DE102004057512A1

DE102004057512A1 - Kfz-Hydrauliksystem und Betriebsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102004057512A1
Application number: DE200410057512
Authority: DE
Inventors: Jesper Dipl.-Ing. Petersen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Durch die Erfindung wird ein Kfz-Hydrauliksystem (1) geschaffen, mit wenigstens einer über ein Hydraulikfluid (F) beweglichen oder verstellbaren Komponente (2) und Erfassungseinrichtungen (3) zum Ermitteln einer Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2), wobei die Erfassungseinrichtungen Sonar-Messeinrichtungen (4) sind. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Betriebsverfahren für ein Kfz-Hydrauliksystem (1), bei dem mittels eines Hydraulikfluids (F) eine bewegliche oder verstellbare Komponente (2) verstellt oder bewegt wird und wenigstens eine Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) ermittelt wird, wobei die Positions- oder Bewegungsermittlung durch eine Sonarmessung erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kfz-Hydrauliksystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Kfz-Hydrauliksystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.
In Kfz-Hydrauliksystemen, wie beispielsweise Kupplungssystemen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, besteht bei bestimmten Bauarten das Problem, dass die Lage oder der Ort oder der Betätigungsweg wenigstens einer Komponente im Betrieb möglichst genau bestimmt werden muss.

Aus der DE 101 49 527 A1 ist ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfassend eine Hydraulikdruckflüssigkeitsquelle, ein Hydraulikflüssigkeitsreservoir, ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung, wobei das hydraulische Kupplungsstellglied einen einfach wirkenden Stößel mit einer einzigen Arbeitskammer umfasst, ein hydraulisches Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang, wobei das Gangschaltungsstellglied einen doppelt wirkenden Stößel mit einer ersten und zweiten Arbeitskammer umfasst, ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil zwischen einer ersten Position, in welcher das Kupplungsstellglied und das Gangschaltungsstellglied mit der Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind, und einer zweiten Position, in welcher das Kupplungsstellglied und das Gangschaltungsstellglied mit dem Reservoir verbunden sind, umschaltbar ist, wobei die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil über ein Kupplungssteuerventil verbunden ist, wobei das Kupplungssteuerventil zwischen einer offenen Position, in welcher die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist, und einer geschlossenen Position, in welcher die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes von dem Hauptsteuerventil getrennt ist, umschaltbar ist, wobei die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir über ein erstes beziehungsweise zweites Gangsteuerventil verbunden sind. Weiterhin ist dabei vorgesehen, dass ein Verdrängerventil zwischen dem Hauptsteuerventil und dem Kupplungsstellglied angeordnet ist, wobei das Verdrängerventil einen Kolben umfasst, der gleitfähig in einem Zylinder eingeschlossen ist, wobei der Zylinder an einer Seite des Kolbens mit dem Hauptsteuerventil und an der anderen Seite des Kolbens mit der Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes verbunden ist. Ferner ist ein Positionssensor an dem Verdrängerventil vorgesehen, wobei der Positionssensor in einem geschlossenen Regelkreis zur Steuerung der Position der Kupplung und dabei Anzeigen der Position des Kupplungsnehmerzylinders verwendet wird. Bei diesem Stand der Technik wird also ein gesondertes Verdrängerventil eingesetzt, um die Position des Kupplungsnehmerzylinders zu erfassen, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet und weitere Fehler- und Schadensquellen schafft.

Bei z.B. Doppelkupplungsgetrieben mit Trockenkupplung ist es notwendig, den aktuellen Kupplungsausrückweg sowie die Position der Schaltgabeln genau zu kennen. Z.B. muss bei sogenannten Trockengetrieben der aktuelle oder tatsächliche Kupplungsweg in einem hydraulischen Zentralausrücksystem gemessen werden. Dazu kann, wie beim Stand der Technik, mit elektrischen Messverfahren unter Nutzung von Widerstandspotentiometern oder ähnlichem die genaue Position der Kupplung sowie Schaltgabeln ermittelt werden. Diese Messverfahren und -systeme kommen aber zunehmend in Konflikt mit dem Wunsch nach Mechatroniksystemen, bei denen hydraulische und elektrische Bauteile oder Komponenten miteinander integriert sind, um u.a. elektrische Steckverbindungen und deren Fehlermöglichkeiten zu vermeiden, wie beispielsweise durch Korrosion, wodurch die elektrische Leitfähigkeit zumindest eingeschränkt würde. Bislang ist eine Bestimmung des Kupplungsweges bei einem Mechatronik-System nicht ohne elektrische Steckverbindungen an dem Zentralausrücker möglich.

Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kfz-Hydrauliksystem mit einer sicheren und einfachen Positionsbestimmung wenigstens einer relevanten Komponente zu schaffen, insbesondere ohne elektrische Stecker und Leitungsverbindungen zu kritischen Stellen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Kfz-Hydrauliksystem nach dem Anspruch 1 sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Kfz-Hydrauliksystem nach dem Anspruch 11 erreicht.

Durch die Erfindung wird somit ein Kfz-Hydrauliksystem geschaffen, mit wenigstens einer über ein Hydraulikfluid beweglichen oder verstellbaren Komponente und Erfassungseinrichtungen zum Ermitteln einer Position oder Bewegung dieser Komponente, wobei die Erfassungseinrichtungen Sonar-Messeinrichtungen sind.

Damit schafft die Erfindung ein Weg- oder Bewegungsmesssystem, das einerseits elektrische Signale zur Weiterverarbeitung liefert und andererseits ohne elektrische Stecker und Leitungen an kritischen Stellen, wie am Zentralausrücker, oder allgemeiner ohne elektrische Verbindung zu einem Messpunkt auskommt.

Vorzugsweise sind die Sonarmesseinrichtungen Sonar-Hydrauliklängenmesseinrichtungen.

Eine besonders unaufwendige Bauart ergibt sich in vorteilhafter Weise, wenn die Sonar-Messeinrichtungen zur Nutzung des Hydraulikfluids des Kfz-Hydrauliksystems als Messleitung oder Übertragungsmedium oder Schallwellenträger ausgelegt sind.

Bevorzugt verwenden die Sonar-Messeinrichtungen Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen.

Mit Vorzug kann vorgesehen sein, dass die positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente ein Hydraulikkolben ist.

Weiterhin ist es hinsichtlich des Bauaufwandes günstig, wenn die Sonar-Messeinrichtungen zur Nutzung einer Hydraulikbetätigungsleitung für Hydraulikfluid zur Betätigung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente ausgelegt sind. Zur funktionsmäßigen Optimierung kann es allerdings von Vorteil sein, wenn neben wenigstens einer Hydraulikbetätigungsleitung eine Hilfshydraulikfluidleitung vorgesehen ist, über die keine Hydraulikbetätigung erfolgt und der die Sonar-Messeinrichtungen zugeordnet sind. Alternativ kann, vorzugsweise in Abhängig vom konkreten Einsatz, vorgesehen sein, dass eine Hilfsmediumleitung vorgesehen ist, der die Sonar-Messeinrichtungen zugeordnet sind und über die ein Schallwellen leitendes Hilfsmedium an das Hydraulikmedium oder -fluid so gekoppelt ist, dass die Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente ermittelbar ist.

Eine weitere Ausgestaltung zur einsatzabhängigen Optimierung besteht darin, dass ein Hilfselement in dem Kfz-Hydrauliksystem enthalten und analog zu der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente beweglich oder verstellbar ist, und dass die Sonar-Messeinrichtungen ausgelegt und angeordnet sind, um die Position oder Bewegung des Hilfselements zu bestimmen, um daraus die Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente zu ermitteln.

Eine Verbesserung der Genauigkeit kann dadurch erreicht werden, dass die positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente oder das Hilfselement eine die Rückreflexion des Schalls von den Sonar-Messeinrichtungen begünstigende Oberflächengestaltung aufweist, einschließlich insbesondere Formgebung und/oder Material. alternativ oder zusätzlich kann zu demselben Zweck vorgesehen sein, dass Einrichtungen zur Verstärkung oder Ausfilterung des Schalls von den Sonar-Messeinrichtungen gegenüber Störgeräuschen und/oder Einrichtungen zum Unterdrücken von Störgeräuschen enthalten sind in der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente oder dem Hilfselement, und/oder den Sonar-Messeinrichtungen, und/oder der Hydraulikleitung, der Hydraulikbetätigungsleitung, ggf. der Hilfshydraulikfiuidleitung und/oder der Hilfsmediumleitung.

Bevorzugte Bauarten bestehen ferner darin, dass die Sonar-Messeinrichtungen enthalten:
Schallwellenerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen sowie Absenden und Einleiten von Schallwellen in das Hydraulikfluid zu der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente hin,
Schallwellenempfangseinrichtungen, die ausgelegt und positioniert sind, um von der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente reflektierte Schallwellen zu empfangen, und
Auswerteeinrichtungen zum Bestimmen der Laufzeit von von den Schallwellenerzeugungseinrichtungen abgesandten Schallwellen bis zur Rückkehr dieser Schallwellen nach Reflexion an der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente zu den Schallwellenempfangseinrichtungen, um aus dieser Laufzeit eine aktuelle Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente zu ermitteln und als Ausgabe bereit zu stellen.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtungen ausgelegt sind, um aus der Schallwellenlaufzeit unter Berücksichtigung der Viskosität des Hydraulikfluids eine aktuelle Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente zu ermitteln und als Ausgabe bereit zu stellen. Alternativ oder zusätzlich können die Sonar-Messeinrichtungen in einer Sonar-Baueinheit untergebracht oder realisiert sein, die die Schallwellenerzeugungseinrichtungen, die Schallwellenempfangseinrichtungen und/oder die Auswerteeinrichtungen enthält und die mit der Hydraulikleitung, der Hydraulikbetätigungsleitung, ggf. der Hilfshydraulikfluidleitung und/oder der Hilfsmediumleitung gekoppelt ist. Noch eine weitere Alternative oder Weiterbildung der vorstehenden Varianten besteht darin, dass die Schallwellenerzeugungseinrichtungen einen Tongenerator, insbesondere einen digitalen Ton- oder Klangprozessor (DSP), und/oder Schallwellenabgabeeinrichtungen, insbesondere einen Lautsprecher enthalten, und/oder dass die Schallwellenempfangseinrichtungen ein Mikrophon enthalten, und/oder dass die Auswerteeinrichtungen Mess- und Analyseeinrichtungen zur Ermittlung und Verarbeitung von Laufzeiten von Schallwellen von den Schallwellenerzeugungseinrichtungen oder den Schallwellenabgabeeinrichtungen über die positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente zurück zu den Schallwellenempfangseinrichtungen enthalten.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Sonar-Messeinrichtungen in linearer Ausrichtung bezüglich der Positionen oder Bewegungen der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente angeordnet sind.

Durch die Erfindung wird zur Erreichung des oben angegebenen Ziels ferner ein Betriebsverfahren für ein Kfz-Hydrauliksystem geschaffen, bei dem mittels eines Hydraulikfluids eine beweglichen oder verstellbaren Komponente verstellt oder bewegt wird und wenigstens eine Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente ermittelt wird, wobei die Positions- oder Bewegungsermittlung durch eine Sonarmessung erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung dieses Betriebsverfahrens kann vorgesehen sein, dass die Sonar-Messung in dem Hydraulikfluid und/oder in einer Hydraulikbetätigungsleitung und/oder einer Hilfshydraulikfluidleitung und/oder einer Hilfsmediumleitung und/oder über ein Hilfselement erfolgt, das in dem Kfz-Hydrauliksystem (1) enthalten und analog zu der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente beweglich oder verstellbar ist.

Noch weitere Verfahrensvarianten bestehen darin, dass bei der Sonarmessung Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, verwendet werden, und/oder dass der Schall von den Sonar-Messeinrichtungen gegenüber Störgeräuschen verstärkt oder ausgefiltert wird oder dass Störgeräusche unterdrückt werden, und/oder dass eine Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente durch Laufzeitmessung von Schall ermittelt und von den Sonar-Messeinrichtungen als Ausgabe bereitgestellt wird.

Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den gesamten vorliegenden Unterlagen sowie insbesondere den jeweils abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen.

Die Erfindung wird anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kfz-Hydrauliksystems in einer schematischen teilweise geschnittenen Darstellung,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kfz-Hydrauliksystems in einer schematischen teilweise geschnittenen Darstellung,

3 ein Detail eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kfz-Hydrauliksystems in einer schematischen teilweise geschnittenen Darstellung,

4 ein Detail eines vierten Ausführungsbeispiels eines Kfz-Hydrauliksystems in einer schematischen teilweise geschnittenen Darstellung,

5 ein Detail eines fünften Ausführungsbeispiels eines Kfz-Hydrauliksystems in einer schematischen perspektivischen Darstellung, und

6 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kfz-Hydrauliksystems in einer schematischen teilweise geschnittenen Darstellung.

Anhand der nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d.h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele oder auf die jeweiligen Merkmalskombinationen innerhalb der Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.
Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf das Ausführungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
Einzelne Ausgestaltungsmöglichkeiten und Varianten von Kfz-Hydrauliksystems und Betriebsverfahren dafür ergeben sich aus den vorherigen allgemeinen Darstellungen. Daraus ergeben sich zahlreiche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, und diese Ausführungsbeispiele aus den Merkmalskombinationen der vorherigen allgemeinen Darstellungen sind hiermit durch Bezugnahme auch Bestandteil der nun folgenden Befassung mit Ausführungsbeispielen.
Ein erstes auch graphisch gezeigtes Ausführungsbeispiel ist in der 1 in einer schematischen und teilweise geschnittenen Darstellung wiedergegeben.
Das in der 1 gezeigte Kfz-Hydrauliksystem 1 enthält als bewegliche oder verstellbare Komponente 2 einen Hydraulikkolben 5, der beispielsweise zu einem Nehmerzylinder einer Kupplung gehören kann (nicht dargestellt). Um die genaue Position oder eine genaue Bewegung des Hydraulikkolbens 5 zu ermitteln, enthält das Kfz-Hydrauliksystem 1 ferner Erfassungseinrichtungen 3, die durch Sonar-Messeinrichtungen 4 gebildet sind.
Die Sonar-Messeinrichtungen 4 enthalten Schallwellenerzeugungseinrichtungen 9 mit beispielsweise einem Tongenerator 13 (siehe 5) und allgemein Schallwellenabgabeeinrichtungen 14, wie z.B. einen Lautsprecher 15. Ferner enthalten die Sonar-Messeinrichtungen 4 Schallwellenempfangseinrichtungen 10, wie beispielsweise ein Mikrophon 16.
Es ist zu beachten, dass die in der Darstellung der 1 sowie den weiteren Figuren gewählten graphischen Symbole für den Lautsprecher 14 und das Mikrophon 16 keine Beschränkung auf eine tatsächlich der graphischen Darstellung entsprechende Bauart bedeuten, sondern lediglich zum besseren Verständnis gewählt wurden.
Die erfindungsgemäß vorliegend zum Einsatz kommende Sonartechnologie und der dieser zu Grunde liegende Effekt werden durch die Sonar-Messeinrichtungen 4 genutzt und sind als solche bekannt, so dass insbesondere auf ihre baulichen und funktionalen Merkmale hier nicht weiter eingegangen werden braucht. Jedenfalls werden in üblicher Weise von den Schallwellenerzeugungseinrichtungen 9 Schallwellen WS ausgesandt, die an einer orts- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente 2 reflektiert werden. Die reflektierten Schallwellen WR werden von den Schallwellenempfangseinrichtungen 10 empfangen. Zwischen der Absendung der gesendeten Schallwellen WS und dem Empfang der von der Komponente 2, wie dem Hydraulikkolben 5, rückreflektierten Schallwellen WR vergeht eine Zeitspanne Δt, die Laufzeit genannt wird. Diese Laufzeit Δt wird mittels Auswerteeinrichtungen 11 erfasst, die dann wiederum entsprechende Informationen an das Kfz-Hydrauliksystem 1 im übrigen oder andere Einrichtungen, wie Steuerungen, im Kraftfahrzeug zur Verfügung stellen (nicht gezeigt). Jedenfalls kann damit ein Ort oder eine Bewegung des Hydraulikkolbens äußerst genau festgestellt werden.
Die Auswerteeinrichtungen 11 enthalten für ihre Funktion übliche Elektronik und sind in der graphischen Darstellung der Figur lediglich durch zwei zeitlich versetzte Impulse symbolisiert, wobei die zeitliche Versetzung der beiden Impulse der Laufzeit Δt entspricht.
In der 1 sind ferner eine Druckversorgung 17 und ein Magnetventil 18 dargestellt, worüber eine Verstellung oder Bewegung des Hydraulikkolbens 5 in dem Hydraulikzylinder 19 erfolgen kann. Dabei können die Informationen über die genaue Position oder Bewegung des Hydraulikkolbens 5 aus den Auswerteeinrichtungen 11 zur Steuerung des Magnetventils 18 verwendet werden, so dass sich eine genaue Wegsteuerung des Hydraulikkolbens 5, oder dessen genaue Positionierung, realisieren lässt.
Der Vollständigkeit halber wird noch angegeben, dass in der Zeichnung auch Dichtungen 20 zwischen dem Hydraulikkolben 5 und dem Hydraulikzylinder 19 dargestellt sind.
Mit Hilfe der Sonartechnik kann somit eine Bewegung oder die Position des Hydraulikkolbens 5 durch Vermittlung des Hydraulikfluids F, das in der Hydraulikbetätigungsleitung 6 enthalten ist, bezüglich eines festen Referenzpunktes oder relativ ermittelt werden. Wird auch die Viskosität des Hydraulikfluids F berücksichtigt, wie zusätzlich eventuell auch andere Parameter, wie beispielsweise die Temperatur des Hydraulikfluids F, so lässt sich sogar eine geeichte Absolutbestimmung der Bewegung oder Position des Hydraulikkolbens 5 durchführen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Kfz-Hydrauliksystems 1, das in der 2 dargestellt ist, ist zusätzlich eine Hilfsmediumleitung 7 mit einem Hilfsmedium H vorgesehen, in dem die Schallausbreitung bis zum Hydraulikzylinder 19 erfolgt, wo dann ein Übergang der gesendeten Schallwellen WS in das Hydraulikfluid F erfolgt. Nach der Reflexion der gesendeten Schallwellen WS kehren die reflektierten Schallwellen WR von dem Hydraulikkolben 5 zunächst durch das Hydraulikfluid F wieder in das Hilfsmedium H zurück und gelangen somit durch die Hilfsmediumleitung 7 wieder zu der Sonar-Messeinrichtung 4, von der sie als gesendete Schallwellen WS ausgingen. Neben verschiedenen Fluiden kann das Hilfsmedium H beispielsweise sogar Kunststoff sein.
Soweit in der 2 beim zweiten Ausführungsbeispiel dieselben baulichen und funktionalen Elemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in der 1 enthalten sind, wird auf die entsprechende Beschreibung zur 1 verwiesen und wird eine gesonderte Beschreibung im Zusammenhang mit der 2 weggelassen.
Die Hilfsmediumleitung 7 könnte statt mit einem Hilfsmedium H auch mit Hydraulikfluid F gefüllt sein, so dass dadurch lediglich sozusagen eine gesonderte Messleitung geschaffen würde, die mit der eigentlichen Betätigung des Hydraulikkolbens 5 über die Hydraulikbetätigungsleitung 6 jedenfalls nicht direkt zusammenhängt. Dadurch könnte unter Beibehaltung eines einzigen Mediums für die Positions- oder Bewegungsmessung einerseits und die Bewegung oder Verstellung andererseits jeweils des Hydraulikkolbens 5 eine Anordnung der Sonar-Messeinrichtung 4 völlig unabhängig vom Verlauf der Hydraulikbetätigungsleitung 6 folgen. Insbesondere könnte dadurch auch auf einfache Weise eingerichtet werden, dass die Schallausbreitung und -reflexion zumindest im wesentlichen linear mit einem Verstell- oder Bewegungsweg des Hydraulikkolbens 5 ausgerichtet ist.
Ein drittes und ein viertes Ausführungsbeispiel, von denen in der 3 bzw. 4 jeweils nur ein Detail dargestellt ist, ist im übrigen wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß der 1 aufgebaut.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist an der die dem Inneren des Hydraulikzylinders 19 zugewandten Hydraulikkolbenendseite 21 des Hydraulikkolbens 5 eine Reflektorschicht 22 aufgebracht, die für eine verbesserte Reflexion oder ein klareres Echo der Schallwellen WS in Form der rückreflektierten Schallwellen WR sorgt. Damit kann ein verbessertes Signal/Rauschen-Verhältnis vor allem bei entsprechenden Umgebungsgeräuschen erreicht werden.
Eine weitere Möglichkeit, ein verbessertes Signal/Rauschen-Verhältnis bei den rückreflektierten Schallwellen WR zu erreichen, ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der 4 realisiert. Durch die im Hydraulikkolbenendbereich 23, der dem Inneren des Hydraulikzylinders 19 zugewandt ist, ist durch eine symbolisierte Stimmgabel 24 eine Verstärkungseinrichtung angedeutet. Dadurch wird dafür gesorgt, dass gegenüber den von den Sonar-Messeinrichtungen 4, oder genauer deren Schallwellenerzeugungseinrichtungen 9, ausgehenden Schallwellen WS die rückreflektierten Schallwellen WR verstärkt werden, wie z.B. eine höhere Frequenzamplitude haben. Damit können ähnlich wie beim dritten Ausführungsbeispiel auch Geräuschprobleme, die von Körperschall von anderen Bauteilen herrühren, verringert werden.
Ein Detail eines fünften Ausführungsbeispieles ist in der 5 gezeigt. Im wesentlichen handelt es sich um eine besondere Bauart der Sonar-Messeinrichtungen 4 in Form einer Sonar-Baueinheit 12, die als Chip realisiert ist. Eine solche Bauart wird auch als DSP-Chip bezeichnet, wobei "DSP" für "Digital Sound Processor" steht. Wie aus der 5 ersichtlich ist, enthält der DSP-Chip 12 einen Tongenerator 13, einen Lautsprecher 15 und ein Mikrophon 16. Darüber hinaus weist der DSP-Chip 12 einen Verstärker 25, der zum Verstärken von Schallwellen und Signalen vorgesehen oder verwendet werden kann, sowie eine Stromversorgung 26 auf. Ferner ist mit "S" ein Signalausgang des DSP-Chips 12 bezeichnet. Diese Bauweise ermöglicht eine einfache und problemlose Anordnung und/oder Unterbringung der Sonar-Messeinrichtungen 4 an nahezu beliebigem Ort des Kfz-Hydrauliksystems 1.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kfz-Hydrauliksystems 1 mit im wesentlichen sämtlichen relevanten Komponenten ist in der 6 dargestellt. Zentral sind die Erfassungseinrichtungen 3 in Form der Sonar-Messeinrichtungen 4 gezeigt. Bei diesem sechsten Ausführungsbeispiel wird mittels der Sonar-Messeinrichtungen 4 einerseits ein Hydraulikfluideinlassmagnetventil 28, das in einer Hydraulikfluideinlassleitung 27 angeordnet ist, und andererseits ein Hydraulikfluidauslassmagnetventil 30 gesteuert, das in einer Hydraulikfluidauslassleitung 29 angeordnet ist. Auf der Seite der Hydraulikfluideinlassleitung 27 ist ferner eine Hydraulikfluid-Pumpe 31, wie beispielsweise eine Ölpumpe, angeordnet, um für eine Hydraulikfluidzufuhr zu sorgen.
Die Sonar-Messeinrichtungen 4 zusammen mit der Hydraulikfluideinlassleitung 27, dem Hydraulikfluideinlassmagnetventil 28, der Hydraulikfluidauslassleitung 29, dem Hydraulikfluidauslassmagnetventil 30 und der Hydraulikfluid-Pumpe 31 sind als Mechatronikelement 32 eines Doppelkupplungsgetriebes ausgeführt.
Der Vollständigkeit halber werden noch die weiteren Komponenten des Kfz-Hydrauliksystems 1, das beim vorliegenden sechsten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Getriebe in einem Kraftfahrzeug realisiert ist, angegeben. Auf der Seite des Hydraulikzylinders 19, der wie der darin passend aufgenommene Hydraulikkolben 5 ringartig ausgebildet ist, ist durch diese Ringform hindurch eine Antriebswelle oder Getriebeeingangswelle 33 geführt und ist ein Ausrücklager 34 einer Kupplung (nicht gezeigt) zur Betätigung damit vorgesehen. Durch diese Anordnung ist es möglich, mit den Sonar-Messeinrichtungen 4 den aktuellen Kupplungsweg zu messen.
Weiterhin ist eine Steuerung und Schaltung einer Schaltgabel 33 mit eingebautem Positions-/Wegmesssystem vorgesehen. Die Schaltgabel 33 ist mittels zweier gesonderter Hydraulikkolben 34 und 35 in einem Fluidleitungssystem, worin beispielsweise zur Steuerung und Betätigung ein Öldruck bereitgestellt wird, axial verschiebbar, wie durch die Pfeile 36 und 37 symbolisiert ist. Der Schaltgabel 33 ist ferner eine Schiebemuffe 38 und ein Losrad zugeordnet. In dem Leitungssystem 36 herrscht ein Öldruck, der analog zur Stellung der Schaltgabel 33 verändert werden kann oder zu einem entsprechenden Fluidstrom führt.
Ein solches Kfz-Hydrauliksystem 1 wird insbesondere auch "CSC" genannt, wobei diese Abkürzung für "Concentric Slave Cylinder" steht und insbesondere eine Zentralausrücksystemkupplung betrifft.
Die Erfindung ist in diesen Unterlagen als Kfz-Hydrauliksystem bezeichnet. Es ist jedoch unter Kenntnis der vorliegenden Erfindung für einen Fachmann ohne weiteres erkennbar, dass sie auch mit Vorteil auf anderen Gebieten bei Hydrauliksystemen und deren Betriebsverfahren mit Vorteil einsetzbar ist, ohne gesondert erfinderisch tätig werden zu müssen.
Die vorstehenden und in den Zeichnungen wiedergegebenen Merkmale und Merkmalskombinationen des Ausführungsbeispiels dienen lediglich der exemplarischen Verdeutlichung der Erfindung und nicht deren Beschränkung. Der Offenbarungsumfang der vorliegenden gesamten Unterlagen ist durch das bestimmt, was für den Fachmann ohne weiteres in den Ansprüchen, aber auch aus der Beschreibung und der Zeichnung sowie auch den eingangs genannten Veröffentlichungen des Standes der Technik unter Einbeziehung seines Fachwissens entnehmbar und/oder kombinierbar ist und/oder verstanden wird. Insbesondere umfasst die Erfindung ferner alle Variationen, Modifikationen, Kombinationen und Substitutionen, die der Fachmann dem gesamten Offenbarungsumfang der vorliegenden Unterlagen entnehmen kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung kombinierbar.

1: Kfz-Hydrauliksystem
2: bewegliche oder verstellbare Komponente
3: Erfassungseinrichtungen
4: Sonar-Messeinrichtungen
5: Hydraulikkolben
6: Hydraulikbetätigungsleitung
7: Hilfsmediumleitung
8: Oberflächengestaltung
9: Schallwellenerzeugungseinrichtungen
10: Schallwellenempfangseinrichtungen
11: Auswerteeinrichtungen
12: Sonar-Baueinheit
13: Tongenerator
14: Schallwellenabgabeeinrichtungen
15: Lautsprecher
16: Mikrophon
17: Druckversorgung
18: Magnetventil
19: Hydraulikzylinder
20: Dichtungen
21: Hydraulikkolbenendseite
22: Reflektorschicht
23: Hydraulikkolbenendbereich
24: Stimmgabel
25: Verstärker
26: Stromversorgung
27: Hydraulikfluideinlassleitung
28: Hydraulikfluideinlassmagnetventil
29: Hydraulikfluidauslassleitung
30: Hydraulikfluidauslassmagnetventil
31: Hydraulikfluid-Pumpe
32: Mechatronikelement
33: Schaltgabel
34: Hydraulikkolben
35: Hydraulikkolben
36: Pfeil
37: Pfeil
Δt: Laufzeit
DSP: digitaler Ton- oder Klangprozessor
F: Hydraulikfluid
H: Hilfsmedium
S: Ausgangssignal
WR: reflektierte Schallwellen
WS: gesendete Schallwellen

Claims

Kfz-Hydrauliksystem (1), mit wenigstens einer über ein Hydraulikfluid (F) beweglichen oder verstellbaren Komponente (2) und Erfassungseinrichtungen (3) zum Ermitteln einer Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtungen Sonar-Messeinrichtungen (4) sind.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) Sonar-Hydrauliklängenmesseinrichtungen sind.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) ausgelegt sind, um das Hydraulikfluid (F) des Kfz-Hydrauliksystems (1) als Messleitung oder Übertragungsmedium oder Schallwellenträger zu nutzen.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) Schallwellen (WS, WR), insbesondere Ultraschallwellen, verwenden.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) ein Hydraulikkolben (5) ist.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) zur Nutzung einer Hydraulikbetätigungsleitung (6) für Hydraulikfluid (F) zur Betätigung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) ausgelegt sind, oder dass neben wenigstens einer Hydraulikbetätigungsleitung (6) eine Hilfshydraulikfluidleitung vorgesehen ist, über die keine Hydraulikbetätigung erfolgt und der die Sonar-Messeinrichtungen (4) zugeordnet sind.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsmediumleitung (7) vorgesehen ist, der die Sonar-Messeinrichtungen (4) zugeordnet sind und über die ein Schallwellen leitendes Hilfsmedium (H) an das Hydraulikfluid (F) so gekoppelt ist, dass die Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) ermittelbar ist.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfselement in dem Kfz-Hydrauliksystem (1) enthalten und analog zu der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) beweglich oder verstellbar ist, und dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) ausgelegt und angeordnet sind, um die Position oder Bewegung des Hilfselements zu bestimmen, um daraus die Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) zu ermitteln.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) oder das Hilfselement eine die Rückreflexion der Schallwellen (WR) von den Sonar-Messeinrichtungen (4) begünstigende Oberflächengestaltung (8) aufweist, einschließlich insbesondere Formgebung und/oder Material.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Verstärkung oder Ausfilterung der Schallwellen (WS, WR) von den Sonar-Messeinrichtungen (4) gegenüber Störgeräuschen und/oder Einrichtungen zum Unterdrücken von Störgeräuschen enthalten sind in der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) oder dem Hilfselement, und/oder den Sonar-Messeinrichtungen (4), und/oder der Hydraulikleitung, der Hydraulikbetätigungsleitung (6), ggf. der Hilfshydraulikfluidleitung und/oder der Hilfsmediumleitung (7).
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) enthalten: Schallwellenerzeugungseinrichtungen (9) zum Erzeugen sowie Absenden und Einleiten von Schallwellen (WS) in das Hydraulikfluid (F) zu der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) hin, Schallwellenempfangseinrichtungen (10), die ausgelegt und positioniert sind, um von der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) reflektierte Schallwellen (WR) zu empfangen, und Auswerteeinrichtungen (11) zum Bestimmen der Laufzeit (Δt) von von den Schallwellenerzeugungseinrichtungen (9) abgesandten Schallwellen (WS) bis zur Rückkehr dieser Schallwellen (WR) nach Reflexion an der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) zu den Schallwellenempfangseinrichtungen (10), um aus dieser Laufzeit (Δt) eine aktuelle Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) zu ermitteln und als Ausgabe bereit zu stellen.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtungen (11) ausgelegt sind, um aus der Schallwellenlaufzeit (Δt) unter Berücksichtigung der Viskosität des Hydraulikfluids (F) eine aktuelle Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) zu ermitteln und als Ausgabe bereit zu stellen.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) in einer Sonar-Baueinheit (12) untergebracht oder realisiert sind, die die Schallwellenerzeugungseinrichtungen (9), die Schallwellenempfangseinrichtungen (10) und/oder die Auswerteeinrichtungen (11) enthält und die mit der Hydraulikleitung, der Hydraulikbetätigungsleitung (6), ggf. der Hilfshydraulikfluidleitung und/oder der Hilfsmediumleitung (7) gekoppelt ist.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwellenerzeugungseinrichiungen (9) einen Tongenerator (13), insbesondere einen digitalen Ton- oder Klangprozessor (DSP), und/oder Schallwellenabgabeeinrichtungen (14), insbesondere einen Lautsprecher (15) enthalten, und/oder dass die Schallwellenempfangseinrichtungen (10) ein Mikrophon (16) enthalten, und/oder dass die Auswerteeinrichtungen (11) Mess- und Analyseeinrichtungen zur Ermittlung und Verarbeitung von Laufzeiten (Δt) von Schallwellen (WS, WR) von den Schallwellenerzeugungseinrichtungen (9) oder den Schallwellenabgabeeinrichtungen (14) über die positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) zurück zu den Schallwellenempfangseinrichtungen (10) enthalten.
Kfz-Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messeinrichtungen (4) in linearer Ausrichtung bezüglich der Positionen oder Bewegungen der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) angeordnet sind.
Betriebsverfahren für ein Kfz-Hydrauliksystem (1), bei dem mittels eines Hydraulikfluids (F) eine beweglichen oder verstellbaren Komponente (2) verstellt oder bewegt wird und wenigstens eine Position oder Bewegung dieser positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions- oder Bewegungsermittlung durch eine Sonarmessung erfolgt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonar-Messung in dem Hydraulikfluid (F) und/oder in einer Hydraulikbetätigungsleitung (6) und/oder einer Hilfshydraulikfluidleitung und/oder einer Hilfsmediumleitung (7) und/oder über ein Hilfselement erfolgt, das in dem Kfz-Hydrauliksystem (1) enthalten und analog zu der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) beweglich oder verstellbar ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Sonarmessung Schallwellen (WS, WR), insbesondere Ultraschallwellen, verwendet werden.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwellen (WS, WR) von den Sonar-Messeinrichtungen (4) gegenüber Störgeräuschen verstärkt oder ausgefiltert wird oder dass Störgeräusche unterdrückt werden.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position oder Bewegung der positions- oder bewegungsmäßig zu erfassenden Komponente (2) durch Laufzeitmessung von Schallwellen (WS, WR) ermittelt und von den Sonar-Messeinrichtungen (4) als Ausgabe bereitgestellt wird.