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Die
Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, insbesondere eine Kupplungs-
und Getriebesteuervorrichtung für
ein Fahrzeug, mit einer Druckmittelsteuereinrichtung, der Druckmittel
von einer Druckmittelquelle zuführbar
ist und über
die das Druckmittel zumindest einem Druckmittelverbraucher definiert zuführbar ist,
um durch den Druckmittelverbraucher einen Kraftfluss in einem Antriebsstrang
des Fahrzeugs einzustellen.
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Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern einer Steuervorrichtung,
insbesondere einer Kupplungs- und Getriebesteuervorrichtung für ein Fahrzeug,
mit einer Druckmittelsteuereinrichtung, der Druckmittel von einer
Druckmittelquelle zuführbar
ist und über
die das Druckmittel zumindest einem Druckmittelverbraucher definiert
zuführbar
ist, um durch den Druckmittelverbraucher einen Kraftfluss in einem
Antriebsstrang des Fahrzeugs einzustellen.
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Allgemein
sind Kupplungs- und Getriebesteuervorrichtungen in Kraftfahrzeugen
bekannt, die Druckluft als Druckmittel verwenden und damit eine Kupplung
und/oder ein Getriebe des Kraftfahrzeugs ansteuern, um einen Kraftfluss
in einem Antriebstrang des Kraftfahrzeugs zu variieren. Dabei wird
die Ansteuerung von einer Druckmittelsteuereinrichtung vorgenommen,
der im Falle der pneumatischen Ansteuerung Druckluft von einer Druckmittelquelle
oder einem Druckspeicher zugeführt
wird und über
die die Druckluft einem Getriebesteller und/oder einem Kupplungssteller
als Druckluftverbraucher definiert zugeführt wird. Die definierte Druckluftzufuhr zu
dem Getriebesteller dient insbesondere dazu, ein Übersetzungsverhältnis des
Getriebes zu variieren beziehungsweise einen Gangwechsel vorzunehmen, um
dadurch den Kraftfluss in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs
einzustellen. Entsprechend dient die definierte Druckluftzufuhr
zu dem Kupplungssteller insbesondere dazu, eine Kupplung von einem
eingerückten,
einen Kraftfluss in dem Antriebsstrang herstellenden Zustand in
einen ausgerückten,
einen Kraftfluss in dem Antriebsstrang unterbrechenden Zustand zu
versetzen (oder umgekehrt). Im Falle der Ansteuerung eines pneumatischen
Kupplungsstellers zur Kupplungsbetätigung wird beispielsweise
ein so genannter Zentralausrücker
(CPCA = engl. concentric pneumatic clutch actuator) verwendet. Um Rückschlüsse über den
Zustand der Kupplung zu erhalten, werden üblicherweise Wegsensoren eingesetzt,
die einen aktuellen Lagewert beziehungsweise eine aktuelle Stellung
eines dem Zentralausrücker angehörenden Ausrücklagers
erfassen. Insbesondere in automatischen oder automatisierten Getrieben wird
unter anderem basierend auf Signalen des Wegsensors eine Getriebe-
und Kupplungssteuerung/regelung durchgeführt. Zusätzlich zu dem Wegsensor werden
häufig
auch mehrere Drucksensoren verwendet, um eine entsprechende Regelung/Steuerung
basierend auf den Signalen des Wegsensors und der Drucksensoren
vornehmen zu können.
So wird unter anderem ein aktueller Druck bei dem Kupplungssteller,
beispielsweise in einem dem Zentralausrücker angehörenden Betätigungszylinder, erfasst. Auch
durch die Druckerfassung lassen sich Rückschlüsse über den Zustand der Kupplung ziehen.
Weiterhin wird ein bei der Druckquelle vorliegender Druck beziehungsweise
ein Vorratsdruck erfasst. Auch sind häufig weitere Drucksensoren
vorgesehen, die Drücke
in Zwischenstufen zwischen der Druckmittelquelle und dem Getriebe-/Kupplungssteller
erfassen. Durch die Verwendung mehrerer Drucksensoren kann zum einen
die Ansteuerqualität
der pneumatischen Kupplungsbetätigung
verbessert werden. Zum anderen wird eine Redundanz geschaffen, so
dass beispielsweise bei Ausfall des Wegsensors eine Steuerung/Regelung
basierend auf Signalen der Drucksensoren fortgeführt werden kann. Allerdings
ist die Verwendung mehrerer Drucksensoren äußerst kostspielig.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Steuervorrichtungen und
Verfahren derart weiterzubilden, dass die Anzahl der Drucksensoren
verringert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Steuervorrichtung baut
auf dem gattungsgemäßen Stand
er Technik dadurch auf, dass ein Druckdifferenzsensor vorgesehen
ist, mittels dem eine Druckdifferenz zwischen einem bei dem Druckmittelverbraucher
vor liegenden Druck und einem bei der Druckmittelquelle vorliegenden
Druck erfassbar ist. Anstelle mehrerer kostspieliger Drucksensoren
wird erfindungsgemäß lediglich ein
Druckdifferenzsensor eingesetzt. Der Druckdifferenzsensor erfasst
insbesondere die Druckdifferenz zwischen der als Druckmittel- oder
Vorratsspeicher ausgebildeten Druckmittelquelle und dem Druckmittelverbraucher,
welcher vorzugsweise durch einen Kupplungssteller, aber ebenfalls
durch einen Getriebesteller gebildet werden kann. Eine geeignete
Steuerung/Regelung des Kraftflusses im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs,
insbesondere der Stellung einer Kupplung, kann auch basierend auf
Signalen des Druckdifferenzsensors vorgenommen werden. Die Steuerung/Regelung
basierend auf den Signalen des Druckdifferenzsensors beruht auf
der Erkenntnis, dass unter gewissen Betriebsbedingungen der Steuervorrichtung,
insbesondere des Druckmittelverbrauchers, zumindest einer der zur
Druckdifferenz beitragenden Drücke
bekannt ist. Daraus kann entsprechend über die erfasste Druckdifferenz
auf den anderen zur Druckdifferenz beitragenden Druck geschlossen
werden. Liegen hingegen Betriebsbedingungen vor, bei denen keiner
der zur Druckdifferenz beitragenden aktuellen Drücke bekannt ist, kann weiterhin zumindest
einer der zuvor abgeleiteten Drücke
dazu verwendet werden, einen aktuellen, angenäherten Druck aufgrund einer Überwachung
des Betriebs der Druckmittelsteuereinrichtung zu bestimmen. Somit kann
mindestens ein weiterer Drucksensor bei annähernd gleicher Funktion eingespart
werden.
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Die
erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann
in vorteilhafter Weise derart weitergebildet sein, dass die Druckmittelsteuereinrichtung
zu deren Ansteuerung mit einem Steu ergerät gekoppelt ist, um eine Einstellung
der definierten Druckmittelzufuhr vorzunehmen. Da im Zusammenhang
mit der Getriebe- und/oder Kupplungssteuerung ohnehin ein Steuergerät verwendet
wird, bedarf es lediglich einer Anpassung der Software des Steuergeräts, um die
von dem Druckdifferenzsensor gelieferten Signale auswerten und eine
entsprechende Steuerung/Regelung vornehmen zu können.
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Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so verwirklicht werden, dass das Steuergerät geeignet ist, bei einem Kalibrierungsbetrieb des
Druckdifferenzsensors über
die Druckdifferenz auf einen Absolutdruck bei der Druckmittelquelle oder
einen Absolutdruck bei dem Druckmittelverbraucher zu schließen. Vorzugsweise
wird der Kalibrierungsbetrieb des Druckdifferenzsensors dann vorgenommen,
wenn ein Betriebszustand der Steuervorrichtung vorliegt, bei dem
zumindest einer der bei der Druckmittelquelle oder dem Druckmittelverbraucher
vorliegenden Drücke
bekannt ist. Dementsprechend wird durch das Steuergerät über die
gelieferte Druckdifferenz der andere, zur Druckdifferenz beitragende
Druck errechnet. Die entsprechenden Drücke können in dem Steuergerät gespeichert
werden und als Grundlage für
die Steuerung/Regelung zur Verfügung
gestellt werden.
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Darüber hinaus
kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
derart umgesetzt werden, dass das Steuergerät geeignet ist, den Kalibrierungsbetrieb
durchzuführen,
wenn bei dem Druckmittelverbraucher Atmosphärendruck herrscht. Dies ist
beispielsweise dann der Fall, wenn eine Entlüftung des Druckmittelverbrauchers
vorgenommen wird, bei der der Druckmittelverbraucher mit der Atmosphäre verbunden
ist.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so ausgebildet sein, dass der Druckmittelverbraucher ein Kupplungssteller
zur Betätigung einer
Kupplung ist, um den durch die Kupplung übertragenen Kraftfluss zu variieren.
Ein derartiger Kupplungssteller kann beispielsweise ein Zentralausrücker sein,
der als Druckmittelverbraucher fungiert.
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In
diesem Zusammenhang kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung derart
realisiert werden, dass bei dem Kupplungssteller in einem nicht
die Kupplung betätigenden
Zustand nahezu der Atmosphärendruck
herrscht. Dieser Fall liegt vorzugsweise dann vor, wenn der Kupplungssteller
entlüftet
wird und keine Kupplungsbetätigung,
insbesondere keine Kupplungsausrückung,
vornimmt, wobei sich die Kupplung dann in einem eingerückten, einen Kraftfluss
herstellenden Zustand befindet. Somit kann der Druckdifferenzsensor
bei voll eingerückter Kupplung über die
Druckdifferenz auf den bei der Druckmittelquelle vorliegenden Druck
beziehungsweise den Vorratsdruck kalibriert werden, da der Kupplungsstellerdruck
dann dem bekannten Atmosphärenbeziehungsweise
Umgebungsdruck entspricht.
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Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so verwirklicht werden, dass das Steuergerät geeignet ist, in einem Druckmittelverbrauchsbetrieb
des zumindest einen Druckmittelverbrauchers basierend auf Druckmittelverbrauchskennlinien
und den im Kalibrierungsbetrieb bestimmten Absolutdrücken einen
aktuellen Absolutdruck bei dem Druckmittelverbraucher und/oder bei
der Druckmittelquelle zu bestimmen. So verändert sich der Vorratsdruck
insbesondere bei der Betätigung
des Getriebestellers, der beispielsweise in der Form von zumindest
einem Getriebestellzylinder, insbesondere einem Gang- und Gassenzylinder,
ausgebildet ist, relativ schnell. Wird gleichzeitig die Kupplung
durch den Kupplungssteller betätigt,
kann eine angenäherte
Berechnung der Absolutdrücke über im Steuergerät abgelegte
beziehungsweise gespeicherte Druckmittelverbrauchskurven durchgeführt werden.
Die Druckmittelverbrauchskurven hängen dabei vorzugsweise von
einer Öffnungsdauer
von durch die Druckmittelsteuereinrichtung verwendeten Ventilen
ab. Somit lassen sich weiterhin, ausgehend von den zuvor während des
Kalibrierungsbetriebs des Druckdifferenzsensors erhaltenen Absolutdrücken, aktuelle,
angenäherte
Absolutdrücke
näherungsweise
berechnen und auch vorhersagen.
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Vorzugsweise
wird die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so ausgestaltet, dass das Steuergerät geeignet ist, basierend auf
Signalen von dem Druckdifferenzsensor die Betätigung der Kupplung zu steuern/regeln.
Insbesondere wird durch die Erfassung der Druckdifferenz ermöglicht,
die Betätigung
der Kupplung, insbesondere die Stellung der Kupplung, zu steuern/regeln.
Die Steuerung/Regelung kann auch unterstützend zu derjenigen Steuerung/Regelung
stattfinden, die basierend auf von einem die Kupplungsstellung überwachenden Wegsensor
gelieferten Signalen vorgenommen wird.
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In
diesem Zusammenhang kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung so verwirklicht
werden, dass das Steuergerät
geeignet ist, die Steuerung/Regelung der Kupplungsbetätigung in
Abhängigkeit
von einer Kraft-Weg-Kennlinie einer der Kupplung zugeordneten Kupplungsfeder
vorzunehmen.
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Fällt beispielsweise
ein Wegsensor zur Stellungserfassung der Kupplung aus, kann der
Druckdifferenzsensor verwendet werden, um auf Grundlage von dessen
gelieferten Signalen die Kupplungsstellung über den abgeleiteten Absolutdruck
bei dem Kupplungssteller, der einer bestimmten Kupplungskraft entspricht,
und die dazugehörige
bekannte Kraft-Weg-Kurve
zu steuern/regeln. Dies erfolgt insbesondere über die Kraft-Weg-Kurve der
Kupplungsfeder, die eine Korrelation zwischen der Kupplungskraft,
dem Kupplungsstellweg und dem bei dem Kupplungssteller vorliegenden
Druck zulässt.
Dadurch kann auf den Zustand der Kupplung auf der Grundlage des
bei dem Kupplungssteller vorliegenden Drucks geschlossen werden.
Damit bleibt die Kupplung auch bei nicht funktionierendem Wegsensor
steuerbar/regelbar.
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Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so weitergebildet werden, dass das Steuergerät geeignet ist, basierend auf
Signalen von dem Druckdifferenzsensor die Betätigung der Kupplung zu steuern/regeln,
wenn ein Wegsensor zur Stellwegerfassung der Kupplung ausgefallen
ist. Somit schafft das Vorsehen des Druckdifferenzsensors eine erhöhte Sicherheit
der Kupplungssteuerung und wird vorzugsweise zur Fail-Safe-Steuerung/Regelung
bei ausgefallenem beziehungsweise nicht funktionierendem Wegsensor
verwendet.
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In
diesem Zusammenhang wird es für
besonders vorteilhaft erachtet, die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so auszubilden, dass das Steuergerät geeignet ist, einer Fehlermeldung
auszugeben, wenn der Wegsensor ausgefallen ist. Beispielsweise kann
die Fail-Safe-Steuerung/Regelung ausgeführt und gleichzeitig eine visuelle
oder akustische Fehlermeldung an ein Cockpit des Fahrzeugs ausgegeben werden.
Denkbar wäre
zum Beispiel, dass an einem Display des Cockpits die Fehlermeldung
in der Form "Fehlermeldung
im Druckversorgungsgetriebeautomat" als Textmeldung ausgegeben wird. Dabei
kann die Fehlermeldung direkt oder über einen Datenbus an das Cockpit
geleitet werden.
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Ferner
wird die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
derart umgesetzt, dass die Druckmittelquelle ein Druckspeicher ist.
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Darüber hinaus
kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
so weitergebildet werden, dass die Druckmittelquelle einen Druckbegrenzer
umfasst, über
den das Druckmittel von der Druckmittelquelle der Druckmittelsteuereinrichtung
zuführbar
ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
baut die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
auf dem gattungsgemäßen Stand
der Technik dadurch auf, dass ein Druckdifferenzsensor vorgesehen
ist, mittels dem eine Druckdifferenz zwischen Drücken, die bei asynchron betätigten Stellgliedern
des Druckmittelverbrauchers vorliegenden, erfassbar ist. Dadurch, dass
die Stellglieder asynchron, also nicht gleichzeitig betätigt werden,
beispielsweise pneumatisch, kann anhand des Druckdifferenzsensors
zumindest auf eine Druckänderung
bei einem der Stellglieder geschlossen werden. Dadurch kann beispielsweise über Kennlinien
und durch Auswertungen/Berechnungen des Steuergeräts auf die
Stellung beziehungsweise Stellungsänderung des entsprechenden Stellglieds
geschlossen werden. Auch in diesem Fall kann es vorteilhaft sein,
den Kalibrierungsbetrieb durchzufüh ren, um den Absolutdruck bei
dem entsprechenden Stellglied zu ermitteln und auf der Grundlage
des Absolutdrucks und der ermittelten Druckänderung die Stellung des Stellglieds
zu steuern/regeln.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Steuervorrichtung derart
weiterzubilden, dass die asynchron betätigten Stellglieder durch einen
Gangzylinder und einen Gassenzylinder eines Getriebestellers ausgebildet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Steuern einer Steuervorrichtung baut auf dem gattungsgemäßen Stand
der Technik dadurch auf, dass durch einen Druckdifferenzsensor eine
Druckdifferenz zwischen einem bei dem Druckmittelverbraucher vorliegenden
Druck und einem bei der Druckmittelquelle vorliegenden Druck erfasst
wird. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung
erläuterten
Vorteile in gleicher oder ähnlicher
Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden
Ausführungen
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung verwiesen
wird.
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Gleiches
gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auch diesbezüglich auf
die entsprechenden Ausführungen
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung verwiesen wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann in vorteilhafter Weise so weitergebildet werden, dass die Druckmittelsteuerein richtung
von einem Steuergerät
angesteuert wird, um eine Einstellung der definierten Druckmittelzufuhr
vorzunehmen.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Verfahren
derart realisiert werden, dass das Steuergerät bei einem Kalibrierungsbetrieb
des Druckdifferenzsensors über
die Druckdifferenz auf einen Absolutdruck bei der Druckmittelquelle
oder einen Absolutdruck bei dem Druckmittelverbraucher schließt.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren
so auszuführen,
dass das Steuergerät
den Kalibrierungsbetrieb durchführt,
wenn bei dem Druckmittelverbraucher Atmosphärendruck herrscht.
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Darüber hinaus
kann das erfindungsgemäße Verfahren
so umgesetzt werden, dass der Druckmittelverbraucher ein Kupplungssteller
ist, der eine Kupplung betätigt,
um den durch die Kupplung übertragenen
Kraftfluss zu variieren.
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Vorzugsweise
wird das erfindungsgemäße Verfahren
derart realisiert, dass bei dem Kupplungssteller in einem nicht
die Kupplung betätigenden
Zustand nahezu der Atmosphärendruck
herrscht.
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Ferner
kann das erfindungsgemäße Verfahren
derart ausgestaltet werden, dass das Steuergerät in einem Druckmittelverbrauchsbetrieb
des zumindest einen Druckmittelverbrauchers basierend auf Druckmittelverbrauchskennlinien
und den im Kalibrierungsbetrieb bestimmten Absolutdrücken einen aktuellen
Absolutdruck bei dem Druckmittelverbraucher und/oder bei der Druckmittelquelle
bestimmt.
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Des
Weiteren wird das erfindungsgemäße Verfahren
bevorzugt so umgesetzt, dass das Steuergerät basierend auf Signalen von
dem Druckdifferenzsensor die Betätigung
der Kupplung steuert/regelt.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren
so auszubilden, dass das Steuergerät die Steuerung/Regelung der
Kupplungsbetätigung
in Abhängigkeit
von einer Kraft-Weg-Kennlinie einer der Kupplung zugeordneten Kupplungsfeder
vornimmt.
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Ferner
kann das erfindungsgemäße Verfahren
derart weitergebildet werden, dass das Steuergerät basierend auf Signalen von
dem Druckdifferenzsensor die Betätigung
der Kupplung steuert/regelt, wenn ein Wegsensor zur Stellwegerfassung
der Kupplung ausgefallen ist.
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In
diesem Zusammenhang wird es für
besonders vorteilhaft erachtet, das erfindungsgemäße Verfahren
so auszubilden, dass das Steuergerät eine Fehlermeldung ausgibt,
wenn der Wegsensor ausgefallen ist.
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Darüber hinaus
kann das erfindungsgemäße Verfahren
so ausgeführt
werden, dass die Druckmittelquelle einen Druckbegrenzer umfasst, über den das
Druckmittel von der Druckmittelquelle der Druckmittelsteuereinrichtung
zugeführt
wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform
baut das erfindungsgemäße Verfahren
auf dem gattungsgemäßen Stand
der Technik dadurch auf, dass durch einen Druckdifferenzsensor eine
Druckdifferenz zwischen Drücken,
die bei asynchron betä tigten
Stellgliedern des Druckmittelverbrauchers vorliegen, erfasst wird.
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In
diesem Zusammenhang wird es für
besonders vorteilhaft erachtet, das erfindungsgemäße Verfahren
so auszuführen,
dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck bei einem Gangzylinder
und dem Druck bei einem Gassenzylinder eines Getriebestellers erfasst
wird.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
einer bevorzugten Ausführungsform
beispielhaft erläutert
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, die
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist, gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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3 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10,
die zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist, gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Im dargestellten Fall bildet die Steuervorrichtung 10 eine
pneumatische Kupplungs- und Getriebesteuervorrichtung eines Kraftfahrzeugs aus.
Zu diesem Zweck umfasst die Steuervorrichtung 10 einen
Druckmittelspeicher 32, in dem in diesem Ausführungsbeispiel
Druckluft als Druckmittel gespeichert ist. Die Druckluft wird dem
Druckmittelspeicher 32 beispielsweise durch einen nicht
dargestellten und auch nicht näher
interessierenden Kompressor oder in sonstiger Weise zugeführt. Der
Druckmittelspeicher 32 ist über eine Druckmittelleitung 24 mit einer
Druckmittelsteuereinrichtung 22 zur Druckmittelzufuhr,
insbesondere zur Druckluftzufuhr, gekoppelt. Die Druckmittelsteuereinrichtung 22 wird
beispielsweise durch einen zur Ansteuerung eines Getriebes 36 und
einer Kupplung 50 vorgesehenen Magnetventilblock gebildet.
Zu diesem Zweck ist die Druckmittelsteuereinrichtung 22 über eine
Druckmittelleitung 26 mit einem Kupplungssteller 38 gekoppelt,
wodurch dem Kupplungssteller 38 definiert Druckmittel,
in diesem Fall Druckluft, von der Druckmittelsteuereinrichtung 22 zuführbar ist.
Der Kupplungssteller 38 ist in diesem Ausführungsbeispiel
an dem Getriebe 36 vorgesehen und dient dazu, die Kupplung 50 über ein
dem Kupplungssteller 38 zugeordnetes Stellglied 42 zur
Unterbrechung und Herstellung eines Kraft- beziehungsweise Drehmomentflusses
zwischen dem Getriebe 36 und einem Verbrennungsmotor 48,
also in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, zu betätigen. Daher
ist das Stellglied 42 mit einer bewegbar und drehfest an
einer Getriebeeingangswelle gelagerten Kupplungsscheibe 44 gekoppelt.
Die bewegbare Kupplungsscheibe 44 ist durch das Stellglied 42 auf
eine unbewegliche und drehfest an einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors 48 gelagerte
Kupplungsscheibe 46 zu bewegbar sowie von dieser weg bewegbar.
Insbesondere ist die Kupplung 50 in diesem Ausführungsbeispiel
dergestalt, dass die bewegbare Kupplungsscheibe 44 durch
eine nicht dargestellte Kupplungsfeder zur Herstellung des Kraftflusses
gegen die Kupplungsscheibe 46 vorgespannt wird und durch Betätigung des
Stellglieds 42 entgegen der Vorspannung der Kupplungsfeder
bewegbar ist. Weiterhin ist ein Wegsensor 40 vorgesehen,
durch den eine Stellung des Stellglieds 42 und damit eine
Stellung der bewegbaren Kupplungsscheibe 44 erfassbar ist.
Darüber
hinaus ist die Druckmittelsteuereinrichtung 22 mit einem
Getriebesteller 34 über
eine Druckmittelleitung 28 gekoppelt, wodurch dem Getriebesteller 34 ebenso
wie dem Kupplungssteller 38 definiert Druckmittel zuführbar ist.
Der Getriebesteller 34 dient in diesem Zusammenhang zur
Einstellung beziehungsweise Änderung
eines Übersetzungsverhältnisses des
Getriebes 36, wodurch ein Kraftfluss in dem Antriebstrang
des Fahrzeugs verändert
werden kann. Zur Erfassung einer Druckdifferenz zwischen einem in
der Leitung 26 vorliegenden Druck und einem in der Leitung 24 vorliegenden
Druck ist ein Druckdifferenzsensor 12 vorgesehen. Dieser
ist mit einem Druckdifferenzsensoranschluss 16 mit der
Druckmittelleitung 26 und mit einem Druckdifferenzsensoranschluss 14 mit
der Druckmittelleitung 24 verbunden. Zur Verarbeitung der
Signale des Druckdifferenzsensors 12 und des Wegsensors 40 ist
ein Steuergerät 18 vorgesehen,
das die entsprechenden Signale jeweils über die elektrischen Kopplungen 20 und 30 erhält. Das
Steuergerät 18 dient
dabei zur Ansteuerung der Druckmittelsteuereinrichtung 22,
um jeweils eine definierte Druckmittelzufuhr zu dem Kupplungssteller 38 und
Getriebesteller 34 zu ermöglichen beziehungsweise vorzunehmen.
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Im
Folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10 zunächst mit funktionierendem
und anschließend
mit ausgefallenem Wegsensor 40 beschrieben, wobei das erfindungsgemäße Verfahren
zur Steuerung/Regelung des Kraftflusses in dem Antriebsstrang, insbesondere
des Stellwegs der Kupplung 50, von dem Steuergerät 18 ausgeführt wird.
In bestimmten Fahrbetrieben des Kraftfahrzeugs befindet sich die
Kupplung 50 in einem eingerückten Zustand, bei dem von
dem Verbrennungsmotor 48 ein Antriebsmoment über die Kupplung 50 auf
das Getriebe 36 übertragen
wird. Dementsprechend steuert das Steuergerät 18 die Druckmittelsteuereinrichtung 22 derart
an, dass kein Druckmittel von dem Druckmittelspeicher 32 dem Kupplungssteller 38 und
Getriebesteller 34 über
die Druckmittelsteuereinrichtung 22 zugeführt wird. Demnach
befindet sich der Kupplungssteller 38 in einem entlüfteten Zustand,
das heißt
im Kupplungssteller 38 sowie in der Druckmittelleitung 26 herrscht im
Wesentlichen ein Atmosphärendruck.
Ebenso liegt auch bei dem Getriebesteller 34 sowie in der Druckmittelleitung 28 aufgrund
der Entlüftung
der Atmosphärendruck
vor. Die jeweilige Entlüftung
des Kupplungsstellers 38 und des Getriebestellers 34 wird
dabei vorzugsweise durch die Druckmittelsteuereinrichtung 22 vorgenommen.
Zur Überwachung der
Stellung der Kupplung 50 liefert der Wegsensor 40 dem
Steuergerät 18 mit
dem Stellweg des Stellglieds 42 korrelierende Signale,
die das Steuergerät 18 entsprechend
auswertet. Darüber
hinaus wird dieser konstante Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs genutzt,
um den Druckdifferenzsensor 12 zu kalibrieren. Das Steuergerät 18 erfasst
von dem Druckdifferenzsensor 12 mit einer Druckdifferenz
zwischen den Drücken
in der Druckmittelleitung 26 und 24 korrelierte
Signale. Aufgrund der Tatsache, dass der Wegsensor 40 Signale
liefert, die auf einen eingerückten
Zustand der Kupplung 50 hindeuten, leitet das Steuergerät 18 ab,
dass in der Druckmittelleitung 26 oder bei dem Kupplungssteller 38 ein
Atmosphärendruck herrscht,
welcher bekannt ist. Somit erlangt das Steuergerät 18 zunächst den
Absolutdruck in der Druckmittelleitung 26 ohne weitere
Berechnungen anstellen zu müssen
und speichert diesen Absolutdruck in einem Speicher ab. Aufgrund
der von dem Druckdifferenzsensor 12 gelieferten Druckdifferenz
zwischen der Druckmittelleitung 26, in der der Atmosphärendruck
herrscht, und der Druckmittelleitung 24, kann das Steuergerät weiterhin
auf den Absolutdruck in der Leitung 24 und dem Druckmittelspeicher 32 schließen. Vorzugsweise
wird auch der Absolutdruck in der Leitung 24 in dem Speicher
abgelegt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da die Kenntnis eines
Absolutdrucks (in der Druckmittelleitung 24 oder 26)
ausreicht, um über
die von dem Druckdifferenzsensor 12 gelieferte Druckdifferenz
auf den anderen Absolutdruck zu schließen. Folglich hat das Steuergerät 18 aufgrund
dieses Kalibrierungsbetriebs anhand der Druckdifferenz die Absolutdrücke in den
Druckmittelleitungen 24 und 26 bestimmt. Weiterhin
werden auch Druckschwankungen in der Druckmittelleitung 24 und
dem Druckmittelspeicher 32 bei anhaltendem konstantem Fahrbetrieb
detektiert, solange der Wegsensor 40 keine Stellungsänderung
der Kupplung, insbesondere der Kupplungsscheibe 44, signalisiert.
Somit überwacht
das Steuergerät 18 den
Absolutdruck in dem Druckmittelspeicher 32 und leitet entsprechende
Maßnahmen
ein, sollte ein bestimmter Druckschwellenwert unter- oder überschritten
werden, beispielsweise durch Betreiben des Kompressors bei Unterschreiten
eines vorgegebenen Druckschwellenwert. Ist es aufgrund des sich ändernden
Fahrbetriebs notwendig, die Kupplung 50 auszurücken und
das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 36 zu ändern,
steuert das Steuergerät 18 die
Druckmittelsteuereinrichtung 22 an. Aufgrund der Ansteuerung
der Druckmittelsteuereinrichtung 22 wird eine definierte
Druckmittelzufuhr zu dem Kupplungssteller 38 von dem Druckmittelspeicher 32 über die
Druckmittelleitung 24, die Druckmittelsteuereinrichtung 22 und
die Druckmittelleitung 26 eingeleitet. Ebenso wird aufgrund
dieser Ansteuerung eine definierte Druckmittelzufuhr zu dem Getriebesteller 34 eingeleitet,
indem Druckmittel von dem Druckmittelspeicher 32 über die
Druckmittelleitung 24, die Druckmittelsteuereinrichtung 22 und
die Druckmittelleitung 28 dem Getriebesteller 34 definiert
zugeführt wird.
Insbesondere bei der Druckmittelzufuhr zu dem Getriebesteller 34,
beispielsweise bei der Ansteuerung von Getriebestellzylindern, verändert sich
der in der Druckmittelleitung 24 vorliegende Druck schnell beziehungsweise
fällt stark
ab. Der Kupplungssteller 38 ändert aufgrund der Druckmittelzufuhr
die Stellung des Stellglieds 42 und damit auch die Stellung der
beweglichen Kupplungsscheibe 44 zur Unterbrechung des Kraftflusses
zwischen dem Verbrennungsmotor 48 und dem Getriebe 36.
Die Stellungsänderung
des Stellglieds 42 wird dabei von dem Wegsensor 40 erfasst
und entsprechende Signale dem Steuergerät 18 zugeführt. Basierend
auf den von dem Wegsensor 40 gelieferten Signalen erlangt
das Steuergerät 18 Kenntnis über die
Kupplungsstellung und führt
dementsprechend unter Einbeziehung weiterer Parameter die Regelung/Steuerung
aus. Zu diesem Zeitpunkt liegt in der Druckmittelleitung 26 und
dem Kupplungssteller 38 kein Atmosphärendruck mehr vor. Daher stellt
das Steuergerät 18 Berechnungen basierend
auf den im Kalibrierungsbe trieb ermittelten Absolutdruck in der
Druckmittelleitung 24 und dem Druckmittelspeicher 32 und
Druckverbrauchskennlinien an, um auf die aktuellen Absolutdrücke in den Druckmittelleitungen 24 und 26 schließen zu können. Die
Druckmittelverbrauchskurven, in diesem Fall Druckluftverbrauchskurven,
sind vorbestimmte Kennlinien, durch die auf den Druckabfall in der Druckmittelleitung 24 geschlossen
werden kann. Vorzugsweise hängen
diese Druckmittelverbrauchskennlinien von einer Öffnungsdauer der in der Druckmittelsteuereinrichtung 22 vorgesehenen
Ventile ab, über
die im Falle der als Ventilblock ausgebildeten Druckmittelsteuereinrichtung 22 der
Druckabfall in der Druckmittelleitung 24 annähernd bestimmt
werden kann. Aus dem Druckabfall berechnet das Steuergerät 18 somit
den aktuellen, angenäherten
Absolutdruck in der Druckmittelleitung 24, wobei sie über die
von dem Druckdifferenzsensor 12 gelieferte aktuelle Druckdifferenz
auf den angenäherten,
aktuellen Absolutdruck in der Druckmittelleitung 26 schließt. Somit überwacht
das Steuergerät 18 fortlaufend
die Absolutdrücke
in den Druckmittelleitungen 24 und 26, wobei bei
funktionierendem Wegsensor 40 dennoch auf der Grundlage
der von dem Wegsensor 40 gelieferten Signale entsprechend
dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs geregelt wird.
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Tritt
der Fall ein, dass der Wegsensor 40 ausfällt und
der Steuereinrichtung 18 keine Signale mehr liefert, ist
die Steuereinrichtung 18 dennoch dazu imstande, den Kraftfluss
im Antriebsstrang, insbesondere die Stellung der Kupplung, zu steuern/regeln.
Durch die während
des Kalibrierungsbetriebs erlangten Absolutdrücke, die aufgrund der von dem Druckdifferenzsensor 12 gelieferten
Signale abgeleitet werden, und durch die Berechnung erlangten angenäherten aktuellen
Absolutdrücke,
lässt sich
die Stellung der Kupplung und damit der Kraftfluss im Antriebsstrang
weiterhin steuern/regeln. Die Steuerung/Regelung erfolgt in diesem
Fall in Verbindung mit einer in dem Speicher des Steuergeräts 18 gespeicherten
Kraft-Weg-Kennlinie beziehungsweise einer Kraft-Weg-Kurve der der
Kupplung 50 zugeordneten Kupplungsfeder. Durch die Kraft-Weg-Kennlinie
kann das Speichergerät 18 aufgrund
der Kenntnis des in der Druckmittelleitung 26 und dem Kupplungssteller 38 vorliegenden
angenäherten
Absolutdrucks auf die Stellung der Kupplung 50, insbesondere
der Kupplungsscheibe 44, schliefen. Bei fortlaufendem Betrieb
bezieht das Steuergerät 18 kontinuierlich
den angenäherten
und gegebenenfalls sich ändernden Absolutdruck
in der Druckmittelleitung 24 und gelangt über die
Druckdifferenz auf den Absolutdruck in der Druckmittelleitung 26.
Der aktuelle, angenäherte Absolutdruck
in der Druckmittelleitung 24 wird dabei, wie vorstehend
erläutert,
basierend auf den Druckmittelverbrauchskennlinien annähernd berechnet. Somit
lässt sich
die Stellung der Kupplung 50 selbst bei Ausfall des Wegsensors 40 weiter
steuern/regeln, wodurch eine so genannte Fail-Safe-Funktion ermöglicht wird.
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Darüber hinaus
wird angemerkt, dass das Steuergerät 18 auch auf der
Grundlage der Signale des funktionierenden Wegsensors 40 und
zusätzlich der
Signale des Druckdifferenzsensors 12 die Regelung/Steuerung
vornehmen kann, um die Regelgüte zu
verbessern.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der Beschreibung
dieses Ausführungsbeispiels
lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen,
wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass
in der Druckmittelleitung 24 zwischen dem Druckmittelspeicher 32 und
dem Druckdifferenzsensoranschluss 14 ein Druckbegrenzer 52,
beispielsweise in der Form eines Druckbegrenzungsventils, vorgesehen
ist, das über eine
elektrische Kopplung 54 von dem Steuergerät 18 ansteuerbar
ist. Der Druckbegrenzer 52 dient dazu, den Vorratsdruck
beziehungsweise den im Druckmittelspeicher 32 vorliegenden
Druck auf einen definierten Arbeitsdruck zu begrenzen. Dabei kann
die Höhe
des Arbeitsdrucks durch die Ansteuerung des Druckbegrenzers 52 durch
das Steuergerät 18 eingestellt
werden. Alternativ ist auch möglich,
einen Druckbegrenzer zu verwenden, der konstruktionsbedingt einen
fixen und nicht durch Ansteuerung einstellbaren Arbeitsdruck liefert.
Ansonsten gleichen sich das erste und zweite Ausführungsbeispiel,
wobei bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
anstelle des direkten Drucks im Druckmittelspeicher 32 der
durch den Druckbegrenzer 52 limitierte Arbeitsdruck ermittelt
oder verwendet wird. Das Vorsehen des Druckbegrenzers 52 trägt insgesamt zur
Stabilisierung des Gesamtsystems (Getriebesteller 34, Kupplungssteller 40,
Druckmittelleitungen 24, 26, 28, etc.)
bei, indem starke Druckschwankungen, die stromaufwärts des
Druckbegrenzers 52 auftreten, stromabwärts von diesem weitestgehend
unterbunden werden, und erleichtert weiterhin den Kalibrierungsbetrieb.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der Beschreibung
dieses Ausführungsbeispiels
lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen,
wobei relevante gleiche Komponenten dieses Ausführungsbeispiels mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind. Das dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass
der Druckdifferenzsensor 12 nunmehr eine Druckdifferenz
zwischen Drücken
erfasst, die bei asynchron betätigten
Stellgliedern des Getriebestellers 34, nämlich bei
einem Gangzylinder 56 und einem Gassenzylinder 58,
vorliegen. Dazu ist der Druckdifferenzsensor 12 mit dem Druckdifferenzsensoranschluss 14 mit
dem Gangzylinder 56, insbesondere mit einer Zylinderkammer des
Gangzylinders 56, gekoppelt. Weiterhin ist der Druckdifferenzsensor 12 mit
dem Druckdifferenzsensoranschluss 16 mit dem Gassenzylinder 58,
insbesondere mit einer Zylinderkammer des Gassenzylinders 58,
gekoppelt. Der Gangzylinder 56 und der Gassenzylinder 58 sind
insbesondere dazu vorgesehen, entsprechende Schaltvorgänge des
Getriebes 36 in üblicherweise
und dem Fachmann bekannter Weise vorzunehmen beziehungsweise einzuleiten. Dadurch,
dass Gang- und Gassenzylinder 56, 58 asynchron,
also nicht gleichzeitig, mit Druckmittel angesteuert beziehungsweise
betätigt
werden, kann der Druckdifferenzsensor 12 zumindest eine Druckänderung
bei einem der beiden Zylinder 56, 58 erfassen.
Wie auch bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen
können
Kennlinien verwendet werden, um anhand von Auswertungen/Berechnungen
des Steuergeräts 18 auf
die Stellung beziehungsweise Stellungsänderung eines Zylinderkolbens des
entsprechenden Zylinders 56, 58 zuschließen. Ebenso
kann analog zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen der Kalibrierungsbetrieb
durchgeführt
werden, um den Absolutdruck bei dem entsprechenden Zylinder 56, 58 zu
ermitteln. Auf der Grundlage des Absolutdrucks und/oder der ermittelten
Druckänderungen
kann die Stellung des Zylinderkolbens des entsprechenden Zylinders 56, 58 gesteuert/geregelt
werden.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Steuervorrichtung
- 12
- Druckdifferenzsensor
- 14
- Druckdifferenzsensoranschluss
- 16
- Druckdifferenzsensoranschluss
- 18
- Steuergerät
- 20
- elektrische
Kopplung
- 22
- Druckmittelsteuereinrichtung
- 24
- Druckmittelleitung
- 26
- Druckmittelleitung
- 28
- Druckmittelleitung
- 30
- elektrische
Kopplung
- 32
- Druckmittelspeicher
- 34
- Getriebesteller
- 36
- Getriebe
- 38
- Kupplungssteller
- 40
- Wegsensor
- 42
- Stellglied
- 44
- Kupplungsscheibe
- 46
- Kupplungsscheibe
- 48
- Verbrennungsmotor
- 50
- Kupplung
- 52
- Druckbegrenzer
- 54
- elektrische
Kopplung
- 56
- Gangzylinder
- 58
- Gassenzylinder