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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Befüllen
eines Gehäuses,
in dem ein Kolben einer hydraulisch betätigbaren Kupplung eines Kraftfahrzeugs
geführt
ist, mit einer hydraulischen Flüssigkeit.
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Es
ist allgemein bekannt, dass eine hydraulisch betätigbare Kupplung eines Kraftfahrzeugs
ein Gehäuse
aufweist, in dem ein Kolben geführt
ist. In das Gehäuse
wird eine hydraulische Flüssigkeit
eingeleitet. Das Gehäuse
wird somit mit der hydraulischen Flüssigkeit befüllt. Durch
einen Volumenstrom der eingeleiteten hydraulischen Flüssigkeit
wird eine auf den Kolben wirkende Kraft erzeugt, die ein Bewegen
des Kolbens, und dadurch einen Kuppelvorgang, bewirkt. Der Volumenstrom
ergibt sich u. a. aus einem Druck der hydraulischen Flüssigkeit.
Beim Betrieb der Kupplung soll ihre Reaktionszeit genügend schnell
sein und dennoch Drehmomentstöße, beispielsweise
durch ein stoßartiges
Berühren
von Kupplungslamellen durch den Kolben, vermieden werden.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein genaues Befüllen eines
Gehäuses,
in dem ein Kolben einer hydraulisch betätigbaren Kupplung eines Kraftfahrzeugs
geführt
ist, mit einer hydraulischen Flüssigkeit
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der technischen Lehre
des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Befüllen
eines Gehäuses,
in dem ein Kolben einer hydraulisch betätigbaren Kupplung eines Kraftfahrzeugs
geführt
ist, mit einer hydraulischen Flüssigkeit durchgeführt. Dabei
wird ein von dem Kolben in dem Gehäuse aufgrund eines Volumenstroms
der hydraulischen Flüssigkeit
zurückzulegender
Weg zum Betätigen
der Kupplung in Abhängigkeit
von vorgegebenen Parametern festgelegt. Ferner wird ein Druck der hydraulischen
Flüssigkeit
bestimmt, der dem Erzeugen des zum Zurücklegen des festgelegten Weges erforderlichen
Volumenstroms dient. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen eines
Gehäuses, in
dem ein Kolben einer hydraulisch betätigbaren Kupplung eines Kraftfahrzeugs
geführt
ist, mit einer hydraulischen Flüssigkeit
weist eine Steuereinrichtung auf. Diese Steuereinrichtung ist so
ausgestaltet, dass sie einen von dem Kolben in dem Gehäuse aufgrund
eines Volumenstroms der hydraulischen Flüssigkeit zurückzulegenden
Weg zum Betätigen
der Kupplung in Abhängigkeit
von vorgegebenen Parametern festlegt. Die Steuereinrichtung ist
des Weiteren so ausgestaltet, dass sie einen Druck der hydraulischen
Flüssigkeit
bestimmt, der dem Erzeugen des zum Zurücklegen des festgelegten Weges
erforderlichen Volumenstroms dient. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ferner eine mit der Steuereinrichtung verbundene Druckeinstelleinrichtung
zum Einstellen des Drucks der hydraulischen Flüssigkeit in Abhängigkeit
von dem vom der Steuereinrichtung bestimmten Druck auf.
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Aufgrund
der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhafterweise möglich, physikalische
Zusammenhänge
und/oder versuchstechnische Kenntnisse einfließen zu lassen und dadurch einen
idealen Druckverlauf zum Befüllen
des Gehäuses
und zum Betätigen
der Kupplung zu bestimmen. Insbesondere kann der Druck zum Erzeugen
des Volumenstroms berechnet werden. Die vorliegende Erfindung gewährleistet
eine besonders gute Funktionsgüte
der Kupplung aufgrund ihrer erfindungsgemäß besonders exakten und dennoch
schnellen Betätigung.
Damit wird ein sehr hoher Komfort für eine Person beim Betrieb
des Kraftfahrzeugs erreicht. Es kann eine maximale Leistung beim
Betätigen
der Kupplung zu jedem Zeitpunkt und in jeder möglichen Situation genutzt werden.
Darüber
hinaus ist der zum Realisieren der Kupplungsbefüllung und -betätigung zu
erbringende Aufwand gering. Ferner ist es auf einfache Weise möglich, Einflussgrößen und
Funktionalitäten beim
Betätigen
der Kupplung zu berücksichtigen, und
damit deren Funktionsweise noch weiter zu verbessern. Es ist vorteilhafterweise
ebenfalls möglich, das
erfindungsgemäße Befüllen der
Kupplung, und deren dadurch erfolgendes Betätigen, ohne großen Aufwand
in unterschiedlichen Fahrzeugtypen einzusetzen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die vorgegebenen
Parameter vor dem Festlegen des zurückzulegenden Weges des Kolbens
aktuell bestimmt. Dies gewährleistet
ein besonders exaktes Befüllen
des Gehäuses.
Aktuell, insbesondere im Wesentlichen unmittelbar vor dem Bestimmen
des zurückzulegenden
Weges des Kolbens, in der Kupplung und/oder in einer Kupplungsbetätigung vorhandene
Bedingungen können
beim Befüllen
berücksichtigt
werden. Dazu können
beispielsweise Sensoren zum Erfassen von Parametern eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
sind die vorgegebenen Parameter eine Drehzahl eines Motors des Kraftfahrzeugs,
eine Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit und/oder ein vorhandener
Druck der hydraulischen Flüssigkeit.
Diese Parameter entsprechen für das
exakte Bestimmen des von dem Kolben zurückzulegenden Weges besonders
relevanten Bedingungen. Das Befüllen
des Gehäuses
lässt sich
auf der Grundlage dieser Parameter vorteilhafterweise besonders
gut durchführen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthalten die vorgegebenen
Parameter eine Angabe zu einem erfassten Fahrverhalten einer das
Kraftfahrzeug fahrenden Person. Mit dieser Angabe lässt sich
beispielsweise angeben, ob das Befüllen des Gehäuses mehr
oder weniger schnell erfolgen soll. Eine Person, die beispielsweise
das Kraftfahrzeug besonders sportlich fährt und dabei ein sehr schnelles
Schalten eines Getriebes des Kraftfahrzeugs in verschiedene Gänge erforderlich
macht, toleriert eher eine Erschütterung
beim Kuppeln, sofern das schnelle Schalten mittels der Kupplung
gewährleistet ist.
Eine Person, die beispielsweise eher gemütlich fährt, legt großen Wert
darauf, dass keine Erschütterungen
beim Betätigen
der Kupplung auftreten. In diesem Fall kann das Befüllen des
Gehäuses
und das Betätigen
der Kupplung relativ langsam erfolgen. Die Fahrweise der Person
kann automatisch erfasst werden und in die Vorgehensweise beim Befüllen des Gehäuses mit
einfließen.
Die Angabe zu dem erfassten Fahrverhalten der Person entspricht
einem virtuellen Wert, mit dem das Fahrverhalten und die Vorlieben
der Person beim Fahren bewertet werden.
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Vorzugsweise
wird eine verfügbare
Menge der hydraulischen Flüssigkeit
festgestellt und der Druck der hydraulischen Flüssigkeit in Abhängigkeit von
der verfügbaren
Menge der hydraulischen Flüssigkeit
bestimmt. Die gesamte Vorrichtung zum Befüllen des Gehäuses mit
hydraulischer Flüssigkeit und
die gesamte Kupplungsbetätigung
enthalten eine Gesamtmenge an hydraulischer Flüssigkeit. Von dieser Gesamtmenge
steht zum Befüllen
des Gehäuses
eine bestimmte Menge hydraulischer Flüssigkeit zur Verfügung. Diese
verfügbare
Menge ergibt sich beispielsweise aus der Gesamtmenge abzüglich eventueller
Leckagen. Solche Leckagen sind beispielsweise Verluste an hydraulischer
Flüssigkeit in
Leitungen, Ventilen und Pumpen. Die Leckagen sind insbesondere eine
Funktion der Drehzahl einer Pumpe und der Temperatur und des Drucks
der hydraulischen Flüssigkeit.
Die Leckagen können
festgestellt werden. Der zum Befüllen
des Gehäuses
zur Verfügung
stehende Volumenstrom an hydraulischer Flüssigkeit kann nicht größer sein,
als deren Gesamtvolumenstrom. Darüber hinaus verbleibt vorteilhafterweise
ein vorgegebener Reservevolumenstrom an hydraulischer Flüssigkeit.
Dadurch wird gewährleistet,
dass der Systemdruck nicht abfällt
und die hydraulische Steuerung funktionsfähig bleibt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine
Geschwindigkeit des Kolbens zum Zurücklegen des festgelegten Weges bestimmt.
Durch die Geschwindigkeit wird festgelegt, wie schnell oder langsam
der Kolben den zurückzulegenden
Weg zurücklegt.
Zum Festlegen der Geschwindigkeit kann vor allem die für das Befüllen des Gehäuses zur
Verfügung
stehende Menge an hydraulischer Flüssigkeit und/oder die Angabe
zum erfassten Fahrverhalten der das Kraftfahrzeug fahrenden Person
berücksichtigt
werden. Durch das Bestimmen der Geschwindigkeit wird das Betätigen der Kupplung
noch weiter verbessert.
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Besonders
bevorzugt wird eine Drehzahl einer Getriebewelle des Kraftfahrzeugs
erfasst und der zurückzulegende
Weg ferner in Abhängigkeit
von dieser erfassten Drehzahl festgelegt. Mittels der erfassten
Drehzahl der Getriebewelle kann die Funktionsweise des Befüllens kontrolliert
werden. Dies gewährleistet
ein noch weiter verbessertes Befüllen
des Gehäuses
und Betätigen
der Kupplung. Die Drehzahl kann zum Anpassen des aufgrund der vorgegebenen Parameter
festgelegten, von dem Kolben zurückzulegenden Weges
führen.
Gegebenenfalls können
die vorgegebenen Parameter in Abhängigkeit von der erfassten
Drehzahl angepasst werden.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Beispielen und
Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Befüllen eines
Gehäuses
mit einer hydraulischen Flüssigkeit, wobei
in dem Gehäuse
ein Kolben einer hydraulisch betätigbaren
Kupplung eines Kraftfahrzeugs geführt ist,
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2 eine
weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Befüllen
des Gehäuses
mit einer detaillierten Verdeutlichung von Eingangssignalen einer
Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3A bis 3D eine
schematische Darstellung von Signalverläufen, die zum Befüllen des Gehäuses eingesetzt
werden, und
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4 eine
schematische Darstellung von Funktionseinheiten der Steuereinrichtung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Im
Folgenden werden für
gleiche oder gleichwirkende Elemente durchweg gleiche Bezugszeichen
verwendet.
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1 zeigt
eine schematische Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 1 zum
Befüllen
eines Gehäuses 2 mit
einer hydraulischen Flüssigkeit.
Das Gehäuse 2 ist
hier als Zylinder ausgestaltet und die hydraulische Flüssigkeit
ist ein Hydrauliköl.
In dem Gehäuse 2 ist
ein Kolben 3 so geführt,
dass er in eine horizontal verlaufende Richtung H verfahrbar ist.
Das Gehäuse 2 und
der Kolben 3 sind Bestandteil einer hydraulisch betätigbaren Kupplung 4.
Die Befüllvorrichtung 1 und
die Kupplung 4 sind in einem Kraftfahrzeug 5 angeordnet.
Die Kupplung 4 dient zum Herstellen und Aufheben einer Wirkverbindung
zwischen einem Motor und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs 5.
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Die
Befüllvorrichtung 1 dient
zum Betätigen der
Kupplung 4. Mit dem Befüllen
des Gehäuses 2 mit
Hydrauliköl
kann gekuppelt werden. Insofern ist die Befüllvorrichtung 1 auch
eine hydraulische Betätigungsvorrichtung
zum Betätigen
der Kupplung 4. Die Kupplung 4 weist Lamellen 6 auf,
die zum Ein- und Auskuppeln dienen. In dem Gehäuse 2 ist eine Tellerfeder 7 angeordnet.
Die Tellerfeder 7 übt
bei Berührung
mit dem Kolben 3 eine Kraft auf diesen aus. Die Richtung
dieser Kraft ist der Richtung H entgegengerichtet. Mit dem Befüllen des
Gehäuses 2 mit dem
Hydrauliköl
wird ein Volumenstrom des Hydrauliköls erzeugt. Dieser Volumenstrom
führt zu
einer Druckerhöhung
im Gehäuse 2 und
erzeugt eine Kraft, die den Kolben 3 in die Richtung H
bewegt. Bei Berührung
des Kolbens 3 mit der Tellerfeder 7 wird der Kolben 3 weiter
in Richtung H bewegt, sofern die durch den Volumenstrom auf den
Kolben 3 wirkende Kraft größer ist, als die Kraft der
Tellerfeder 7 auf den Kolben 3. Der Kolben 3 hat
eine Anschlagsfläche 8, mit
der er eine in Richtung H gerichtete Kraft auf die Lamellen 6 ausüben kann.
Dadurch wird ein Kuppelvorgang bewirkt. Ein von dem Kolben 3 aufgrund
des Volumenstroms in dem Gehäuse
zurückzulegender Weg
wird hier als ein Weg s bezeichnet.
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Die
Befüllvorrichtung 1 enthält einen
Tank mit Hydrauliköl
und eine Pumpe 9, die Hydrauliköl aus dem Tank herausbefördert und
zu einem elektrischen Druckregler 10 und einem Kupplungsventil 11 transportiert.
Dazu ist die Pumpe 9 mit dem Druckregler 10 und
dem Kupplungsventil 11 über
geeignete hydraulische Leitungen 12 und 13 zum
Transportieren von Hydrauliköl
verbunden. Dabei befördert
die Pumpe 9 zum Druckregler 10 weniger Hydrauliköl, als zu
dem Kupplungsventil 11. Der Druckregler 10 ist über eine hydraulische
Leitung 14 zum Transportieren von Hydrauliköl mit dem
Kupplungsventil 11 verbunden. Ein Ausgang des Kupplungsventils 11 ist über eine
weitere hydraulische Leitung 15 mit dem Gehäuse 2 der Kupplung 4 verbunden.
Zum Einstellen eines bestimmten Drucks in dem dem elektrischen Druckregler 10 über die
Leitung 12 zugeführten
Hydrauliköl
ist der Druckregler 10 über
eine elektrische Leitung 16 mit einer Steuereinrichtung 17 verbunden.
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Die
Steuereinrichtung 17 erhält mehrere Eingangssignale,
die hier mit einem Bezugszeichen 18 bezeichnet sind. Die
Eingangssignale 18 enthalten Angaben und Parameter über vorgegebene
Komponenten der Befüllvorrichtung 1,
der Kupplung 4 und/oder anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs 5.
Die Eingangssignale 18 und die in ihnen enthaltenen Angaben
und Parameter werden weiter unten in Zusammenhang mit den 2 und 4 näher beschrieben.
Aus den in den Eingangssignalen 18 enthaltenen Angaben
und Parametern berechnet die Steuereinrichtung 17 eine
Angabe für
einen Druck, der mittels des Druckreglers 10 in dem Hydrauliköl eingestellt
werden soll. Diese Angabe für
den einzustellenden Druck wird dem elektrischen Druckregler 10 übermittelt.
Daraufhin stellt der Druckregler 10 den durch die Angabe
vorgegebenen Druck in dem ihm zugeleiteten Hydrauliköl ein. Über die
Leitung 14 wird das mit dem bestimmten Druck versehene
Hydrauliköl
dann dem Kupplungsventil 11 zugeleitet. In der Leitung 14 ist
eine Vorsteuerblende 19 vorhanden, die eine hydraulische
Dämpfung
des Kupplungsventils 11 darstellt. Das Kupplungsventil 11 ist eine
Art hydraulischer Verstärker,
mit dem sich der Druck des von dem Druckregler 10 kommenden
Hydrauliköls
verstärken
lässt.
Am Ausgang des Kupplungsventils 11 wird somit Hydrauliköl ausgegeben, das
einen gegenüber
dem von dem Druckregler 10 ausgegebenen Hydrauliköl verstärkten Druck
aufweist. Mit dem von dem Kupplungsventil 11 ausgegebenen
Hydrauliköl
soll das Gehäuse 2 mit
Hydrauliköl befüllt werden.
Insofern ist der Druck des von dem Kupplungsventil 11 ausgegebenen
Hydrauliköls
für das
Erzeugen des zum Bewegen des Kolbens 3 erforderlichen Volumenstroms
des in das Gehäuse 2 eingeleiteten
Hydrauliköls
relevant. In die Leitung 15 ist eine Füllblende 20 eingebaut,
die eine hydraulische Drosseleinrichtung darstellt, mit der die
dem Gehäuse 2 zugeleitete
Menge an Hydrauliköl
besser gesteuert werden kann.
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2 zeigt
eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 1. In
der 2 sind die Eingangssignale 18 der Steuereinrichtung 17 näher angegeben.
Ferner sind in der 2 schematisch Komponenten des
Kraftfahrzeugs 5 dargestellt, die für die Funktionsweise der Steuereinrichtung 17 und
das erfindungsgemäße Bestimmen
des Drucks des Hydrauliköls
relevant sind. Dieser Druck des Hydrauliköls dient dem Erzeugen eines
bestimmten Volumenstroms, der das Zurücklegen eines festgelegten
Weges durch den Kolben 3 bewirkt. In der Darstellung nach 2 enthält die Befüllvorrichtung 1 die
Steuereinrichtung 17 und eine Hydraulikkomponente 21,
die ersatzweise die hydraulischen Teile der Befüllvorrichtung 1 repräsentiert.
Die Hydraulikkomponente 21 umfasst daher einfachheitshalber
den Druckregler 10, das Kupplungsventil 11 und
die verschiedenen hydraulischen Leitungen 12–15,
usw. Die Hydraulikkomponente 21 ist mit der Kupplung 4 verbunden.
Die Kupplung 4 ist hier in eine Komponente für den Kolben 3 und
in eine Kupplungskomponente 22 wiedergegeben, die ersatzweise
die übrigen
Teile der Kupplung 4 repräsentiert. Die Kupplung 4 ist
des Weiteren mit einem Getriebe 23 des Kraftfahrzeugs 5 verbunden.
Das Getriebe 23 ist insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe,
das hier zwei Getriebewellen aufweist, auf die die als Doppelkupplung
ausgestaltete Kupplung 4 wirkt.
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Folgende
Signale werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung 17 als
Eingangssignale 18 zugeführt:
- – eine Angabe 18A über einen
Druck, der als Gesamtdruck dem gesamten hydraulischen System zur
Verfügung
steht;
- – eine
Angabe 18B über
die Temperatur in dem Hydrauliköl;
- – eine
Angabe 18C über
eine Drehzahl einer Motorwelle des Kraftfahrzeugs 5;
- – eine
Angabe 18D über
Ströme
verschiedener Druckregler und/oder Ventile des hydraulischen Gesamtsystems;
- – eine
Angabe 18E über
die Drehzahlen der Getriebewellen;
- – eventuell
Angaben 18F über
weitere Zustände und
Parameter des Kraftfahrzeugs 5; und
- – gegebenenfalls
eine Angabe 18G über
den Druck des Hydrauliköls
am Ausgang der Hydraulikkomponente 21 oder am Eintritt
in das Gehäuse 2.
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Die
Eingangssignale 18 enthalten u. a. Angaben zu vorgegebenen
Parametern, die der Steuereinrichtung 17 erfindungsgemäß dazu dienen,
einen Weg festzulegen, der von dem Kolben 3 aufgrund eines
Volumenstroms des Hydrauliköls
in dem Gehäuse 2 zurückgelegt
werden soll, um die Kupplung 4 zum Kuppeln zu betätigen. Ausgehend
von diesem von dem Kolben 3 zurückzulegenden, festgelegten Weg
bestimmt die Steuereinrichtung 17 einen Druck des Hydrauliköls, der
in dem Hydrauliköl
einzustellen ist, damit sich genau derjenige Volumenstrom des Hydrauliköls in dem
Gehäuse 2 einstellt,
der den Kolben 3 veranlasst, den festgelegte Weg tatsächlich zurückzulegen.
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Die
Steuereinrichtung 17 ist daher so ausgestaltet, dass sie
in einem ersten Schritt den zurückzulegenden
Soll-Weg s des Kolbens 3 als eine Funktion der Angaben 18A, 18B und 18C festlegt.
Zusätzlich kann
zum Festlegen des Soll-Weges eine weitere Angabe über ein
zuvor erfasstes Fahrverhalten einer im Betrieb das Kraftfahrzeug 5 fahrenden
Person eingesetzt werden. Mit dieser Angabe lässt sich beispielsweise angeben,
ob das Befüllen
des Gehäuses 2 mit
Hydrauliköl
mehr oder weniger schnell erfolgen soll. Diese Angabe über das
Fahrverhalten beeinflusst daher insbesondere die Geschwindigkeit
des Befüllens
des Gehäuses 2 mit
Hydrauliköl.
Die Angabe zu dem erfassten Fahrverhalten der Person entspricht
einem virtuellen Wert, mit dem das Fahrverhalten und die Vorlieben
der Person im Hinblick auf die Sportlichkeit beim Fahren bewertet
werden. In einem nächsten
Schritt wird in der Steuereinrichtung 17 mittels des zuvor
festgelegten Soll-Weges s des Kolbens 3 der Volumenstrom
des Hydrauliköls
ermittelt, der erforderlich ist, dass der Kolben 3 den Soll-Weg
zurücklegt.
Der Volumenstrom wird u. a. als Funktion des Querschnitts des Kolbens 3 und
einer Leckage des Hydrauliköls
bestimmt. Die Leckage gibt die Verluste an Hydrauliköl an, die
beim Betrieb vor allem in der Pumpe 9 und den verschiedenen Ventilen,
wie dem Kupplungsventil 11, auftreten. Die Leckage ist
eine Funktion des Gesamtdrucks, der Hydrauliköltemperatur und der Motorwellendrehzahl und
kann bestimmt werden. Es wird ferner ein Druck für die Kupplung 4 bestimmt,
der eine Funktion der Federkennung der Tellerfeder 7, des
Hystereseverhaltens der Kupplungskomponenten und der Motordrehzahl
ist. In einem weiteren Schritt wird in der Steuereinrichtung 17 der
Druck berechnet, den das Kupplungsventil 11 in dem Hydrauliköl einstellen
soll. Dieser Druck ist insbesondere abhängig von den hydraulischen
Verlusten der hydraulischen Leitungen und den Wirkungen der in der
Leitung 15 angeordneten Füllblende 20. Ausgehend
von dem durch das Kupplungsventil 11 einzustellenden Druck
kann auf den von dem Druckregler 10 im Hydrauliköl einzustellenden
Druck geschlossen werden.
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Die
Steuereinrichtung 17 erzeugt ein elektrisches Signal mit
einer entsprechenden Angabe über diesen
einzustellenden Druck, das an den Druckregler 10 übermittelt
wird. Der Druckregler 10 stellt dann in Abhängigkeit
von diesem Signal den bestimmten Druck im Hydrauliköl ein, der
durch das Kupplungsventil 11 verstärkt wird. Der Druck des Hydrauliköls, und
der daraus resultierende Volumenstrom beim Befüllen des Gehäuses 2,
bewirkt das Verfahren des Kolbens 3 um den zuvor festgelegten
Weg s. Dadurch wird die Kupplung 4 betätigt und übt zum Kuppeln ein Moment auf
das Getriebe 23 aus.
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Eine
Kontrolle der korrekten Funktionsweise des Befüllens des Gehäuses 2 und
ein entsprechendes Anpassen des festgelegten Weges, der von dem Kolben 3 zurückzulegen
ist, kann vorteilhafterweise mittels der Berücksichtigung der Angabe 18E über die
Drehzahlen der Getriebewellen erfolgen. Dadurch kann eine Änderung
der Drehzahlen der Wellen des Getriebes 23 überprüft und berücksichtigt werden.
Eine weitere Verbesserung beim exakten Festlegen des Weges kann
mittels der Berücksichtigung
der Angabe 18G über
den Druck des Hydrauliköls
am Ausgang der Hydraulikkomponente 21 oder am Eintritt
in das Gehäuse 2 erreicht
werden.
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Die 3A bis 3D zeigen
beispielhaft eine schematische Darstellung von Signalverläufen, wie
sie beim Befüllen
des Gehäuses 2 mit
Hydrauliköl auftreten
können.
Die Signalverläufe
der 3A bis 3D repräsentieren
dabei eine Vorgehensweise, die erfindungsgemäß zum Betätigen der Kupplung 4 durchgeführt werden
kann. Zunächst wird
der ideale Weg- und Geschwindigkeitsverlauf festgelegt, der am Kolben 3 auftreten
soll. Dieser Weg- und Geschwindigkeitsverlauf ist in der 3A dargestellt.
In der 3A ist ein Koordinatensystem
dargestellt, in dem der vom Kolben 3 zurückzulegende
Soll-Weg s über der
Zeit t aufgetragen ist. Die verschiedenen Geschwindigkeiten des
Kolbens 3 beim Zurücklegen des
Weges s ergeben sich aus den verschiedenen Steigungen der im Koordinatensystem
dargestellten Kurven. 3A zeigt eine erste Kurve 24,
gemäß der der
Kolben 3 nach einer langsamen Anlaufphase in einer zweiten
Phase mit einer großen
Geschwindigkeit den Weg s zurücklegt.
Eine zweite Kurve 25 weist eine zweite Phase auf, in der
die Geschwindigkeit des Kolbens 3 kleiner ist, als gemäß der Kurve 24.
Eine in der 3A dargestellte dritte Kurve 26 gibt
in ihrer zweiten Phase eine Geschwindigkeit für den Kolben 3 vor,
die noch kleiner ist, als diejenige der Kurve 25. Die in
den zweiten Phasen vorgegebenen Geschwindigkeiten der Kurven 24–26 ergeben sich
vor allem aus einer Angabe über
die in dem hydraulischen Gesamtsystem vorhandene Menge an Hydrauliköl. Je mehr
Hydrauliköl
vorhandenen ist, desto größer kann
die Geschwindigkeit sein, mit der sich der Kolben 3 bewegt.
Die Kurven 25 und 26 sind in der 3A einfachheitshalber
nur mit ihren ersten und zweiten Phasen dargestellt. Von der Kurve 24 ist ferner
eine dritte Phase gezeigt, in der die Geschwindigkeit des Kolbens 3 verringert
oder abgebremst wird. Dabei sind unterschiedliche Varianten der
Geschwindigkeitsreduktion möglich.
Diese sind insbesondere von der Angabe über das Fahrverhalten der das
Kraftfahrzeug 5 fahrenden Person abhängig. Je sportlicher diese
Person fährt,
desto schneller soll die Kupplung reagieren. Dies bedeutet, dass
dann die Geschwindigkeit zum Verfahren des Kolbens 3 länger groß sein soll.
Dies ist in einer Variante 24A der dritten Phase der Kurve 24 dargestellt.
In anderen Varianten 24B, 24C und 24D wird
die Geschwindigkeit des Kolbens 3 immer früher reduziert,
so dass sich der Kolben 3 langsamer dem Anschlagpunkt nähern kann,
in dem die Anschlagsfläche 8 an
die Lamellen 6 anschlägt.
Je früher
die Geschwindigkeit des Kolbens 3 verringert wird, desto
eher kann ein ruckartiges Anschlagen der Anschlagfläche 8 an
den Lamellen 6, und damit ein Auftreten von Drehmomentstößen, vermieden
werden.
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In
einem nächsten
Schritt der in den 3A bis 3D dargestellten
Vorgehensweise wird der dem zuvor festgelegten Weg-/Geschwindigkeitsverlauf
des Kolbens 3 entsprechende Volumenstrom des Hydrauliköls bestimmt.
Dieser Volumenstromverlauf ist in der 3B gezeigt.
In der 3B ist ein Koordinatensystem
dargestellt, in dem der Volumenstrom q über der Zeit t aufgetragen
ist. Aus der in der 3B gezeigten Kurve ergibt sich,
dass der Volumenstrom q beim Erhöhen
der Geschwindigkeit des Kolbens 3 stark zunimmt und beim
Verringern der Geschwindigkeit stark abnimmt.
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Anschließend wird
gemäß der Vorgehensweise
der aktuelle Zustand des hydraulischen Systems ermittelt, um dadurch
den real vorhandenen Druck des Hydrauliköls festzustellen. Der Verlauf
dieses realen Drucks Preal über der
Zeit t ist in der 3C dargestellt. Daraus ergibt
sich dann ein zum Erzeugen des Volumenstromverlaufs am Kupplungsventil 11 anzufordernder
Druck Pan des Hydrauliköls. Der Verlauf des anzufordernden
Drucks Pan über der Zeit t ist in der 3D dargestellt.
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Beim
Befüllen
des Gehäuses 2 mit
Hydrauliköl
ist vorteilhafterweise darauf zu achten, dass der Befüllvorgang
abgeschlossen ist, bevor die Anschlagfläche 8 des Kolbens 3 die
Lamellen 6 berührt. Der
Druck zum Befüllen
ist frühzeitig
wegzunehmen, damit ein Auftreten von Drehmomentstößen möglichst
verhindert werden kann.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung von verschiedenen Funktionseinheiten
der Steuereinrichtung 17. Auf der linken Seite der 4 sind
die verschiedenen Eingangssignale 18 dargestellt, die der
Steuereinrichtung 17 zugeführt werden. Die Eingangssignale 18 sind
hier im Einzelnen die Angabe 18A über den Gesamtdruck, der dem
gesamten hydraulischen System zur Verfügung steht, die Angabe 18B über die
Hydrauliköltemperatur,
die Angabe 18C über
die Motorwellendrehzahl, die Angabe 18D über elektrische
Ströme
verschiedener Druckregler und/oder Ventile des hydraulischen Gesamtsystems, die
Angabe 18E über
die Drehzahlen der beiden Eingangswellen des Getriebes 23,
die Angabe 18G über den
Hydrauliköldruck
am Ausgang der Hydraulikkomponente 21, eine Angabe 18H über das
Fahrverhalten der das Kraftfahrzeug 5 fahrenden Person
und eine Angabe 18I über
den festgelegten Soll-Weg s des Kolbens 3.
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Der
letztgenannte Soll-Weg s wird mittels der Steuereinrichtung 17 auf
der Grundlage von in den Eingangssignalen 18 enthaltener
vorgegebener Parameter geregelt. In Abhängigkeit von den Eingangssignalen 18 berechnet
die Steuereinrichtung 17 eine Druckangabe für den in
dem Hydrauliköl
einzustellenden Druck, damit dieser den Volumenstrom verursacht,
der zum Verfahren des Kolbens 3 führt. Die Steuereinrichtung 17 erzeugt
ein Ausgangssignal 27, das diese Druckangabe enthält. Das
Ausgangssignal 27 wird der Hydraulikkomponente 21 zugeleitet,
d. h. insbesondere dem Druckregler 10, damit ein entsprechender
Druck in dem Hydrauliköl
erzeugt wird.
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Die
Steuereinrichtung 17 enthält eine Funktionseinheit Befülladaption 28,
der die Angaben 18A bis 18E, 18G und 18I zugeführt werden.
Die Befülladaption 28 berechnet
aus diesen Angaben eine Änderungsangabe 29 über eine Änderung
des Soll-Weges s. Die Änderungsangabe 29 wird
auf einen Subtrahierer 30 gegeben und von diesem mit einer
Simulationsangabe 31 über
einen mittels einer Simulation der Hydraulikkomponenten 21 berechneten
Weg des Kolbens 3 verknüpft.
Die Simulation der Hydraulikkomponenten 21 erfolgt mittels
einer Funktionseinheit Vorsteuerung 32 und einer dieser
nachgeschalteten Funktionseinheit Kupplungshydraulik 33.
Der Funktionseinheit 32 wird das Ausgangssignal 27 zugeleitet.
Die Funktionseinheit Vorsteuerung 32 enthält physikalische
Modelle eines Stromreglers, der zum Ansteuern des Druckreglers 10 eingesetzt
wird, d. h. hier insbesondere zur Dynamik dieses Stromreglers, des
Druckreglers 10, der Leitung 14, der Vorsteuerblende 19 und
des Kupplungsventils 11. Am Ausgang der Funktionseinheit 32 wird
ein Signal mit einer Angabe über
einen simulierten Druck am Kupplungsventil 11 ausgegeben.
Die Funktionseinheit Kupplungshydraulik 33 enthält physikalische
Modelle der Füllblende 20,
der Leitung 15, einer Drehdurchführung, des Kolbens 3,
der Lamellen 6, einer Fliehkraft und einer Kühlung. Am
Ausgang der Funktionseinheit 33 wird ein Signal mit der
Simulationsangabe 31 ausgegeben.
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Die
Angabe 18H über
das Fahrverhalten der das Kraftfahrzeug 5 fahrenden Person
wird auf eine Funktionseinheit PID-Parameter 34 gegeben,
in der Parameter für
einen PID-Regler 35 erzeugt
werden. Diese Parameter werden dann dem PID-Regler 35 zugeführt. Dem
PID-Regler 35 wird ebenfalls ein Ausgangssignal des Subtrahierers 30 zugeführt. Ein Ausgangssignal
des PID-Reglers 35 wird auf einen Begrenzer 36 gegeben,
der gewährleistet,
dass eine maximal zulässige
Geschwindigkeit zum Verfahren des Kolbens nicht überschritten wird. Ein Ausgangssignal
des Begrenzers 36 stellt das Ausgangssignal 27 der
Steuereinrichtung 17 dar. Der Begrenzer 36 ist insofern
mit der Funktionseinheit 32 verbunden.
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Die
Steuereinrichtung 17 enthält ferner eine Funktionseinheit
Pumpe 37. Dieser Funktionseinheit 37 sind die
Angaben 18A bis 18C zugeführt. Die Funktionseinheit 37 gibt
ein Signal aus, das eine Angabe über
den von der Pumpe 9 erzeugten Volumenstrom beinhaltet und
auf einen Subtrahierer 38 gegeben wird. Dem Subtrahierer 38 wird
des Weiteren ein Ausgangssignal einer Funktionseinheit Leckage 39 zugeleitet.
Als Eingangssignale erhält
die Funktionseinheit 39 die Angaben 18A bis 18D,
aus denen sie eine Angabe über
die Leckage ermittelt. Es ist des Weiteren eine Funktionseinheit
Reserve 40 vorhanden, der als Eingangssignale die Angaben 18A bis 18C zugeführt sind.
Die Funktionseinheit 40 bestimmt einen Reservevolumenstrom
des Hydrauliköls,
die mindestens dem Gesamtsystem zur Verfügung stehen soll, um einen
Einbruch des Drucks des Gesamtsystems zu verhindern. Ein Ausgangssignal der
Funktionseinheit 40 wird zusammen mit dem Ausgangssignal
des Subtrahierers 38 auf einen weiteren Subtrahierer 41 geleitet,
dessen Ausgangssignal eine Angabe über einen maximal für das Befüllen des
Gehäuses 2 zulässigen Volumenstrom
beinhaltet. Dieses Ausgangssignal wird dann einer Funktionseinheit
Kupplungsleitungswiderstand 42 zugeleitet. Diese Funktionseinheit 42 enthält Angaben
zu den Wirkungen der Füllblende 20,
der Leitung 15 und der Drehdurchführung und bestimmt einen Ersatzwiderstand
der Leitung 15. Am Ausgang der Funktionseinheit 42 steht
ein Signal mit einer Angabe zur Verfügung, die einen maximalen Druck
angibt, der durch das Kupplungsventil 11 erzeugt werden
soll. Diese Angabe wird dann auf einen Begrenzer 43 gegeben, der
den maximal zu erzeugenden Druck durch den vorhandenen Gesamtdruck
des Gesamtsystems begrenzt. Der durch den Begrenzer 43 begrenzte,
zu erzeugende Druck wird dann einer Funktionseinheit Druckregler 44 zugeführt, die
eine Angabe für
einen Strom erzeugt, mit dem der elektrische Druckregler 10 angesteuert
werden soll, um den gewünschten Druck
in dem Hydrauliköl
zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Funktionseinheit 44 wird
dem Begrenzer 36 zugeführt.
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Aufgrund
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Phase zum Befüllen des
Gehäuses 2 möglichst
kurz zu gestalten, damit die Kupplung 4 sehr schnell reagieren
kann. Gleichzeitig ist es vorteilhafterweise ebenfalls möglich, ein
Anschlagen des Kolbens 3 an den Lamellen 6 zu
verhindern, um so Drehmomentstöße beim
Kuppeln zu vermeiden. Das Betätigen
der Kupplung 4 kann sehr exakt und sehr vielfältig abhängig von
einer Vielzahl von vorgegebenen Bedingungen und Parametern erfolgen.