsöls bezeichnet. Die Ölbehälter 8 und 17 werden durch das - nicht weiter dargestellte - Getriebegehäuse gebildet. Mit Bezugszeichen 15 und 16 sind Druckhalteventile bezeichnet. Das Schmierölversorgungssystem 2 dient im Wesentlichen nur der Schmierung und Kühlung der Kupplungsflächen, das Betätigungssystem 10 nur der Betätigung der Kupplung 1. Die Steuerkolben 5 und 12 sind für die geöffnete Stellung O der Kupplung 1 dargestellt. In Fig. 2 sind Schmierölkreislauf 3 und Betätigungsölkreislauf 10, sowie die Steuerkolben 5, 12 der Klarheit wegen getrennt dargestelltes ist aber auch möglich, die beiden Pumpen 4, 11, bzw. Steuerkolben 5, 12 zu kombinieren.

[0034] Sobald von der Steuereinheit TCU festgestellt wird, dass der durch den Messaufnehmer 7 gemessene Schmieröldruck pL den definierten Schwellwert pLS überschreitet, wird die vollständig offene Position O der Kupplung 1 erkannt und kann als Ausgangspunkt zur Durchführung eines Schnelleinrückmodus verwendet werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Kupplungsposition bei einer nasslaufenden Kupplung (1), insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welcher Kupplung (1) Schmieröl eines Schmierölversorgungssystems (2) kontrolliert zugeführt wird, wobei im eingekuppelten Zustand die Schmierölzufuhr aktiviert wird und im ausgekuppelten Zustand deaktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Parameter des Schmierölversorgungssystems (2) überwacht wird und die Kupplungsposition in Abhängigkeit des Parameters bestimmt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Parameter des Schmierölversorgungssystems (2) genau eine Kupplungsposition zugeordnet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überwachte Parameter aus der Gruppe Schmieröldruck (pL), Steuerkolbenposition und/oder Schmieröl-pumpen-Betriebszustand ausgewählt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Wert des Parameters mit einem Schwellwert (pLs) für den Parameter verglichen wird und eine vollständig ausgekuppelte Kupplungsposition dadurch erkannt wird, dass der gemessene Wert des Parameters den definierten Schwellwert (pLs) übersteigt.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung zumindest einer Kupplungsposition bei einer nasslaufenden Kupplung (1), insbesondere einer nasslaufenden Lamellenkupplung, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Schmierölversorgungssystem (2) zur Bereitstellung von Schmieröl zum Kühlen der Kupplungsflächen der Kupplung (1), gekennzeichnet durch zumindest einen Messaufnehmer (7), der zumindest einen Parameter des Schmierölversorgungssystems (2), vorzugsweise den Schmieröldruck (pL), überwacht und eine Steuereinheit (TCU), die die Kupplungsposition in Abhängigkeit des Parameters bestimmt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Parameters zumindest ein Messaufnehmer (7) - vorzugsweise ein im Schmierölversorgungssystem (2) stromaufwärts eines ersten Steuerkolbens (5) zur Steuerung des Schmieröldrucks (pL) angeordneter Drucksensor - mit einer Steuereinheit (TCU) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (TCU) den gemessenen Wert des Parameters mit einem Schwellwert (pLS) für den Parameter vergleicht und eine vollständig ausgekuppelte Kupplungsposition (0) dadurch erkennt, dass der gemessene Wert des Parameters den definierten Schwellwert des Parameters (pLs) übersteigt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Steuerkolben (5) zur Steuerung des Schmieröldruckes (pL) mit einem Kolben (14a) des Kupplungsaktuators (14) der Kupplung (1) verbunden oder integral mit diesem ausgebildet ist.